[發(fā)明專利]永磁同步電機定子匝間短路故障退化過程模擬方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910429335.8
• 申請日: 2019-05-22
• 公開（公告）號: CN110208642B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳志文;梁可天;彭濤;陽春華;陶宏偉;楊超;桂衛(wèi)華
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: G01R31/72
• 分類號: G01R31/72;G01R31/52
• 代理公司: 長沙朕揚知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213
• 代理人: 馬家駿

本發(fā)明公開了一種永磁同步電機定子匝間短路故障退化過程模擬方法及系統(tǒng)，通過建立永磁同步電機定子匝間短路故障狀態(tài)離散模型、定子電阻時變模型，以及定子溫度與定子繞組退化的互相作用模型,根據(jù)互相作用模型，獲得下一時刻的定子溫度值,根據(jù)下一時刻的定子溫度值以及定子電阻時變模型，獲得狀態(tài)更新值，以及根據(jù)狀態(tài)更新值，迭代實現(xiàn)永磁同步電機定子匝間短路故障退化過程模擬，解決了現(xiàn)有技術(shù)無法對定子匝間短路故障退化過程進行模擬的技術(shù)問題，并且可以分析定子匝間短路故障退化狀態(tài)下永磁同步電機的運行狀態(tài)變化規(guī)律，為永磁同步電機定子匝間短路故障的檢測與診斷等技術(shù)研究，提供安全、可靠、接近真實的故障仿真與模擬。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種永磁同步電機定子匝間短路故障退化過程模擬方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

永磁同步電機是一種采用永磁體代替勵磁繞組進行勵磁，無換向器和電刷的同步電機，具有結(jié)構(gòu)簡單，效率高，轉(zhuǎn)動慣量低，可靠性好等特點，被廣泛應(yīng)用于數(shù)控設(shè)備、電動汽車等產(chǎn)品中。在實際運行中，由于承受電、熱、機械等應(yīng)力作用，電機中多個關(guān)鍵部件存在退化和失效的風(fēng)險，其中定子匝間短路故障是永磁同步電機常見故障之一。供電電壓、頻率和定子溫度的變化等都可能使定子繞組絕緣層老化，從而導(dǎo)致定子匝間短路故障，使電機相電流對稱性遭到破壞，電機輸出轉(zhuǎn)矩降低。為了對永磁同步電機定子匝間短路故障退化進行更深入的分析，有必要對該類故障建立仿真模型，而目前已有的永磁同步電機建模方法中，都是對定子匝間短路故障狀態(tài)進行建模，缺少故障退化狀態(tài)的建模方法。因此現(xiàn)需提供一種永磁同步電機定子匝間短路故障退化過程建模方法，提高定子匝間短路故障退化過程模擬的真實性和有效性，為永磁同步電機定子匝間短路故障的檢測與診斷等技術(shù)研究提供真實可靠的模擬環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供的一種永磁同步電機定子匝間短路故障退化過程模擬方法及系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)無法對定子匝間短路故障退化過程進行模擬的技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種永磁同步電機定子匝間短路故障退化過程模擬方法包括：

建立永磁同步電機定子匝間短路故障狀態(tài)離散模型，定子匝間短路故障狀態(tài)離散模型包括永磁同步電機發(fā)生定子匝間短路故障時，自然坐標(biāo)系下的定子電壓方程和定子磁鏈方程，以及旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系下的電磁轉(zhuǎn)矩和電機運動平衡方程；

建立永磁同步電機處于定子匝間短路故障退化狀態(tài)時的定子電阻時變模型，以及定子溫度與定子繞組退化的互相作用模型；

根據(jù)互相作用模型，獲得下一時刻的定子溫度值；

根據(jù)下一時刻的定子溫度值以及定子電阻時變模型，獲得狀態(tài)更新值，狀態(tài)更新值包括下一時刻的定子繞組等效電阻值、定子繞組絕緣層等效電阻值、定子繞組正常狀態(tài)電阻值以及定子繞組短路匝數(shù)比；

根據(jù)狀態(tài)更新值，定子匝間短路故障狀態(tài)離散模型、定子電阻時變模型，以及定子溫度與定子繞組退化的互相作用模型，迭代實現(xiàn)永磁同步電機定子匝間短路故障退化過程模擬。

進一步地，建立永磁同步電機定子匝間短路故障狀態(tài)離散模型包括：

建立自然坐標(biāo)系下永磁同步電機發(fā)生定子匝間短路故障時的定子電壓方程，定子電壓方程具體為：

其中，R₁和R₂是定子電阻矩陣的子塊，分別表示為：