800V EV 드라이브 시스템에 대한 모터 권선 절연 및 부분 방전 테스트

800V EV 아키텍처는 절연 테스트의 중요성을 높이고 있습니다.

에서 변화 400 V ~ 800 V EV 아키텍처 - Porsche Taycan이 시연, 현대 아이오닉 5 그리고 EV6, EV6하자, 아우디 Q8 e-트론, 이제는 주류 대량 생산 차량으로 확산되어 모터 권선 절연을 일상적인 제조 점검에서 중요한 신뢰성 엔지니어링 활동으로 전환했습니다.. ~에 400 다섯, 부분방전 (PD) 권선 단열재의 문제는 수년간의 작동에 걸쳐 나타난 사소한 문제였습니다.. ~에 800 V 버스 전압, 1,600~2,000V 피크의 전압 스파이크를 생성하는 SiC 인버터의 고주파 스위칭 사용, 부분 방전으로 인해 몇 년이 아닌 몇 달 만에 턴-투-턴 절연 성능이 저하될 수 있습니다..

이 기사에서는 고전압 EV 드라이브트레인에서 작동하는 트랙션 모터와 관련된 특정 절연 및 PD 테스트 방법에 중점을 둡니다. 이는 일반 모터 생산 테스트와는 다르며 주로 작업을 해본 엔지니어들이 잘 이해하지 못하는 주제입니다. 230/400 V 산업 기계.

부분방전이란 무엇이며 왜 중요한가요?

부분 방전은 전극 갭을 즉시 연결하지 않는 절연 시스템의 국지적인 절연 파괴 이벤트로, 완전한 플래시오버가 발생하지 않으면 중지됩니다.. 모터 권선에서, PD는 일반적으로 자석 와이어의 인접한 회전 사이에 갇힌 작은 공기 주머니에서 시작됩니다., 턴 절연과 함침 바니시 사이, 또는 슬롯 라이너에서 구리 인터페이스까지. 각 PD 이벤트는 작습니다. (피코쿨롱 전하 이동, 지속 시간(나노초)), 그러나 높은 스위칭 주파수에서 초당 수백만 건의 누적 효과로 인해 화학적 침식 및 표면 추적을 통해 절연 성능이 저하됩니다..

중요한 임계값은 부분 방전 개시 전압입니다. (PDIV) - PD가 처음 발생하는 전압. 잘 디자인된 800 V 견인 모터 권선, PDIV (모터 단자에서 측정됨) 서비스 중에 나타나는 최악의 인버터 전압 스파이크를 충분히 초과해야 합니다.. SiC 인버터를 사용하면 20~50kV/μs의 dV/dt 값과 1.5~2× DC 버스 전압의 링잉 진폭을 달성할 수 있습니다., 에이 800 V 시스템은 권선 절연을 1,600~2,400V 과도 전류에 일상적으로 노출시킵니다..

적용 가능한 표준 및 테스트 프레임워크

주요 국제 표준은 다음과 같습니다.:

• IEC 60034-18-41: 컨버터 공급 작동 중인 모터의 절연 시스템에 대한 자격 및 승인 테스트 - 유형 I 정의 (열가소성 물질) 유형 II (열경화성) 평가 방법론.
• IEC 60034-18-42: 변환기 공급 기계에 대한 기계 수준 인증 및 승인 테스트.
• IEC 60270: 부분 방전 측정을 위한 표준 측정 회로 (참조 방법).
• IEC 62539 / IEEE 930: 전기절연내압 데이터의 통계분석 가이드.

핵심 테스트 항목

1. AC 하이팟 / 고전위 유전체 테스트

기초 승인 테스트 - 권선과 프레임 사이에 정격 작동 전압보다 훨씬 높은 전압을 1분간 인가합니다.. IEC에 따라 60034-1, 테스트 전압은 일반적으로 2 × 정격전압 + 1,000 다섯 (AC RMS) 또는 1.7 × 서비스 후 재테스트를 위해. 대한 800 V 시스템, 이것은 다음과 같이 번역됩니다 2,600 V AC RMS. 측정은 통과/실패입니다. 임계값을 초과하는 누설 전류 (일반적으로 10 mA AC 또는 모터 OEM이 지정한 대로) 절연 불량을 나타냅니다..

주요 지표: 누설 전류 대. 시간; 고장이 나는 시간 (램핑 프로토콜을 사용하는 경우); 합격/불합격 vs. 설계 임계값.

2. 부분 방전 개시 및 소멸 전압 측정

이 테스트는 정현파 또는 단극 전압으로 모터 권선에 전원을 공급합니다. (IEC에 따라 60034-18-41 부속서 A), 예상 PDIV 미만에서 시작하여 통제된 속도로 증가. 커플링 커패시터 및 PD 검출기 (IEC에 따라 피코쿨롱 단위로 교정됨 60270) 와인딩을 모니터링하다. PDIV는 겉보기 전하가 처음으로 초과하는 전압으로 기록됩니다. 10 PC (또는 애플리케이션별 임계값). 부분 방전 소멸 전압 (PDEV) 하향 경사로에서 측정됩니다..

주요 지표: PDIV (kV 피크); PDEV (kV 피크); 겉보기 전하 크기 110% PDIV; PDIV와 PDEV의 차이점 (히스테리시스).

3. 반복 임펄스 테스트 (서지 테스트)

IEC 60034-18-41 유형 I 절차에서는 상승 시간이 제어된 반복 단극 전압 펄스를 사용합니다. (~ 사이 0.1 µs 및 2 µs) 인버터 스위칭 이벤트를 시뮬레이션하기 위해. 모터 권선은 최악의 서비스 중 스파이크를 나타내는 전압 수준에서 수백만 번의 임펄스에 노출됩니다.; PD 활동 및 권선 온도가 전체적으로 모니터링됩니다.. 고온에서의 내구성 테스트 (일반적으로 정격 권선 온도보다 20°C 높음) 그리고 고전압 (110정격 스파이크 전압의 –130%) Arrhenius 및 역멱법칙 가속 모델을 활용하여 테스트 기간을 단축합니다..

주요 지표: PDIV 변화에 대한 임펄스 수 ±10%; 권선 절연 저항 추세 (위에 남아 있어야 함 1 GΩ); 임펄스 응답 비교를 통한 회전 간 단락 감지.

4. 절연저항 (그리고) 및 편광 지수 (PI)

적용 시기 500 V 또는 1,000 에 대한 V DC 10 분. IR 시간 1 분 그리고 10 분이 기록됩니다; 편광지수 (PI = IR₁₀/IR₁) 단열재 상태를 나타냅니다.. 아래 PI 1.0 오염이나 습기를 나타냅니다.; 아래에 2.0 추가 조사가 필요하다. 새로운 생산 모터용, 위의 PI 4.0 예상된다.

5. 열 노화 및 습도 내구성

IEC에 따른 절연 등급 검증 테스트 60034-18-32 권선 시편을 결합된 열에 노출 (155등급에 따라 –180°C) 그리고 습도 (95% RH) 일정한 간격으로 PD 활동을 측정하면서 사이클링. 고장은 초기 값에서 10배를 초과하는 PD 크기 증가로 정의됩니다., 또는 아래로 떨어지는 IR 100 MΩ.

고전압 절연 테스트를 위한 테스트 벤치 설정

안 800 V 견인 모터 절연 테스트 벤치는 HV 안전 요구 사항을 수용해야 합니다. (접지된 차폐 테스트 셀, 연동접속, IEC에 따른 HV 경고 표지판 61010-1), 측정 중인 PD 이벤트로 인해 생성된 광대역 EMI에 자체적으로 영향을 받지 않는 정밀 PD 측정 전자 장치와 함께. 차폐 동축 케이블, RF 차단 테스트룸, 40~1,000kHz 범위로 조정된 협대역 증폭기가 표준입니다.. EV 프로그램에 절연 자격 테스트가 필요한 경우 400 V 또는 800 V 견인 모터, 우리 엔지니어링 팀은 전체 IEC를 지원할 수 있습니다. 60034-18-41 유형 테스트 프로그램. 문의하기 절연 사양 및 테스트 전압 요구 사항 논의.