基于小信号注入法的绝缘监测装置

发布时间：2020-07-28 15:55

【摘要】：近年来电动汽车飞速发展,越来越多的汽车装载供能电池组。使用电能为汽车提供动力是非常环保的方案,也是未来汽车的发展趋势。全面推广电动汽车有很多急需解决的问题,电力器件的绝缘问题便是其中之一。为实时监测电池组的绝缘状态,本文对电动汽车绝缘监测装置进行了研究和设计:在完成对电动汽车绝缘监测装置工作原理的分析和计算的基础上,设计了监测装置硬件电路的各个功能模块。针对电池组的等效电容,详细分析了其对测量带来的影响,并提出了有效的解决方案。根据此方案设计了监测装置的软件程序,实现了电动汽车绝缘监测装置的主要功能。具体内容如下:首先,根据电动汽车的实际工作情况,对比现有的各种绝缘监测方法,选择了适合电动汽车的小信号注入法,并结合绝缘监测装置在电动汽车中的工作原理,总结出通用的电路拓扑,对该方法进行了分析和计算。据此设计了实现绝缘监测的功能电路,主要有供电电路、稳压电路、信号发生电路、信号控制电路、滤波电路和电压测量电路等,并对部分重要电路通过电路仿真软件验证了设计的正确性。然后,按照电路设计方案并参照PCB设计规则对监测装置进行了 PCB设计制作。之后分析了电池组的等效电容对测量的影响,提出解决方案并进行了理论计算,从而设计了监测装置的主程序框架及各个功能模块,完成电动汽车绝缘监测装置的整体设计。最后,对样品进行测试,分析测试结果和主要测量点的波形,验证设计方案的正确性。经验证,样品可以实现绝缘监测功能,稳定性良好,满足设计要求。另外,根据测试结果,提出了设计的改进方向。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM912;U469.72
【图文】：

原理图,平衡电桥,原理图

逑平衡电桥法逡逑平衡电桥法的原理图如图１－１，在电源的正负极之间直接并联一串电阻，组成逡逑测量电桥，电桥的中点接地，测量电桥的正负桥臂电阻的阻值相等。逡逑？？逦＜逦邋ＤＣ邋逦？逦？逡逑①邋②逡逑＂————ＣＺＩ逦逦１＝３———逡逑Ｒ＼逦７？２逦ｉ？２逡逑逦ＣＺＤ逦逡逑Ｒｆ－逦N邋ＧＮＤ逡逑图１－１平衡电桥法原理图逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｂａｌａｎｃｅｄ邋ｂｒｉｄｇｅ邋ｍｅｔｈｏｄ逡逑於、为桥臂电阻，点①②为电压采样点。当电路发生绝缘故障时，等效于逡逑在电源的正极或负极接入绝缘电阻，则有逡逑Ｋ邋Ｒ，邋＋Ｒ２逡逑逦＝逦逦逦邋（１－１）逡逑Ｆ，邋（Ｒ．＋Ｒ＾ｆ／Ｒ＾逡逑式中ｈ、Ｋ２为绝对值，由此可以求得及／＿的值。逡逑当电路没有绝缘故障时，两采样点电压的大小相等，电桥处于平衡状态；当逡逑电路发生单极绝缘故障时

原理图,不平衡电桥,原理图,电流传感

图１－２不平衡电桥法原理图逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｔｈｅ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ邋ｂｒｉｄｇｅ邋ｍｅｔｈｏｄ逡逑

原理图,桥臂电阻,中点接地,电流传感

Ｒｆ－逦N邋ＧＮＤ邋Ｒｆ＾逡逑图１－２不平衡电桥法原理图逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｔｈｅ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ邋ｂｒｉｄｇｅ邋ｍｅｔｈｏｄ逡逑ｉ？ｉ、办为桥臂电阻，沁为切换电阻，Ｑｂ邋Ｑ２为电力电子开关，点①②为电压逡逑采样点，当电路发生绝缘故障时，等效于在电源的正极或负极接入绝缘电阻，当逡逑开关打开，Ｑ２闭合时有逡逑Ｖ２（Ｒｌ＋Ｒ２／／Ｒ３）邋，７＾＋＾）逦Ｒｆ＋／／（Ｒｌ＋Ｒ２／／Ｒ，）逡逑Ｒ２／／Ｒ３逦Ｒ２逦￣邋Ｒｆ＿／／（Ｒ，＋Ｒ２）逡逑当开关Ｑ２打开，（＾闭合时有逡逑Ｖ，（／？，邋＋邋Ｒ２邋／邋／＾３）邋；邋Ｖ２（Ｒ，＋Ｒ２）邋Ｒｆ－邋／邋／（ｊｇ，邋＋邋Ｒ２邋／邋／Ｒ３）逡逑Ｒ２／／Ｒ３逦Ｒ２逦￣邋ＲｆＪ邋ｌ｛Ｒ

【参考文献】