CN115015713A - 基于pdiv与耐电晕寿命的绝缘寿命预测方法及装置 - Google Patents

基于pdiv与耐电晕寿命的绝缘寿命预测方法及装置 Download PDF

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CN115015713A CN202210651743.XA CN202210651743A CN115015713A CN 115015713 A CN115015713 A CN 115015713A CN 202210651743 A CN202210651743 A CN 202210651743A CN 115015713 A CN115015713 A CN 115015713A
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Abstract

本发明揭示了一种基于PDIV与耐电晕寿命的绝缘寿命预测方法及装置。通过检测驱动电机的绝缘样本在不同环境参数变量下的PDIV及耐电晕寿命，分别拟合单一环境参数变量与耐电晕寿命、PDIV的关系，定义标准情况下的标准耐电晕寿命为参考；将环境变量转换为修正因数，修正因数的作用是将不同环境下的损失寿命转化到标准情况下，将标准情况下的耐电晕寿命减去损失寿命得到剩余耐电晕寿命，进而利用映射关系将剩余耐电晕寿命与绝缘寿命相对应。由于考虑了多个现实环境因素对寿命损失的影响，从而该预测方法可以实时预测各种环境因素对新能源汽车驱动电机带来的影响，使驱动电机运行有了一定的安全性参考和即时的故障预测。

Description

基于PDIV与耐电晕寿命的绝缘寿命预测方法及装置
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及基于PDIV与耐电晕寿命的绝缘寿命预测方法和装置。
背景技术
新能源汽车的驱动电机具有效率高、功率密度高、过载能力高、调速范围宽、可控性高、可靠性高、噪声低等优点。其中，衡量新能源汽车的驱动电机绝缘性能的重要参数之一是局部放电。即承受短上升时间的重复脉冲电压时，新能源汽车驱动电机内部绕组中分布不均匀的各种参数将导致电机端部电压分布不呈现平均分布的理想状况。电机绕组匝间可能出现较强的局部电场，导致局部放电现象。当局部放电的次数和强度达到阈值，会导致设备发生绝缘击穿，严重情况可能使设备失效。因此，对新能源汽车电机绝缘系统有必要对其构建合理的PDIV预测模型。
目前的PDIV预测模型通常为半经验公式、放电机理分析计算或人工智能算法，在工程运用上均有许多不足，且考虑的参数条件较少，不适合用于实际多种因素条件下的新能源汽车驱动电机的PDIV预测。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于PDIV与耐电晕寿命的绝缘寿命预测方法及装置，能够通过不同的环境因数下相关参数的测量与记录，获得汽车运行任意时刻的电机寿命预测值。
第一方面，本发明实施例提供一种基于PDIV与耐电晕寿命的绝缘寿命预测方法，该方法包括：获取驱动电机的绝缘样本分别在N个不同环境参数下的局部放电起始电压PDIV及耐电晕寿命，其中，N为大于1的正整数；
通过拟合在N个不同环境参数下的局部放电起始电压PDIV确定绝缘样本在N个不同环境参数下的过电压运行时间，以及拟合在N个不同环境参数下的耐电晕寿命确定绝缘样本在所述N个不同环境参数下的环境修正因数，计算得到绝缘样本在所述N个不同环境参数下归一化后的剩余耐电晕寿命；
根据预设的映射函数以及所述剩余耐电晕寿命预测所述驱动电机的绝缘寿命。
本发明第一方面通过检测驱动电机的绝缘样本在不同环境参数变量下的PDIV及耐电晕寿命，分别拟合单一环境参数变量与耐电晕寿命、PDIV的关系，即固定N-1个环境参数变量为某一起始值，拟合单一环境参数变量与耐电晕寿命的关系，得到考虑N个环境参数情况下唯一对应的PDIV及耐电晕寿命，对耐电晕寿命进行归一化处理，其中，定义标准情况下的标准耐电晕寿命为参考；将环境变量转换为修正因数，修正因数的作用是将不同环境下的损失寿命转化到标准情况下；通过加权求和得到损失寿命，标准情况下的耐电晕寿命减去该损失寿命得到剩余耐电晕寿命，进而利用映射关系将剩余耐电晕寿命与绝缘寿命相对应。由于考虑了多个现实环境因素对寿命损失的影响，从而该预测可以实时预测各种环境因素对新能源汽车驱动电机带来的影响，使驱动电机运行有了一定的安全性参考和即时的故障预测。
第二方面，本发明实施例提供一种基于PDIV与耐电晕寿命的绝缘寿命预测的装置，应用于新能源汽车的驱动电机，所述装置包括：获取模块、处理模块以及预测模块；
获取模块用于获取驱动电机的绝缘样本分别在N个不同环境参数下的局部放电起始电压PDIV及耐电晕寿命，其中，N为大于1的正整数；
处理模块用于通过拟合在N个不同环境参数下的局部放电起始电压PDIV确定绝缘样本在所述N个不同环境参数下的过电压运行时间，以及拟合在N个不同环境参数下的耐电晕寿命确定所述绝缘样本在N个不同环境参数下的环境修正因数，计算得到绝缘样本在所述N个不同环境参数下归一化后的剩余耐电晕寿命；
预测模块用于根据预设的映射函数以及剩余耐电晕寿命预测驱动电机的绝缘寿命。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述电子设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行时执行如第一方面所述的方法的步骤。
与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：
(1)检测方法简单高效。本发明中绝缘样本的PDIV参数通过局部放电检测平台测得，局部放电检测仪灵敏度高、采样快速、数据处理能力强。耐电晕寿命通过带计时功能的继电保护器测得，初始化相关参数后，无需人工操作即可自动完成精准数据记录。所述装置结构简单、操作方便。
(2)检测结果精确。所述局部放电检测仪灵敏度高、放大器系统动态范围大，具备快速的采样率和强大的机载处理能力。所述继电保护器自带计时功能，试样的加压、击穿监测、计时均在系统内部进行，有效抑制了外部环境与人工操作的干扰。每种实验条件下进行多次测试，精确检测绝缘样本的PDIV及耐电晕寿命，提高了检测结果的准确性。
(3)环境参数检测装置快速灵敏。本发明使用的传感器为特高频电磁传感器，此传感器的特高频电磁波信号衰减小，灵敏度高，且此传感器的带宽大，使得整个系统的响应快，故系统的快速性好，且各模块单元之间都采用光纤传输，传输速率为,传输时间短，检测装置能快速作出反应。
(4)环境参数检测装置操作便捷。此装置只需人为输入初始化参数即可启动装置进行检测，无需繁多的机械化操作。
(5)通用性高。目前驱动电机绝缘的寿命模型多建立在正弦电压基础之上，且考虑的环境条件参数较少。本发明采用先小样本试验，再曲线拟合的分析方法，构建适用于驱动电机所有绝缘系统，在不同环境条件下的寿命损失计算及寿命预测，通用性更高。
(6)便于理解，适合生产实际运用。本发明已将计算新能源汽车驱动电机绝缘寿命的理论性知识浓缩为新能源汽车剩余寿命公式，此公式为一次函数，易于理解。在生产实际中，新能源汽车驱动电机中的传感器实时检车驱动电机的运行状态，通过数据采集单元将模拟量转化为数字量，再通过数据处理单元对数据进行分析处理，最后计算出新能源汽车驱动电机剩余的绝缘寿命。同时，通过对数据的处理分析还可以监测新能源汽车的运行状态，适时给车主一些运行建议。
附图说明
图1示出了本发明实施例提供的基于PDIV与耐电晕寿命的绝缘寿命预测方法流程示意图一；
图2示出了本发明实施例提供的基于PDIV与耐电晕寿命的绝缘寿命预测方法流程示意图一；
图3示出了本发明实施例提供的基于PDIV与耐电晕寿命的绝缘寿命预测方法流程示意图三；
图4示出了本发明实施例提供的基于PDIV与耐电晕寿命的绝缘寿命预测方法流程示意图四；
图5示出了本发明实施例提供的一种绝缘材料PDIV随着气压变化的拟合曲线示意图；
图6示出了本发明实施例提供的一种绝缘材料耐电晕寿命随着气压环境参数变化的拟合曲线示意图；
图7示出了本发明实施例提供的一种耐电晕寿命归一化坐标处理后的随着环境参数变化的示意图；
图8示出了本发明实施例提供的一种寿命损失计算方法示意图；
图9示出了本发明实施例提供的基于PDIV与耐电晕寿命的绝缘寿命预测结构流程示意图；
图10示出了本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的返修车辆定位管理方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
名词解释
局部放电起始电压(Partial Discharge Inception Voltage)：是指当施加于样品上的电压从某一个观测不到局部放电的较低值逐渐增加至试验回路中初次探测到局部放电时的最低电压。
过电压运行时间是指样品运行电压超过PDIV的时间。
耐电晕寿命指样品在高于PDIV电压环境中加压至样本绝缘失效的总时间。
目前，随着能源问题和生态形势逐渐严峻，新能源汽车等绿色环保产业引起国际社会的广泛关注。适用于新能源汽车的驱动电机具有效率高、功率密度高、过载能力高、调速范围宽、可控性高、可靠性高、噪声低等优点。由于正常工况需要承受严酷电应力，即高频的脉宽调制电压PWM，新能源汽车变频驱动电机的匝间绝缘相比于其他电机有更加严格的规定。
衡量电机绝缘性能的重要参数之一是局部放电。承受短上升时间的重复脉冲电压时，新能源汽车变频驱动电机内部绕组中分布不均匀的各种参数将导致电机端部电压分布不呈现平均分布的理想状况。电机绕组匝间可能出现较强的局部电场，导致局部放电现象。当局部放电的次数和强度达到阈值，会导致设备发生绝缘击穿，严重情况可能使设备失效。因此，对新能源汽车电机绝缘系统有必要对其构建合理的PDIV预测模型。目前的PDIV预测模型通常为半经验公式、放电机理分析计算或人工智能算法，在工程运用上均有许多不足，且考虑的参数条件较少，不适合用于实际多种因素条件下的新能源汽车驱动电机的PDIV预测。
目前，国内外针对电机绝缘寿命的预测主要有回归分析、智能算法等方法。回归分析基于非破坏性参数，如绕组绝缘电阻、剩余击穿电压、介质损耗等，利用经验或半经验公式表征绝缘的老化失效情况，从而对电机绝缘寿命进行预测。随着人工智能的发展，国内外不少人将模糊系统、神经网络等智能算法引入到电机绝缘寿命预测的研究中，此种方法误差较小，可靠性较高，但需要大量的样本和数据来确保结果的可靠性。当前的众多预测方法多侧重于研究应力参数对电机绝缘寿命的影响，而对于实际运行环境参数的考虑有待进一步研究。
在评估新能源汽车驱动电机的使用寿命时，可根据评估驱动电机的绝缘性能的“木桶效应”，即选取最低预测寿命作为驱动电机整体的预测寿命。基于此，如何简单、直观的构建从电机绝缘性能到使用寿命的预测是新能源汽车驱动电机发展的重要方向。目前，对电机寿命的预测并没有规范高效的方法，且不能完全保证结果的可靠性。传统的正弦或直流电压工况下的绝缘测试技术及其对应的评估方法并不适用于工作在重复脉冲电压下的驱动电机绝缘系统。如何可以合理预测驱动电机匝间PDIV，如何科学的对绝缘系统进行寿命和风险等级评估，是目前世界范围内引起广泛关注的问题。
本申请实施例提供了一种基于PDIV与耐电晕寿命的绝缘寿命预测的装置和方法，能够通过拟合不同的环境参数分别与PDIV以及耐电晕寿命之间的关系，从而实现获得新能源汽车运行任意时刻的驱动电机寿命预测值。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供一种基于PDIV与耐电晕寿命的绝缘寿命预测方法，应用于新能源汽车的驱动电机，该方法包括：
步骤S101、获取驱动电机的绝缘样本分别在N个不同环境参数下的局部放电起始电压PDIV及耐电晕寿命。
步骤S102、通过拟合在N个不同环境参数下的局部放电起始电压PDIV确定所述绝缘样本在N个不同环境参数下的过电压运行时间，以及拟合在N个不同环境参数下的耐电晕寿命确定所述绝缘样本在N个不同环境参数下的环境修正因数，计算得到绝缘样本在所述N个不同环境参数下归一化后的剩余耐电晕寿命；
步骤S103、根据预设的映射函数以及剩余耐电晕寿命预测驱动电机的绝缘寿命。
具体的，其中，所述N为大于1的正整数，新能源汽车绝缘样本包括主绝缘、匝间绝缘和相间绝缘，不同环境参数具体可以包括但不限于气压、温度、空气湿度等环境参数。
对该驱动电机的绝缘样本施加从零递增的电压，直到检测到该绝缘样本出现微量放电现象，获取施加电压为绝缘样本在标准环境下的PDIV值。在施加递增电压时增加速度应控制适中，每次增加的电压值应逐步减小，以避免增加率过高以及步进值过大导致测量不准确。在检测微量放电现象时设定的放电量应适中，过小将导致误检测，过大将导致精度下降。可对多个相同样本在一直实验环境下测量并取平均值来提升数据可靠度。
具体的，对该驱动电机的绝缘样本施加从零递增的电压，以继电保护计时器在开始施压时刻作为计时起点，以绝缘样本击穿时继电保护计时器检测到电流增大而开始保护动作时刻作为计时终点。计时终点时刻减去计时起点时刻的值即为该绝缘样本在当前环境参数下的耐电晕寿命。
具体的，N个不同环境参数可以包括气压、温度和空气湿度等环境参数。通过改变这个N个不同环境参数，可以获得多个改变环境参数下的PDIV值和耐电晕寿命。
其中，可以假设标准状态是指新能源汽车厂商设定的汽车标准运行状态，一种可选的参考为25℃，1.0个标准大气压，无紫外线照射，具体可以根据实际情况设置。
获取这个标准状态下，该驱动电机的绝缘样本的PDIV值和耐电晕寿命，然后改变不同环境参数，同样获取中该驱动电机的绝缘样本的PDIV值和耐电晕寿命。
通过拟合在N个不同环境参数下的局部放电起始电压PDIV确定绝缘样本在N个不同环境参数下的过电压运行时间，以及拟合在N个不同环境参数下的耐电晕寿命确定绝缘样本在N个不同环境参数下的环境修正因数，是基于考虑不同环境下耐电晕寿命对整体损失寿命的影响。即获取这N个不同环境参数在标准状态下与改变环境参数的情况下去获取该驱动电机的绝缘样本进行归一化后的总寿命损失的情况。
即固定N-1个环境参数变量为某一起始值，拟合单一环境参数变量与耐电晕寿命的关系，得到考虑N个环境参数情况下唯一对应的PDIV及耐电晕寿命，对耐电晕寿命进行归一化处理，其中，定义标准情况下的标准耐电晕寿命为参考；将环境变量转换为修正因数，修正因数的作用是将不同环境下的损失转化到标准情况下；通过加权求和得到损失寿命，标准情况下的耐电晕寿命减去该损失寿命得到剩余耐电晕寿命，进而利用映射关系将剩余耐电晕寿命与绝缘寿命相对应。
然后将标准耐电晕寿命与总损失寿命作差得到绝缘样本在N个不同环境参数下的剩余耐电晕寿命，通过剩余耐电晕寿命以及一种预设的函数关系，预测该驱动电机的绝缘寿命。
具体的，该预设的函数关系可以如下：
Figure BDA0003686383220000081
其中，其中l为耐电晕寿命，mi为修正参数,n0为修正位移因子，r为初始条件，L为预测寿命。
该预设关系还可以是其他函数公式，具体可以根据实际情况设置，在本实施例中不做限制。
本实施例通过检测驱动电机的绝缘样本在不同环境参数变量下的PDIV及耐电晕寿命，分别拟合单一环境参数变量与耐电晕寿命、PDIV的关系，即固定N-1个环境参数变量为某一起始值，拟合单一环境参数变量与耐电晕寿命的关系，得到考虑N个环境参数情况下唯一对应的PDIV及耐电晕寿命，对耐电晕寿命进行归一化处理，其中，定义标准情况下的标准耐电晕寿命为参考；将环境变量转换为修正因数，修正因数的作用是将不同环境下的损失转化到标准情况下；通过加权求和得到损失寿命，标准情况下的耐电晕寿命减去该损失寿命得到剩余耐电晕寿命，进而利用映射关系将剩余耐电晕寿命与绝缘寿命相对应。这样使得通过广泛考虑了温度、电压、海拔等现实环境因素，采用寿命损失计算方法可以实时预测各种环境因素对新能源汽车驱动电机带来的影响，使驱动电机运行有了一定的安全性参考和即时的故障预测。
进一步的，如图2所示，步骤S101、获取驱动电机的绝缘样本分别在N个不同环境参数下的局部放电起始电压PDIV及耐电晕寿命，包括：
步骤S201、获取绝缘样本在预设的标准环境下的第一局部放电起始电压PDIV以及第一耐电晕寿命；
步骤S202、调整预设标准环境下的任一环境参数，分别获取绝缘样本在N个不同环境参数下第二PDIV以及第二耐电晕寿命。
其中，预设的标准环境下是指新能源汽车厂商设定的汽车标准运行状态，一种可选的参考为25℃，1.0个标准大气压，无紫外线照射。
具体的，对绝缘样本施加从零递增的电压，直到检测到样本出现微量放电现象，记录此时施加电压为样本在标准环境下的PDIV值作为第一局部放电起始电压PDIV，在施加递增电压时增加速度应控制适中，每次增加的电压值应逐步减小，以避免增加率过高以及步进值过大导致测量不准确。在检测微量放电现象时设定的放电量应适中，过小将导致误检测，过大将导致精度下降。可对多个相同样本在一直实验环境下测量并取平均值来提升数据可靠度。
在预设的标准环境下对样本施加过电压至样本击穿，记录时间为绝缘样本在该环境条件下的耐电晕寿命作为第一耐电晕寿命。在标准环境下对绝缘样本施加电压，以继电保护计时器在开始施压时刻作为计时起点，以样本击穿时继电保护计时器检测到电流增大而开始保护动作时刻作为计时终点。计时终点时刻减去计时起点时刻的值即为该绝缘样本在当前环境参数下的耐电晕寿命。
在标准环境下，可以调整任一环境参数，分别获取绝缘样本在目标环境参数下的第二PDIV值和第二耐电晕寿命，其中，该目标环境参数可以改变气压、温度、空气湿度等。另外调整的方式，可以固定其他环境参数，只调整其中1个环境参数作为目标环境参数，也可以根据情况调整多个环境参数作为目标环境参数，具体可以根据实际情况设置，但改变目标环境参数中测量样本PDIV值的方法以及耐电晕寿命的方法第二PDIV值和第二耐电晕寿命的步骤类似，不再赘述。
本实施例通过N个不同环境参数在标准环境下以及调整目标环境参数下获取局部放电起始电压PDIV及耐电晕寿命，即通过获取复杂环境下的N个PDIV及耐电晕寿命，进而便于实时预测各种因素对新能源汽车驱动电机带来的影响，给驱动电机运行提供了一定的安全性参考。
进一步的，步骤S102中的拟合在N个不同环境参数下的局部放电起始电压PDIV确定绝缘样本在N个不同环境参数下的过电压运行时间，包括：
拟合N个不同环境参数与所述第二PDIV之间的第一关系函数，得到所述绝缘样本在目标环境参数下的第二PDIV，其中，所述第一关系函数如下：
Figure BDA0003686383220000101
其中，d为目标环境参数下的第二PDIV，
Figure BDA0003686383220000102
为k个不同环境参数的连加，g1为常数，k为小于N的正整数；
根据所述绝缘样本在目标环境参数下的第二PDIV获取对应的过电压运行时间。
具体的，考虑N个环境参数变量对PDIV的复合影响，对每种环境参数因素赋权，得到拟合的PDIV与环境参数变量关系：即通过分别拟合N个目标环境参数与第二PDIV之间的关系，可以得到N个目标环境参数变量唯一对应的第二PDIV，进而将运行时电压与第k个环境参数变量下PDIV进行比较，如超过PDIV，则记录当前情况下的过电压时间tk，其中，k为小于N的正整数，该过电压时间即在环境参数变量下的耐电晕寿命值。
具体的，可以将标准环境运行状态下的耐电晕寿命设定为标准耐电晕寿命，即定义为“1”。其他N-1个目标环境参数下的归一化耐电晕寿命求得的对应耐电晕寿命值除以标准耐电晕寿命值。
本实施例通过拟合N个目标环境参数与第二PDIV之间的关系，可以得到N个目标环境参数变量唯一对应的第二PDIV，进而可以获取目标环境参数下的第二PDIV对应的过电压运行时间tk，从而可以对耐电晕寿命进行归一化，可以获得耐电晕寿命的损失值，从而获得当前情况下的耐电晕寿命，便于实时预测各种因素对新能源汽车驱动电机带来的影响，给驱动电机运行提供了一定的安全性参考。
进一步的，拟合在N个不同环境参数下的耐电晕寿命确定绝缘样本在N个不同环境参数下的环境修正因数，包括：
拟合N个不同环境参数与第二耐电晕寿命之间的第二关系函数，得到绝缘样本在目标环境参数下的第二耐电晕寿命，其中，所述第二关系函数如下：
Figure BDA0003686383220000111
其中，h为在目标环境参数下的第二耐电晕寿命，
Figure BDA0003686383220000112
为j个不同环境参数的连加，
Figure BDA0003686383220000113
为i个不同环境参数的连乘，c1为常数，i、j为小于N的正整数；
归一化绝缘样本的j个目标环境参数下的第二耐电晕寿命完成，按照以下公式(1)，得到获取对应的第i个目标环境参数下的环境修正因数ki；
Figure BDA0003686383220000121
其中，ki为在第i个目标环境参数下的环境修正因数，lj为绝缘样本的j个目标环境参数归一化后的耐电晕寿命。
进一步的，计算得到所述绝缘样本在所述N个不同环境参数下归一化后的剩余耐电晕寿命，包括：
获取绝缘样本在N个不同环境参数下过电压运行的时间内归一化的总损失寿命；
根据绝缘样本在预设的标准环境下第一耐电晕寿命以及所述总损失寿命按照如下公式(2)，计算得到绝缘样本的剩余耐电晕寿命。
Figure BDA0003686383220000122
其中，ll为所述绝缘样本剩余耐电晕寿命，l0为所述绝缘样本在预设的标准环境下第一耐电晕寿命，
Figure BDA0003686383220000123
为所述绝缘样本在过电压运行时间内的耐电晕寿命的损失值，hi为所述过电压运行时间的停止时间，gi为所述过电压运行时间的开始时间，ki为在第i个所述目标环境参数下的环境修正因数。
这样可以将不同环境下耐电晕寿命对整体损失寿命的影响，通过环境修正因数，转变为常温常压下耐电晕寿命对整体损失寿命的影响。
本实施例通过拟合N个不同环境参数与第二耐电晕寿命之间的关系，可以得到N个不同环境参数变量唯一对应的第二耐电晕寿命，进而可以获取所述绝缘样本在目标环境参数下的环境修正因数，从而得到该绝缘样本归一化的总损失寿命，便于实时预测各种因素对新能源汽车驱动电机带来的影响，给驱动电机运行提供了一定的安全性参考。
可选的，在获取驱动电机的绝缘样本分别在N个不同环境参数下的局部放电起始电压PDIV及耐电晕寿命之后，还包括：
对获取的所述N个不同环境参数下的局部放电起始电压PDIV及耐电晕寿命的数据按照如下公式(3)和公式(4)进行异常数据处理：
ai＝f(b) 公式(3)
‖Ci-ai‖≤ε 公式(4)
其中，ai为环境变量拟合的PDIV，f(b)为一种函数关系，Ci为实际测得的PDIV值，ε为有限大的某正数。
具体的，获取驱动电机的绝缘样本分别在N个不同环境参数下的局部放电起始电压PDIV及耐电晕寿命之后，可以对这些数据进行预处理，去掉异常值。
可以通过范数公式去除异常值。保持N-1个环境变量不变，拟合变化环境变量与PDIV关系，所得公式记为：
ai＝f(b) 公式(3)
‖Ci-ai‖≤ε 公式(4)
其中，ai为环境变量拟合的PDIV，f(b)为一种函数关系，Ci为实际测得的PDIV值，ε为有限大的某正数，即容许的误差范围。如果该公式在任意测得环境变量成立，则拟合无误；否则删除异常点并重复步骤S101操作。
本实施例通过对获取驱动电机的绝缘样本分别在N个不同环境参数下的局部放电起始电压PDIV及耐电晕寿命进行数据预处理，使得后续拟合更接近真实情况，从而便于实时预测各种因素对新能源汽车驱动电机带来的影响，给驱动电机运行提供了一定的安全性参考。
如图3-图8所示，针对新能源汽车变频电机的绝缘样本的测量场景，提供一种基于PDIV与耐电晕寿命的绝缘寿命预测方法，具体流程如下：
(S01)对新能源汽车变频电机绝缘样本在标准状态下测量其PDIV值；
(S02)在标准状态下对样本施加过电压至样本击穿，记录时间为样本在该环境条件下的耐电晕寿命；
(S03)改变环境条件，在不同环境条件下测量样本的PDIV值与耐电晕寿命；
(S04)将步骤(S03)中数据进行预处理，去掉异常值；
(S05)结合已有数据与环境变量，拟合PDIV函数以及耐电晕寿命模型并作归一化处理；
(S06)将环境变量转换成损失寿命的环境修正因数；
(S07)计算样本剩余耐电晕寿命；
(S08)通过一种映射关系，将耐电晕寿命转换为预测寿命。
与现有技术相比，本实施例具有以下有益效果：
(1)检测方法简单高效。本发明中绝缘样本的PDIV参数通过局部放电检测平台测得局部放电检测仪灵敏度高、采样快速、数据处理能力强。耐电晕寿命通过带计时功能的继电保护器测得，初始化相关参数后，无需人工操作即可自动完成精准数据记录。所述装置结构简单、操作方便。
(2)检测结果精确。所述局部放电检测仪灵敏度高、放大器系统动态范围大，具备快速的采样率和强大的机载处理能力。所述继电保护器自带计时功能，试样的加压、击穿监测、计时均在系统内部进行，有效抑制了外部环境与人工操作的干扰。每种实验条件下进行多次测试，精确检测绝缘样本的PDIV及耐电晕寿命，提高了检测结果的准确性。
(3)环境参数检测装置快速灵敏。本发明使用的传感器为特高频电磁传感器，此传感器的特高频电磁波信号衰减小，灵敏度高，且此传感器的带宽大，使得整个系统的响应快，故系统的快速性好，且各模块单元之间都采用光纤传输，传输速率为传输时间短，检测装置能快速作出反应。
(4)环境参数检测装置操作便捷。此装置只需人为输入初始化参数即可启动装置进行检测，无需繁多的机械化操作。
(5)通用性高。目前变频电机绝缘的寿命模型多建立在正弦电压基础之上，且考虑的环境条件参数较少。本发明采用先小样本试验，再曲线拟合的分析方法，构建适用于变频电机所有绝缘系统，在不同环境条件下的寿命损失计算及寿命预测，通用性更高。
(6)便于理解，适合生产实际运用。本发明已将计算新能源汽车变频电机绝缘寿命的理论性知识浓缩为新能源汽车剩余寿命公式，此公式为一次函数，易于理解。在生产实际中，新能源汽车变频电机中的传感器实时检车变频电机的运行状态，通过数据采集单元将模拟量转化为数字量，再通过数据处理单元对数据进行分析处理，最后计算出新能源汽车变频电机剩余的绝缘寿命。同时，通过对数据的处理分析还可以监测新能源汽车的运行状态，适时给车主一些运行建议。
图9为本申请另一实施例提供的基于PDIV与耐电晕寿命的绝缘寿命预测的装置，应用于新能源汽车的驱动电机，该装置包括：获取模块、处理模块以及预测模块；
获取模块用于获取驱动电机的绝缘样本分别在N个不同环境参数下的局部放电起始电压PDIV及耐电晕寿命，其中，N为大于1的正整数；
处理模块用于通过拟合在N个不同环境参数下的局部放电起始电压PDIV确定绝缘样本在所述N个不同环境参数下的过电压运行时间，以及拟合在N个不同环境参数下的耐电晕寿命确定所述绝缘样本在N个不同环境参数下的环境修正因数，计算得到绝缘样本在所述N个不同环境参数下归一化后的剩余耐电晕寿命；
预测模块用于根据预设的映射函数以及剩余耐电晕寿命预测驱动电机的绝缘寿命。
应该理解，以上所描述的实施例仅仅是示意性的，本发明实施例所揭露的电路和方法，也可以通过其它的方式实现。例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得处理器执行时实现本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
也即，本领域内的技术人员应明白，本发明实施例可以采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式中的任一种实现。
可选地，本发明实施例还提供一种电子设备，该电子设备可以是服务器、计算机等设备，图10示出了本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。如图10所示，该电子设备可以包括：处理器1001、存储介质1002和总线1003，存储介质1002存储有处理器1001可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，处理器1001与存储介质1002之间通过总线1003通信，处理器1001执行机器可读指令，以执行时执行如前述实施例中所述的基于PDIV与耐电晕寿命的绝缘寿命预测方法的步骤。具体实现方式和技术效果类似，在此不再赘述。
为了便于说明，在上述电子设备中仅描述了一个处理器。然而，应当注意，一些实施例中，本发明中的电子设备还可以包括多个处理器，因此本发明中描述的一个处理器执行的步骤也可以由多个处理器联合执行或单独执行。例如，若电子设备的处理器执行步骤A和步骤B，则应该理解，步骤A和步骤B也可以由两个不同的处理器共同执行或者在一个处理器中单独执行。例如，第一处理器执行步骤A，第二处理器执行步骤B，或者第一处理器和第二处理器共同执行步骤A和B等。
在一些实施例中，处理器可以包括一个或多个处理核(例如，单核处理器(S)或多核处理器(S))。仅作为举例，处理器可以包括中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、专用指令集处理器(Application Specific Instruction-set Processor，ASIP)、图形处理单元(Graphics Processing Unit，GPU)、物理处理单元(Physics Processing Unit，PPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、现场可编程门阵列(Field ProgrammableGate Array，FPGA)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD)、控制器、微控制器单元、简化指令集计算机(Reduced Instruction Set Computing，RISC)、或微处理器等，或其任意组合。
基于此，本发明实施例还提供一种程序产品，该程序产品可以是U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等存储介质，存储介质上可以存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行如前述方法实施例中所述的电机定子绝缘缺陷检测装置的步骤。具体实现方式和技术效果类似，在此不再赘述。
以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于PDIV与耐电晕寿命的绝缘寿命预测方法，应用于新能源汽车的驱动电机，其特征在于，包括：
获取所述驱动电机的绝缘样本分别在N个不同环境参数下的局部放电起始电压PDIV及耐电晕寿命，其中，所述N为大于1的正整数；
通过拟合在所述N个不同环境参数下的局部放电起始电压PDIV确定所述绝缘样本在所述N个不同环境参数下的过电压运行时间，以及拟合在所述N个不同环境参数下的耐电晕寿命确定所述绝缘样本在所述N个不同环境参数下的环境修正因数，计算得到所述绝缘样本在所述N个不同环境参数下归一化后的剩余耐电晕寿命；
根据预设的映射函数以及所述剩余耐电晕寿命预测所述驱动电机的绝缘寿命。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述驱动电机的绝缘样本分别在N个不同环境参数下的局部放电起始电压PDIV及耐电晕寿命，包括：
获取所述绝缘样本在预设的标准环境下的第一局部放电起始电压PDIV以及第一耐电晕寿命；
调整所述预设标准环境下的任一环境参数，分别获取所述绝缘样本在目标环境参数下第二PDIV以及第二耐电晕寿命。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述拟合在所述N个不同环境参数下的局部放电起始电压PDIV确定所述绝缘样本在所述N个不同环境参数下的过电压运行时间，包括：
拟合所述N个不同环境参数与所述第二PDIV之间的第一关系函数，得到所述绝缘样本在所述目标环境参数下的第二PDIV，其中，所述第一关系函数如下：
Figure FDA0003686383210000021
其中，d为所述目标环境参数下的第二PDIV，
Figure FDA0003686383210000022
为k个不同环境参数的连加，g1为常数，k为小于N的正整数；
根据所述绝缘样本在所述目标环境参数下的第二PDIV获取对应的过电压运行时间。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述拟合在所述N个不同环境参数下的耐电晕寿命确定所述绝缘样本在所述N个不同环境参数下的环境修正因数，包括：
拟合所述N个不同环境参数与所述第二耐电晕寿命之间的第二关系函数，得到所述绝缘样本在所述目标环境参数下的第二耐电晕寿命，其中，所述第二关系函数如下：
Figure FDA0003686383210000023
其中，h为在所述目标环境参数下的第二耐电晕寿命，
Figure FDA0003686383210000024
为j个不同环境参数的连加，
Figure FDA0003686383210000025
为i个不同环境参数的连乘，c1为常数，i、j为小于N的正整数；
归一化所述绝缘样本的j个目标环境参数下的第二耐电晕寿命，按照以下公式(1)，得到获取对应的环境修正因数ki；
Figure FDA0003686383210000026
其中，ki为在第i个所述目标环境参数下的环境修正因数，lj为所述绝缘样本的j个目标环境参数归一化后的耐电晕寿命。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算得到所述绝缘样本在所述N个不同环境参数下归一化后的剩余耐电晕寿命，包括：
获取所述绝缘样本在所述N个不同环境参数下过电压运行的时间内归一化的总损失寿命；
根据所述绝缘样本在预设的标准环境下第一耐电晕寿命以及所述总损失寿命按照如下公式(2)，计算得到所述绝缘样本的剩余耐电晕寿命：
Figure FDA0003686383210000031
其中，ll为所述绝缘样本的剩余耐电晕寿命，l0为所述绝缘样本在预设的标准环境下第一耐电晕寿命，
Figure FDA0003686383210000032
为所述绝缘样本在过电压运行时间内的耐电晕寿命的损失值，hi为所述过电压运行时间的停止时间，gi为所述过电压运行时间的开始时间，ki为在第i个所述目标环境参数下的环境修正因数。
6.根据权利要求1-5所述的方法，其特征在于，所述预设的映射函数包括：
Figure FDA0003686383210000033
其中，L为所述绝缘样本的预测绝缘寿命，l为所述绝缘样本的剩余耐电晕命，mi为修正参数，n0为修正位移因子，r为常数，n为大于1的正整数。
7.据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取所述驱动电机的绝缘样本分别在N个不同环境参数下的局部放电起始电压PDIV及耐电晕寿命之后，还包括：
对获取的所述N个不同环境参数下的局部放电起始电压PDIV及耐电晕寿命的数据按照如下公式(3)和公式(4)进行异常数据处理：
ai＝f(b) 公式(3)
‖Ci-ai‖≤ε 公式(4)
其中，ai为环境变量拟合的PDIV，f(b)为一种函数关系，Ci为实际测得的PDIV值，ε为有限大的某正数。
8.根据权利要求1-7所述的方法，其特征在于，所述绝缘样本包括主绝缘、匝间绝缘和相间绝缘。
9.一种基于PDIV与耐电晕寿命的绝缘寿命预测的装置，应用于新能源汽车的驱动电机，其特征在于，所述装置包括：获取模块、处理模块以及预测模块；
所述获取模块用于获取所述驱动电机的绝缘样本分别在N个不同环境参数下的局部放电起始电压PDIV及耐电晕寿命，其中，所述N为大于1的正整数；
所述处理模块用于通过拟合在所述N个不同环境参数下的局部放电起始电压PDIV确定所述绝缘样本在所述N个不同环境参数下的过电压运行时间，以及拟合在所述N个不同环境参数下的耐电晕寿命确定所述绝缘样本在所述N个不同环境参数下的环境修正因数，计算得到所述绝缘样本在所述N个不同环境参数下归一化后的剩余耐电晕寿命；
所述预测模块用于根据预设的映射函数以及所述剩余耐电晕寿命预测所述驱动电机的绝缘寿命。
10.一种电子设备，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述电子设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行时执行如上述权利要求1-8任一项所述的方法。
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