[發明專利]匝間短路故障診斷方法、存儲介質和電子設備

在審

• 申請號: 202010420694.X
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN113687261A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 趙岸峰;文宇良;李程;石煜;胡亮;付翔宇;南永輝
• 申請（專利權）人: 中車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: G01R31/52
• 分類號: G01R31/52;G01R31/34;G01R31/72
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;金淼

本發明提供一種匝間短路故障診斷方法、存儲介質和電子設備。其中，該方法包括以下步驟：確定永磁同步電機的理論電磁轉矩；確定所述永磁同步電機的實際電磁轉矩；當所述永磁同步電機滿足預設條件時，根據所述永磁同步電機的理論電磁轉矩與實際電磁轉矩確定二倍頻交流分量，將所述二倍頻交流分量的幅值與預設閾值進行比較，根據比較結果判斷所述永磁同步電機是否發生匝間短路故障。本實施例可以在匝間短路發生的早期進行診斷，避免故障程度加大，防止匝間短路故障進一步惡化成接地短路故障或者相間短路故障，有利于提高電機工作的安全性和可靠性。

技術領域

本發明涉及電機故障診斷技術領域，尤其涉及一種匝間短路故障診斷方法、存儲介質和電子設備。

背景技術

受電磁脈沖、機械應力、溫度異常等因素的影響，永磁同步電機的定子繞組可能會發生絕緣失效而導致的短路現象。另外，制造裝配不當、工業環境腐蝕等因素同樣容易引起永磁同步電機的定子匝間短路故障。一般而言，定子匝間短路故障通常表現為一種絕緣能力緩慢退化的漸變過程。當繞組的絕緣能力降低至一定程度時，微弱的外部應力(例如過熱、振動、電壓沖擊等)便有可能引發局部匝間短路。在初期故障階段，電機的電壓、電流信號受故障影響較為微弱，因此無法觸發保護動作；而在故障惡化至完全短路，甚至嚴重的相間、相地短路后，電機內部嚴重受損，此時保護為時已晚。

因此，為了更有效地保護電機，現有電機故障診斷技術領域亟需一種能夠在永磁同步電機的定子繞組的短路初期即可檢測出發生短路故障的方法。

發明內容

本申請提供一種匝間短路故障診斷方法、存儲介質和電子設備，以在永磁同步電機的匝間短路故障初期即可進行診斷。

第一方面，本申請的實施方式提供一種永磁同步電機的匝間短路故障診斷方法，包括以下步驟：確定永磁同步電機的理論電磁轉矩；確定所述永磁同步電機的實際電磁轉矩；當所述永磁同步電機滿足預設條件時，根據所述永磁同步電機的理論電磁轉矩與實際電磁轉矩確定二倍頻交流分量，將所述二倍頻交流分量的幅值與預設閾值進行比較，根據比較結果判斷所述永磁同步電機是否發生匝間短路故障。

在一實施方式中，確定永磁同步電機的理論電磁轉矩，包括：確定永磁同步電機的直軸電感與交軸電感的差值，根據所述差值、dq坐標系下d軸的電流分量以及dq坐標系下q軸的電流分量確定每對磁極中電感產生的電磁轉矩；根據所述永磁同步電機的轉子永磁體磁鏈以及dq坐標系下q軸的電流分量確定每對磁極中磁鏈產生的電磁轉矩；根據每對磁極中電感產生的電磁轉矩、每對磁極中磁鏈產生的電磁轉矩以及所述永磁同步電機的極對數確定所述永磁同步電機的理論電磁轉矩。

在一實施方式中，確定所述永磁同步電機的實際電磁轉矩，包括：根據所述永磁同步電機工作時的輸入瞬時有功功率、消耗瞬時有功功率和轉子機械轉速確定所述永磁同步電機的實際電磁轉矩，其中，消耗瞬時有功功率包括定子電阻消耗的瞬時有功功率以及直軸電感和交軸電感消耗的瞬時有功功率。

在一實施方式中，根據所述永磁同步電機工作時的輸入瞬時有功功率、消耗瞬時有功功率和轉子機械轉速確定所述永磁同步電機的實際電磁轉矩，包括以下步驟：根據所述永磁同步電機的相電壓瞬時值和電流瞬時值，確定輸入瞬時有功功率；根據所述永磁同步電機的電流瞬時值和定子電阻的阻值，確定所述定子電阻消耗的瞬時有功功率；確定所述永磁同步電機的直軸電感和交軸電感消耗的瞬時有功功率；根據輸入瞬時有功功率、定子電阻消耗的瞬時有功功率、直軸電感和交軸電感消耗的瞬時有功功率和轉子機械轉速確定所述永磁同步電機的實際電磁轉矩。

在一實施方式中，所述永磁同步電機滿足預設條件，包括：所述永磁同步電機的直軸電感與交軸電感相等。

在一實施方式中，根據所述永磁同步電機的理論電磁轉矩與實際電磁轉矩確定二倍頻交流分量，包括：計算所述永磁同步電機的理論電磁轉矩與實際電磁轉矩之間的差值，提取所述差值中的二倍頻交流分量。