[發明專利]一種永磁同步發電機的失磁故障檢測方法

有效

• 申請號: 201710813183.2
• 申請日: 2017-09-11
• 公開（公告）號: CN107656203B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 翟慶志;肖雨田;黃業達;巨云濤;袁姝
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明提供一種永磁同步發電機的失磁故障檢測方法。所述方法包括：S1，根據發電機在第一時刻的第一輸出功率和在第二時刻的第二輸出功率，確定發電機是否存在失磁故障；S2，若發電機存在失磁故障，則根據發電機在第三時間段內的機端一相電壓的采樣值，確定發電機的失磁故障類型；S3，根據發電機的失磁故障類型，確定發電機的失磁故障程度指標。本發明提供的方法，通過測量常規數據和簡便的數學計算，就可實現發電機失磁故障的檢測以及失磁故障程度的評估，使得對于發電機失磁故障檢測的操作更加方便快捷。并且所述方法不僅能夠確定發電機是否存在失磁故障，還能精確獲得發電機的失磁故障程度，對于發電機的故障診斷和維修具有重要意義。

技術領域

本發明涉及故障診斷領域，更具體地，涉及一種永磁同步發電機的失磁故障檢測方法。

背景技術

近年來，在全球能源危機及環境污染日益嚴重的背景下，發展可再生能源開始受到社會普遍關注。風能作為一種清潔的可再生能源，因為其綠色環保、蘊含量大和成本較低等自身特性，越發受到世界各國的發展和推廣。而永磁同步電機因其采用永磁體結構，與電勵磁結構電機相比，更適合做成風力發電環境中所要求的多極低速結構，并且其省去了電刷和滑環，提高了發電可靠性和發電效率，在風力發電領域得到大規模應用。

永磁體是永磁同步電機的重要組成部分，永磁體材料磁性能的穩定程度，將對永磁同步電機的效率、性能和可靠性等產生直接影響。永磁同步發電機在長期實際運行中，受電樞反應、溫度、機械振動和化學元素等因素影響，永磁材料可能會發生程度不同的不可逆退磁。當不可逆退磁程度較輕時，會使永磁發電機各項性能指標下降；嚴重時，甚至會導致永磁發電機無法使用。因此，進行永磁同步發電機的永磁體磁性能及失磁故障檢測，對電機安全高效運行具有十分重要的意義。目前，主要有以下三種失磁故障的檢測方法：

1、基于定子電流的失磁故障檢測方法

當永磁同步電機發生失磁故障時，在定子電流中將產生對應的故障諧波分量，諧波分量的頻率的公式表達為：

式中，f_deg為故障諧波分量頻率；f_e為基波頻率；p為極對數。

基于定子電流中將產生對應的故障諧波分量，便可對定子電流信號按采樣定理進行采樣，利用先進的信號變換方法對定子電流諧波成分進行分析，得到其電流頻譜，判定永磁體失磁故障的發生以及故障發生的嚴重程度。采用的信號處理方法不同，便形成了不同的檢測方法，常用的檢測方法主要有：希爾伯特黃HHT方法、連續小波變換CWT方法、離散小波變換方法DWT、快速傅里葉變換FFT方法。

2、基于等效磁網絡的失磁故障檢測方法

利用磁網絡與電網絡的相似性，求出各節點的磁位或通過單元的磁通進而求得有關參數。用等值的磁導網絡來模擬永磁電機，根據磁導網絡來計算或測量電動勢和電磁轉矩，與正常運行的電機進行對比，進而判定退磁故障的發生。

3、基于卡爾曼濾波器的永磁體磁鏈觀測的失磁故障檢測方法

卡爾曼濾波器是一種由卡爾曼(Kalman)提出的用于時變線性系統的遞歸濾波器。該方法以磁場同步旋轉坐標系下定子電流和永磁體磁鏈為狀態變量，構建估算轉子永磁體磁鏈幅值和方向的卡爾曼濾波器，以此檢測失磁故障的發生。

以上方法中，方法1雖然能夠對失磁故障進行檢測，但并不適用于負荷變化的情況，而且由于在不同的轉速下，對故障的判斷依據的諧波次數和方法有所不同，實現起來相對較為麻煩。同時，電機運行的外部環境較為復雜，也給定子電流故障諧波分量的提取和分析帶來了一定的困難。方法2雖然運算速度得到較大提升，但精確度偏低。方法3雖然能實現永磁同步電機失磁故障的在線監測，但同樣受到永磁體磁鏈觀測精度的影響。

發明內容

本發明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種永磁同步發電機的失磁故障檢測方法。