Off-line and on-line partial discharges detection in low voltage motors of electric vehicle fed by a PWM inverter using non-intrusive sensor

摘要

Pour faire varier la vitesse d'un moteur d'une voiture électrique, un onduleur de tension avec une modulation de largeur d'impulsion (MLI) est utilisé. Les temps de commutation de plus en plus courts créent un grand nombre de fronts de tension. L'utilisation d'un onduleur sur une machine basse tension est de plus en plus répandue et peut provoquer une réduction de la durée de vie des machines. Tout d'abord, la répartition de la tension au sein de la bobine est fortement inhomogène à cause de la nature impulsionnelle de la tension. Dans des machines basse tension avec un bobinage en vrac, il y a donc une probabilité non négligeable que les quelques premières spires de la bobine supportant la tension lors de la commutation soient adjacentes avec les dernières, faisant ainsi supporter à l'isolation interspire une forte différence de potentiel. La désadaptation d'impédance entre les câbles de puissance et les bornes de la machine peuvent également générer des surtensions, augmentant encore la sollicitation sur l'isolation électrique. Dans ces conditions défavorables, des décharges partielles peuvent apparaitre et contribuer à la dégradation de l'isolation électrique, réduisant ainsi la durée de vie des machines. Pire encore, des moteurs ayant passé avec succès des essais de qualification en impulsionnel pour être alimentés par un onduleur de tension ont malgré tout des durées de vie réduites. Si de tels phénomènes sont facilement détectables en 50Hz, il devient difficile de les détecter de manière électrique avec un onduleur de tension avec l'amplitude et la variation du courant. De plus, l'onduleur de tension génère un bruit électromagnétique important perturbant les mesures avec les capteurs non-intrusifs. L'objectif de cette thèse est donc de développer une méthode de détection de décharges partielles, à l'aide d'un capteur non-intrusif, dans un moteur de voiture électrique alimenté par un onduleur de tension en on-line, ainsi qu'en off-line, afin de fournir des données pertinentes lors de la conception d'un moteur électrique, de test fin de chaine ou d'essai en fatigue. Pour atteindre cet objectif, une suite d'expériences montant en complexité ont permis de confronter le dispositif de détection à des conditions de plus en plus proches de celles d'une voiture électrique.