[发明专利]诊断永磁容错电机匝间短路故障的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种诊断永磁容错电机匝间短路故障的方法。

背景技术

永磁容错电机主要应用于航空、航天、武器装备、工业控制等领域的高可靠性要求的系统中，这种结构的电机可以避免绕组的相间短路，但电机匝间短路难以避免，一旦发生匝间短路会对系统产生严重危害。永磁容错电机定子绕组的开路故障和端部短路故障由于故障特征明显使得在线故障诊断相对比较容易实现。永磁容错电机匝间短路发生概率较大，小匝数匝间短路时的故障信号微弱，其故障检测诊断尤其是在线检测诊断技术难度非常大。

目前，关于匝间短路故障诊断的研究文献比较少，有针对三相异步电机采用通过检测电机的负序阻抗、负序电流的方法对匝间短路进行诊断，但是对永磁容错电机，目前还没有有效的方法。另外，采用检测负序阻抗、负序电流的方法，或是采用震动监测、诊断电机故障的方法，对于小匝数匝间短路故障难以适用。另外，特别是电机绕组发生小匝数匝间短路时，对电机的转速、电流影响都不大，突变信号很弱，其故障特征不明显，很难通过提取电流的故障特征进行故障诊断。

发明内容

本发明提供一种诊断永磁容错电机匝间短路故障的方法，采用复高斯小波变换方法，对电机的瞬时功率进行分析和变换，能够有效提取出故障特征，在线诊断出永磁容错电机匝间短路故障的位置、程度、发生时刻，并可以解决小匝数匝间短路故障的快速诊断和定位问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种诊断永磁容错电机匝间短路故障的方法，其点是包括以下步骤：

(a)对电机绕组进行瞬时功率分析，当短路匝数≥10时，通过求取故障前后瞬时功率的平均值的变化来判断故障的发生，当短路匝数＜10时，进入下一步；

(b)采用一阶复高斯小波函数的导数作为小波函数，对匝间短路的非稳态信号进行分析和定位；

(c)比较故障相和正常相瞬时功率信号小波模极大值变换情况，相同，即无故障；不同即匝间短路故障存在。

本发明的有益效果是：由于采用复高斯小波的模极大值，能够明显观测到匝间短路故障前后瞬时功率的畸变点，准确地捕获电机发生匝间短路故障时的故障特征，即便在匝间短路匝数仅为1匝时，这种算法也能准确判别故障点，解决了永磁电机定子绕组小匝数匝间短路的在线故障诊断难题。

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

附图说明

图1是本发明诊断永磁容错电机匝间短路故障的方法实施例六相八极永磁容错电机拓扑结构。

图2是本发明诊断永磁容错电机匝间短路故障的方法中电机A相绕组发生1、2、5、10、25、40匝绕组匝间短路时A相瞬时功率变化曲线图。

图3是本发明诊断永磁容错电机匝间短路故障的方法中电机A相发生1匝匝间短路时小波连续变换幅值色谱图。

图4是本发明诊断永磁容错电机匝间短路故障的方法中电机A相绕组1匝发生短路时A相瞬时功率幅值小波变换图。

图5是本发明诊断永磁容错电机匝间短路故障的方法中电机A相绕组1匝发生短路时B相瞬时功率幅值小波变换图。

图6是本发明诊断永磁容错电机匝间短路故障的方法中电机A相绕组1匝发生短路时C相瞬时功率幅值小波变换图。

图7是本发明诊断永磁容错电机匝间短路故障的方法中电机A相绕组1匝发生短路时D相瞬时功率幅值小波变换图。

图8是本发明诊断永磁容错电机匝间短路故障的方法中电机A相绕组1匝发生短路时E相瞬时功率幅值小波变换图。

图9是本发明诊断永磁容错电机匝间短路故障的方法中电机A相绕组1匝发生短路时F相瞬时功率幅值小波变换图。

具体实施方式

本发明以六相8极永磁容错电机为例进行说明，六相10极、五相8极、四相4极等结构永磁容错电机匝间短路故障诊断方法与本实施例相同。