[發明專利]一種PMSM永磁體局部退磁故障程度評估與數值化描述方法

有效

• 申請號: 201710110932.5
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106909076B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 陳濤;任鵬飛;郭壯志;程輝;王克軍
• 申請（專利權）人: 河南工程學院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張紹琳;栗改

1.一種PMSM永磁體局部退磁故障程度評估與數值化描述方法，其特征在于，以故障特征諧波為分析對象，基于自適應基波提取算法與分形盒維數相結合的方法，消除逆變器諧波及幅值較大的基波電流對表征永磁體局部退磁程度的微弱故障特征諧波的影響，實現了獨立于PMSM驅動系統負載變化的永磁體局部退磁故障程度的準確評估與數值化描述，其步驟如下：

步驟一：利用電流采樣電路采集PMSM定子電流，并消除逆變器高頻諧波對表征PMSM永磁體局部退磁程度的微弱故障特征諧波的影響；

步驟二：采用自適應基波提取算法提取采集的PMSM定子電流的基波，消除幅值較大的基波電流對表征PMSM永磁體局部退磁程度的微弱故障特征諧波的影響；

步驟三：計算表征PMSM永磁體局部退磁程度的微弱故障特征諧波的分形盒維數；

步驟四：分析PMSM驅動系統運行工況對故障特征信號分形盒維數計算結果的影響，實現獨立于PMSM驅動系統負載變化的永磁體局部退磁故障程度的評估與數值化描述。

2.根據權利要求1所述的PMSM永磁體局部退磁故障程度評估與數值化描述方法，其特征在于，所述采集PMSM定子電流并濾除逆變器高頻諧波的方法是：在PMSM電流內環、轉速外環雙閉環驅動系統中采用電流采樣電路采集PMSM定子電流，并通過低通濾波電路濾除逆變器高頻諧波，消除其對表征PMSM永磁體局部退磁程度的微弱故障特征諧波的影響。

3.根據權利要求1所述的PMSM永磁體局部退磁故障程度評估與數值化描述方法，其特征在于，所述的自適應基波電流提取算法是：設從PMSM定子電流i(t)中提取到的基波電流為i_ext(t)，定義代價函數為式中，θ為表征所提取基波電流的幅值、頻率和相位瞬時值的參數向量；采用梯度下降法使代價函數J(t,θ)收斂于最小值的未知參數向量θ的調整方法為：該收斂過程可以生成一組表征基波電流的幅值、頻率及相位瞬時值提取過程的非線性微分方程，表達式為：

式中，I(t)、ω(t)、φ(t)分別表示提取基波電流i_ext(t)的幅值、頻率及相位的瞬時值，e(t)為提取誤差，μ₁、μ₂、μ₃為正常數；對上述微分方程進行離散處理并求解，即可實現PMSM定子基波電流的提取，消除幅值較大的基波電流對表征永磁體局部退磁程度的微弱故障特征諧波的影響。

4.根據權利要求1所述的PMSM永磁體局部退磁故障程度評估與數值化描述方法，其特征在于，所述分形盒維數的計算方法為：設離散信號Y是n維歐式空間Rⁿ上的閉集，用盡可能細的ε網格劃分Rⁿ，N_ε是集合Y的網格計數；以ε尺寸網格作為基準，逐步放大到kε尺寸網格，其中k取正整數；令N_kε為離散空間上集合Y的網格計數，則有：

式中，i＝1,2,···,N/k，N為采樣點數，k＝1,2,···,M，M<N；y_k(i-1)+1,y_k(i-1)+2,···y_k(i-1)+k+1表示離散空間上的集合Y的樣本，則網格計數N_kε＝P(kε)/ε+1，P(kε)為上述公式的計算結果；在lg(kε)-lgN_kε雙對數圖中確定線性度較好的一段直線，令其起點和終點分別為k₁和k₂，則存在lgN_kε＝αlg(kε)+b，k₁≤k≤k₂，采用最小二乘法確定該直線的斜率，即獲得離散信號的分形盒維數，表達式為：

5.根據權利要求1所述的PMSM永磁體局部退磁故障程度評估與數值化描述方法，其特征在于，所述分析PMSM驅動系統運行工況對故障特征信號分形盒維數計算結果的影響，實現獨立于PMSM驅動系統負載變化的永磁體局部退磁故障程度的評估與數值化描述的方法是：分析PMSM驅動系統負載及運行速度變化對故障特征諧波分形盒維數計算結果的影響，確定不同永磁體局部退磁故障程度與其故障特征諧波分形盒維數的唯一映射關系，并存儲為數據表格，實現獨立于PMSM驅動系統負載變化的永磁體局部退磁故障程度的準確評估與數值化描述。