[發(fā)明專利]構(gòu)建滑模磁鏈觀測器的方法及裝置、退磁故障診斷方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210834002.5
• 申請日: 2022-07-14
• 公開（公告）號: CN115051610A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓耀飛;公超;李嘉暉;馬志勛
• 申請（專利權(quán)）人: 河南紐瑞電氣科技有限公司
• 主分類號: H02P21/13
• 分類號: H02P21/13;H02P21/14;H02P21/00;H02P25/02;G01R31/34
• 代理公司: 徐州先卓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32555
• 代理人: 王新愛

本發(fā)明公開了構(gòu)建滑模磁鏈觀測器的方法及裝置、退磁故障診斷方法，構(gòu)建滑模磁鏈觀測器的方法包括，獲取永磁電機a、b兩相電壓和電流、位置及轉(zhuǎn)速信息；根據(jù)位置信息將a、b兩相電壓和電流轉(zhuǎn)換為d、q軸電壓和電流；根據(jù)d、q軸電流和電壓、轉(zhuǎn)速及電氣參數(shù)，建立永磁電機特性方程，電氣信息包括電機的d軸電感、q軸電感、電阻、轉(zhuǎn)子磁鏈和永磁體極對數(shù)；通過永磁電機特性方程構(gòu)建滑模磁鏈觀測器。通過永磁電機特性方程構(gòu)建滑模磁鏈觀測器。本發(fā)明具有實施簡單、響應(yīng)速度快、魯棒性強和故障診斷精度高的優(yōu)點，且能同時檢測局部退磁和均勻退磁兩種故障形式，對及時檢測并處理退磁故障具有十分重要的價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于永磁電機領(lǐng)域，尤其涉及一種構(gòu)建滑模磁鏈觀測器的方法及裝置、退磁故障診斷方法。

背景技術(shù)

永磁電機具有結(jié)構(gòu)緊湊、功率密度高等優(yōu)點，在電動汽車、高鐵和多/全電飛機等領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用。然而，永磁電機中的永磁體材料在高溫、劇烈振動等工作環(huán)境中容易發(fā)生退磁現(xiàn)象，不但會降低電機的轉(zhuǎn)矩輸出能力，還會造成電流諧波增長、工作效率下降等問題。因此，當(dāng)退磁故障發(fā)生后，應(yīng)及時采取在線故障處理或更換永磁體材料等措施保障電機正常工作，以滿足系統(tǒng)性能要求，而實現(xiàn)該目標(biāo)的前提是能夠準(zhǔn)確地診斷出退磁故障。

退磁故障分為均勻退磁和局部退磁兩種。目前，常用的退磁故障診斷方法包括：磁鏈檢測法，反電勢檢測法，電流檢測法，振動檢測法和噪音檢測法。其中，磁鏈檢測法是最直接的故障診斷方法，通過高斯表、霍爾傳感器或磁鏈觀測器檢測電機定轉(zhuǎn)子間氣隙的磁場變化，若磁場強度或磁鏈值明顯減小，則電機發(fā)生退磁故障；通過反電勢檢測退磁故障的原理為：永磁電機反電勢變化與磁鏈直接相關(guān)，通過分析電機反電勢幅值及諧波變化可實現(xiàn)故障診斷；電流檢測法通過分析定子繞組內(nèi)的電流諧波特征實現(xiàn)，但是準(zhǔn)確提取特定階次諧波十分困難，故障診斷精度比較低；振動和噪音檢測法首先需要復(fù)雜的模態(tài)分析得到退磁故障對振動或噪音的影響，然后通過安裝傳感器采集電機工作時的振動和聲音信息，并通過振動和噪音變化實現(xiàn)故障診斷。

對于以上五種故障診斷方法，磁鏈檢測法能同時實現(xiàn)均勻退磁和局部退磁檢測，而其它四種方法主要用于局部退磁故障診斷，因此，研究基于磁鏈檢測的永磁電機退磁故障診斷方法具有十分重要的意義。

相較而言，基于高斯表和霍爾傳感器的磁鏈檢測法需要安裝額外的傳感器，降低結(jié)構(gòu)的緊湊性，同時增加系統(tǒng)成本，而磁鏈觀測器不存在該問題，具有集成性高和成本低的優(yōu)勢，在退磁故障診斷領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。F.C.Dezza等在文獻《An MRAS Observerfor Sensorless DFIM Drives With Direct Estimation of the Torque and FluxRotor Current Components》中介紹了一種基于模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)的磁鏈觀測器，并將磁鏈觀測結(jié)果應(yīng)用于電機無位置控制中，提高了系統(tǒng)的控制性能。然而，常用的磁鏈觀測器是基于模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)搭建的，具有響應(yīng)速度慢和魯棒性差的缺點，影響磁鏈估算準(zhǔn)確性，難以在退磁故障診斷應(yīng)用中進行推廣。

因此，亟需開發(fā)高性能永磁電機磁鏈觀測方法，從而進一步實現(xiàn)退磁故障診斷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明構(gòu)建出一種新型滑模磁鏈觀測器，并根據(jù)磁鏈估算結(jié)果對永磁電機的退磁故障進行在線診斷，為及時發(fā)現(xiàn)并處理退磁故障提供依據(jù)，保障電機的高性能運行。

第一方面，本申請實施例提供了一種構(gòu)建滑模磁鏈觀測器的方法，所述方法包括：

獲取永磁電機的a、b兩相電壓和電流、位置及轉(zhuǎn)速信息；

根據(jù)位置信息將a、b兩相電壓和電流轉(zhuǎn)換為d、q軸電壓和電流；