[发明专利]一种三角形连接的永磁同步电机定子绕组电阻性失衡故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及故障诊断技术领域，尤其涉及一种三角形连接的永磁同步电机定子绕组电阻性失衡故障诊断方法。

背景技术

永磁同步电机(Permanent magnet synchronous machine，PMSM)具有功率密度高、效率高、转矩惯量比大、调速范围宽等优点。近年来，在风力发电、升降机驱动等大功率以及电动汽车和数控机床等高新能应用场合得到了广泛关注和使用。

在永磁同步电机定子绕组故障中，定子绕组电阻性失衡是一种常见的故障。当发生早期的失衡故障时，电机仍然可继续运行，但若不能及时检测而导致故障严重程度加剧，会引起电机转速等产生震荡，如果这种故障在初期没有被检测到，故障就会加重，使电机的温度不断增加，最后导致电机完全损坏。因此，需要及时地诊断永磁同步电机的定子绕组故障。

目前，已经提出了一些方法来诊断永磁同步电机定子绕组电阻性失衡，如利用定子电流中的三次谐波法和零序电压法等。但是现有方法存在一定的不足，一方面是现有方法大都针对星型连接的永磁同步电机，不太适合于三角形连接的永磁同步电机；另一方面在多相发生故障的情况下，现有方法大都不能判断电阻性失衡故障的故障相以及故障程度。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种三角形连接的永磁同步电机定子绕组电阻性失衡故障诊断方法。

本发明提出的三角形连接的永磁同步电机定子绕组电阻性失衡故障诊断方法，包括以下步骤：

S1、建立零序电流与电阻偏移量、相电流与电阻偏移量之间的关系，进一步推导出零序电流的平均值与电阻偏移量、相电流的平均值与电阻偏移量之间的数学表达式；

S2、向两相旋转坐标系中直轴参考电流中注入三次不同的直流信号，并记录下每次注入信号后的永磁同步电机的相电流和零序电流；

S3、分别计算三次记录的相电流的平均值和零序电流的平均值，并将其代入S1推导的数学表达式中，估算出定子绕组电阻的偏移量ΔR_a、ΔR_b、ΔR_c；

S4、判断是否存在电阻性失衡故障：若ΔR_a>0，表明永磁同步电机存在电阻性失衡故障，且发生在A相，并根据相电阻偏差ΔR_a估算故障程度；若ΔR_b>0，表明永磁同步电机存在电阻性失衡故障，且发生在B相，并根据相电阻偏差ΔR_b估算故障程度；若ΔR_c>0，表明永磁同步电机存在电阻性失衡故障，且发生在C相，并根据相电阻偏差ΔR_c估算故障程度。

优选地，推导零序电流的平均值与电阻偏移量、相电流的平均值与电阻偏移量之间的数学表达式的方法为：

在abc坐标系下三角形连接的永磁电机的电压方程可表示为

式中：u_a、u_b、u_c为三相定子电压，i_a、i_b、i_c为三相定子电流，L是定子绕组自感，M是定子绕组互感；R_a、R_b、R_c为三相定子电阻，当永磁电机不存在定子绕组电阻性失衡故障时，R_a、R_b、R_c是相等的；当定子绕组电阻性失衡故障发生时，R_a、R_b、R_c不再相等；λ_PM,a、λ_PM,b、λ_PM,c是三相定子绕组的永磁磁链，其表示为

式中：λ_PM,1是基波磁链的幅值，v是谐波次数，λ_PM,v是v次谐波磁链的幅值，θ是转子电角度，θ_v是v次谐波磁链和基波磁链之间的角度；

将每相定子电阻看成有两部分构成，可表示为

根据基尔霍夫电压定律，在三角形连接的永磁电机中，下列等式恒成立

u_a+u_b+u_c＝0(4)

将式(1)代入式(4)并考虑式(3)，可得

式中：

定义零序电流为