Possibilities of Conventional PD Measurements with Non-Sinusoidal Waveforms for Electric Vehicles

Electrical traction machines in electric vehicles are normally fed by converters with DC link voltages up to 800 V. The resulting voltage pulses place particular stress on the insulating system of the drivetrain. In order to be able to investigate insulating material samples, e.g. twisted pair enameled wire, with voltages of different shapes and high frequency, a shielded experimental setup for the investigation of partial discharges (PD) at low voltages and high frequencies is presented. A medium frequency transformer with a frequency range up to 2500 Hz is used for this purpose, fed by a linear power amplifier on the primary side. The amplifier has a slew rate of 52 V/μs and is capable of sourcing various voltage waveforms such as sinusiodal, triangular or rectangular, with a maximum frequency of 30 kHz. Electrical PD measuring methods according to IEC 60270 as well as acoustic and optical measurement methods are applied for PD diagnosis. The experimental setup is intended to demonstrate the possibilities and limitations of conventional PD diagnostics for nonsinusoidal voltages. Focus is placed on the application of filters, the damping behavior of the step-up transformer and the rise times of the voltages

Emulation of grid-forming inverters using real-time PC and 4-quadrant voltage amplifier = Emulation netzbildender Wechselrichter mittels Echtzeit-PC und 4-Quadranten-Spannungsverstärker

Vorgestellt wird ein Versuchsstand zur Evaluierung neuartiger Regelungsverfahren für Wechselrichter zur regenerativen Stromerzeugung. Das Verhalten von netzgeführter und netzbildender Regelung wird in einem Testszenario untersucht und verglichen. Unter Verwendung einer echtzeitfähigen Regelungsplattform mit einer Zykluszeit von 50 μs können mit Matlab/Simulink entwickelte Regelungsverfahren implementiert werden. Der Einfachheit halber wird anstelle eines Wechselrichters ein dreiphasiger 4-Quadranten-Spannungsverstärker verwendet. Somit kann auf den Einsatz von Modulation und geschalteten Leistungshalbleitern verzichtet werden. Um ein realistisches Verhalten eines netzseitigen Filters zu zeigen, können passive Komponenten automatisiert als L-, LC- oder LCL-Filter zugeschaltet werden. Der Versuchsstand hat eine Nennwirkleistung von 43,6 kW und eine Nennspannung von 400 V. Als modernes netzfolgendes Regelverfahren ist im Versuchsstand eine Stromregelung im d/q-System implementiert. Als netzbildendes Regelverfahren wird eine virtuelle Synchronmaschine, der Synchronverter, eingesetzt. In Kombination mit einer frequenzvariablen Netznachbildung wird das Verhalten beider Regelverfahren im Falle einer Lastzuschaltung in einer Inselnetzumgebung untersucht

Partial discharge diagnostics on inverter-fed drives of electric vehicles = Teilentladungsdiagnostik an umrichtergespeisten Antrieben der Elektromobilität

In this paper, the possibilities of partial discharge measurement at square-wave voltages are discussed. The focus is on low-voltage machines, such as those used in electric vehicles. An insight into common measurement methods is given. In this work, high-frequency current transformers and near-field probes are used as sensors. The generation of a realistic steep-edged test voltage according to IEC/TS 61934 is also discussed and demonstrated on an inverter with silicon carbide semiconductors. Experiments are conducted to compare the sensors used. A direct comparison between cable-based sensors (HFCT) and antennas (near-field probes) is provided. Resonance points to open motor windings according to IEC/TS 60034-27‑5 and their significance for partial discharge measurement are also investigated. The results show that the high-frequency current transformers and the ball probe are able to detect PD even at steep voltage edges. Excitation with a fast voltage edge results in non-negligible overshoots in the overall system due to resonances. It can be shown that the partial discharges occur during these overvoltages