[發明專利]一種電動汽車無線充電供電電纜絕緣監測方法

在審

• 申請號: 202110933801.3
• 申請日: 2021-08-15
• 公開（公告）號: CN113702873A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 聞楓;裴文杰;李強;韓晨;武書琪;張國奇;張翔;張大上;劉嘉明;馬建行;陳澤
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01R31/58
• 分類號: G01R31/58
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 馬苗苗

本發明公開了一種電動汽車無線充電供電電纜絕緣監測方法，通過注入幅值為±24V、頻率低于1Hz的可變周期方波信號于電動汽車無線充電供電母線中進行電動汽車無線充電供電電纜絕緣監測。其中無線充電供電母線電壓既可以為經過電網三相整流之后的直流電壓，也可以為電網三相工頻交流電壓。絕緣監測系統采集兩路信號，分別為注入參考信號、絕緣監測信號，利用兩路信號的幅值和相位計算當前絕緣電阻和對地電容的大小，并且根據對地電容的大小及時調整注入方波信號的周期，從而更加準確的計算絕緣電阻。本發明在無線充電供電線纜對地電容發生變化時能夠調整注入信號的周期，有效提升了絕緣監測的精度和復雜環境適應度。

技術領域

本發明涉及電動汽車無線充電供電電纜領域，尤其涉及一種電動汽車無線充電供電電纜絕緣監測方法。

背景技術

近年來，電動汽車由于其環境污染小、噪音低、效率高、結構簡單等特點，受到國家的大力扶持，在市場上的占比越來越高，不過目前有很多問題掣肘著電動汽車的發展，其中充電問題已成為限制電動汽車發展的瓶頸之一。無線充電技術可以解決傳統充電所面臨的充電基礎設施局限和安全問題，并引起研究者的高度重視，逐漸成為電動汽車充電的主要模式。

電動汽車無線充電分為靜態無線充電和動態充電兩種模式，靜態無線充電中停車場能夠同時為多輛電動汽車充電，停車場無線充電中發射端一般埋在地下，電網交流母線通過線纜和各個無線充電位相互連接。動態充電系統也是由發射機和接收機組成。接收端安裝在行駛車輛上，傳輸端埋在路面下。目前，動態無線充電技術主要分為軌道式和分段式。以分段式為例，電網通過水平長電纜供給各部分的發射網絡，各部分的轉換網絡并聯。靜態停車場無線充電和動態無線充電中連接發射端的電纜都埋在地下，會老化腐蝕。長期使用可能導致地面絕緣劣化、電力電纜跳閘、設備損壞，甚至引發火災。因此，有必要對這些埋地電纜的絕緣進行監測，以避免巨大的損耗。

目前，針對電動汽車無線充電領域內的線纜絕緣文獻較少，參考了其他類似領域的絕緣監測文獻，以下通過一些文獻說明當前針對電動汽車無線充電線纜絕緣監測的研究現狀。

文獻《一種適用于ITN系統的絕緣監測裝置的設計》(慕洪勝，楊濤，孫凌軍，船電技術，Vol.38,No.4,2018.4,1003-4862(2018)04-0033-04)中針對ITN系統提出了一種絕緣監測方法，往電網注入直流電壓，利用電阻分壓關系來計算絕緣電阻，通過相線對地電壓變化值來確定發生故障的相線。這種方法最大的缺陷是在計算絕緣電阻時未考慮到線纜對地分布電容，可能導致計算結果錯誤。

文獻《基于AMP測量法的低壓絕緣監測與故障定位系統應用》(王新亮，電工技術，DOI：10.19768/j.cnki.dgjs.2020.02.019)中提出了一種絕緣監測方法，往電網中注入寬度可變的脈沖信號，利用電容隔直通交的特性，設置注入脈沖時間要比漏電容充電時間長，來消除對地電容的影響，這種方法缺點是無法計算出對地分布電容的數值。

文獻《改進型單頻法絕緣監測裝置設計》(余松，曾鐵軍，李玉姣，胡亦龍，劉鎏，文杰，劉華，王新林，中國測試，Vol.46,No.6,June,2020,1674–5124(2020)06–0078–05)中提出了一種絕緣監測方法，向電網中注入定頻交流信號，同時采集注入源支路的電流和負載支路的對地電壓，對兩路信號進行濾波后，進行矢量運算，得到絕緣電阻和分布電容的值，這種方法對電流采用的硬件要求比較高，且由于是定頻注入，當分布電容較大時，相位分辨率要求太高，計算準確度會大大下降。

文獻《基于改進型雙頻注入法的絕緣監測裝置設計》(胡亦龍，曾鐵軍，李玉姣，余松，劉鎏，文杰，劉華，王新林，儀表技術與傳感器，2020，No.7,1002－1841(2020)07-0047-05)中提出一種絕緣監測方法，通過往電網中同時注入雙頻信號，然后通過采樣電阻采集注入的信號，對采集后的信號進行頻率分量，通過兩個不同頻率信號的幅值和相位進行矢量運算，得出絕緣電阻值，這種方法中雙頻注入硬件較復雜，且采樣后分離不同頻率信號也較麻煩，實施難度較大。