[發明專利]一種永磁同步電機的智能故障診斷方法

有效

• 申請號: 201310535822.5
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN103558547A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 張建忠;杭俊;程明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34;G01R31/02
• 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

本發明屬于故障診斷技術領域，尤其是一種永磁同步電機的智能故障診斷方法。

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、調速范圍寬等優點。近年來，永磁同步電機在電動汽車和風力發電等場合得到了廣泛關注，可靠性是保證其廣泛應用的重要因素。因此，實時地監測和診斷電機的運行狀況是提高其可靠性的重要手段。

本發明主要研究永磁同步電機的匝間短路故障。定子繞組故障是電機中很容易出現的一類故障，主要是由定子繞組絕緣失效造成的。在電機中主要有三種短路故障：匝間短路，相間短路和接地故障。其中，匝間短路是最易出現的一種故障。匝間短路會導致短路回路中產生大量的渦流，如果這種故障沒有被監測到，故障就會不斷加重，使電機的溫度不斷增加，嚴重的情況下會導致電機完全損壞，因此需要及時地診斷永磁同步電機的匝間短路故障。

目前，已經提出了一些方法來診斷永磁同步電機的匝間短路故障，例如，基于振動的方法，基于負序電流和負序阻抗的方法，基于功率的方法和基于定子電流的方法等。其中，最流行的方法是基于定子電流信號的分析方法，常用的分析技術有快速傅里葉變換、短時傅里葉變換、小波變換、經驗模態分解和階比分析等。但是這種故障診斷方法存在一定的不足，一方面這些信號分析技術的計算量比較大，不易實時地診斷故障，另一方面，這種方法只能診斷匝間短路故障，不能自動地定位故障相。

專利內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種永磁同步電機的智能故障診斷方法，不需要增加額外的設備，成本少，計算簡單，不僅能實時地診斷匝間短路故障，而且能自動地定位故障相。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的方案為：一種永磁同步電機的智能故障診斷方法，該方法的包括如下步驟：

步驟1：首先利用坐標變換理論計算三相相電流基波的瞬時幅值I_a，I_b，I_c；

步驟2：分別計算三個瞬時幅值I_a，I_b，I_c中任意兩個瞬時幅值差的絕對值，并將三個絕對值的和作為故障特征量Fe，如果Fe>thr，thr為閾值，則有匝間短路故障，并且定位故障相，反之，則沒有匝間短路故障；

步驟3：在匝間短路故障情況下，利用支持向量機自動地定位故障相。

優選的，所述步驟2中得到故障特征量Fe，其方法為：

Fe＝|I_a-I_b|+|I_b-I_c|+|I_c-I_a|

三相相電流基波的瞬時幅值I_a，I_b，I_c。

優選的，步驟3中，在匝間短路故障情況下，利用支持向量機自動地定位故障相，其方法為：

f_l(x)＝sgn(ω_l·x+b_l)

式中：f_l(x)為第l個支持向量機分類器的決策函數，ω_l和b_l是第l個支持向量機分類器的優化參數，其中參數ω_l和b_l根據支持向量機的訓練進行確定。

優選的，步驟2中，閾值thr確定方法為：

對于閾值thr，首先在永磁同步電機正常工作情況下，記錄下故障特征量Fe在不同工作點的值，然后將其設置為閾值thr，最后把這些設定好的閾值保存在表格中，在故障診斷的時候進行調用。

有益效果：本發明提供的一種永磁同步電機的智能故障診斷方法，不需要增加額外的設備，成本少，計算簡單；不僅能實時地診斷匝間短路故障，而且能自動地定位故障相；能夠克服現有診斷方法的不足，提高診斷的實時性、有效性和可靠性。

附圖說明

圖1為永磁同步電機匝間短路等效圖；

圖2為定位故障相的流程圖；

圖3為永磁同步電機匝間短路故障診斷的流程圖；

圖4為永磁同步電機在矢量控制情況下匝間短路故障診斷的框圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。