[發(fā)明專利]一種區(qū)分永磁同步電機定子繞組故障類型的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310425524.0
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN103487719A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設計）人: 張建忠;杭俊;程明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R31/06
• 分類號: G01R31/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發(fā)明屬于故障診斷技術領域，尤其是一種區(qū)分永磁同步電機定子繞組故障類型的方法。

背景技術

永磁同步電機(Permanent?magnet?synchronous?machine，PMSM)具有功率密度高、效率高、轉矩慣量比大、調速范圍寬等優(yōu)點。近年來，在風力發(fā)電、升降機驅動等大功率以及電動汽車和數控機床等高新能應用場合得到了廣泛關注和使用。

永磁同步電機工作時，具有復雜的機電能量轉換過程，在長期運行中，受負載工況和運行環(huán)境的影響，某些部件會逐漸失效或損壞。它的典型故障部件包括定子繞組、變換器、電機軸承以及控制系統的關鍵傳感器等，其中電機中38%的故障是由定子繞組引起的。在定子繞組故障中，以定子繞組不對稱和匝間短路故障最為常見。當發(fā)生早期的不平衡故障時，電機仍然可繼續(xù)運行，但若不能及時檢測而導致故障嚴重程度加劇，會引起電機轉速等產生震蕩。當電機的定子繞組發(fā)生匝間短路會在短路回路中產生大量的渦流，如果這種故障在初期沒有被檢測到，故障就會加重，就會導致接地短路或相與相之間的短路，使電機的溫度不斷增加，最后導致電機完全損壞。因此，需要及時地診斷永磁同步電機的定子繞組故障，并且能夠區(qū)分故障類型和故障相。

目前，已經提出了一些方法來診斷永磁同步電機的定子繞組不對稱故障或匝間短路故障，其中最常用方法是基于定子電流信號的分析方法等。但是這種故障診斷方法存在一定的不足，一方面是定子繞組不對稱故障和匝間短路故障對定子電流的造成的影響基本相同，都會導致電流中出現負序電流和三次諧波，這種方法可以診斷出這兩種故障，但是不能區(qū)分出是哪一種故障類型和判斷出故障相；另一方面常用的信號分析技術有快速傅里葉變換（Fast?Fourier?Transform,FFT）、短時傅里葉變換（Short-Time?Fourier?Transform,STFT）、Wigner-Ville分布（Wigner-Ville?Distribution,WVD）、小波變換、經驗模態(tài)分解（Empirical?Mode?Distribution,EMD）和階比分析等，這些信號分析技術的計算量比較大，不易進行實時地故障診斷。

專利內容

發(fā)明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發(fā)明提供一種區(qū)分永磁同步電機定子繞組故障類型的方法，該方法不僅能診斷定子繞組故障，而且還能診斷故障類型和故障相；該方法計算簡單，易于實現，可以實時地診斷定子繞組故障。

技術方案：為實現上述目的，本發(fā)明采用的方案為：

一種區(qū)分永磁同步電機定子繞組故障類型的方法，包括如下步驟：

（1）利用坐標變換理論計算零序電壓V_0,m中基波幅值V₁和初相位θ₁、零序電壓V_0,m中三次諧波的幅值V₃，三相相電流基波的初相位θ_a，θ_b，θ_c，零序電壓V_0,m中基波的初相位與短路電流基波的初相位的差σ；

（2）判斷是否有定子繞組故障：如果零序電壓V_0,m中基波幅值V₁與零序電壓V_0,m中三次諧波的幅值V₃的比值Fs大于第一閾值thr，即則有定子繞組故障，并且判斷故障類型和故障相；否則，沒有定子繞組故障；