連續(xù)高壓脈沖下空間電荷對變頻牽引電機絕緣老化影響的研究.pdf

1、變頻調(diào)速牽引電機是中國高速鐵路發(fā)展必需的裝備，作為交流傳動電力機車的關(guān)鍵部件之一，變頻電機的性能直接影響到機車運行的穩(wěn)定性和可靠性。然而，逆變器輸出的PWM(脈沖寬度調(diào)制)連續(xù)高壓脈沖的上升沿很陡、頻率很高，導(dǎo)致在脈沖電壓下牽引電機絕緣過早失效。聚酰亞胺薄膜以其耐高溫(400℃)、低溫(-269℃)、耐輻射和優(yōu)良的介電性能目前被廣泛應(yīng)用于變頻電機對地絕緣和匝間絕緣中，是變頻電機的基礎(chǔ)絕緣材料。傳統(tǒng)交流電機絕緣設(shè)計方法和理論已不完全適用于

2、變頻調(diào)速電機，因此研究其絕緣的老化、失效機理，可以為變頻電機絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計提供理論基礎(chǔ)，從而延長變頻電機的使用壽命。
　　 空間電荷對脈沖電壓下絕緣的破壞扮演著重要角色，本論文針對連續(xù)高壓脈沖下空間電荷對變頻電機絕緣老化的影響開展工作。首先搭建了試樣老化和空間電荷測量系統(tǒng)，測量了耐電暈型聚酰亞胺薄膜(100CR)和普通聚酰亞胺薄膜(100HN)空間電荷積聚的閾值場強，并分析了納米粒子的加入對絕緣材料介電性能的影響；此外，還測量了不

3、同溫度下，聚酰亞胺薄膜中空間電荷的分布，以此研究連續(xù)高壓脈沖下空間電荷的特性；然后利用掃描電鏡，分析老化時間和頻率對薄膜表面和斷面形貌的影響，以此研究納米粒子提高薄膜耐電暈性能的原因；最后以電磁線為實驗對象，進行了電擊穿、熱擊穿和電樹枝化擊穿實驗，結(jié)合掃描電鏡和能譜分析研究了相應(yīng)的擊穿機制。
　　 本論文的工作為深入研究連續(xù)高壓脈沖下變頻電機的絕緣老化機理打下了良好的基礎(chǔ)，同時也為運用無機納米填料提高薄膜耐電暈性能提供理論支持。