[发明专利]一种异步电机定子匝间短路故障预测系统及方法

说明书

一种新型的异步电机定子匝间短路故障预测系统及方法，1、对两相线电压U_AB、U_BC，两相电流I_A、I_B测量信号进行3s/2s坐标变换，得到U_sd、U_sq，I_sd、I_sq；2、通过磁链估计模块得到两相静止坐标系下的定子磁链或转子磁链，进而计算得出计算转矩T_e；3、通过转速反馈，使用和外转矩计算模块得到和外转矩T_a；4、将计算转矩与和外转矩相减，并将其通过带通滤波器进行滤波，得到计算转矩中的二次谐波脉动波形，同时得到其有效值，当该有效值超过所设定的判定阈值时，认定三相异步电机发生定子匝间短路；本发明基于三相异步电机的状态方程，在电机定子匝间短路早期检测出故障，具有快速、算法简单、不受供电不平衡干扰的特点，适合电机运行中的在线实时检测。

技术领域

本发明涉及一种三相异步电机故障预测方法，特别涉及一种异步电机定子匝间短路故障预测系统及方法。

背景技术

异步电机由于具有结构简单、结实耐用的特点，在国民经济中得到了广泛的使用。定子绕组匝间短路是异步电机常见故障的一种，如不能及时发现并妥善处置，由于严重的局部发热，接地绝缘将在极短的时间内(几秒的时间内)遭到破坏，将引发相间短路或相地之间短路，甚至火灾、爆炸，造成人员伤害。因此在故障初期对其进行检测具有十分重要的意义。

现有的大部分检测方法根据电机的反序电流进行检测，但反序电流易受供电不平衡和电机自身不平衡的影响，会对检测准确性造成相当大的影响，因此需要寻找更为明显的能够指示定子匝间短路故障的特征量，使其能在异步电机定子匝间短路早期及时报出电机故障并避免发生误报的情况。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种异步电机定子匝间短路故障预测系统及方法，具有快速、实时、算法简单的特点。

为了达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种异步电机定子匝间短路故障预测系统，包括磁链估计模块、转矩计算模块和带通滤波模块；所述磁链估计模块利用异步电机的状态方程对异步电机的定子或转子磁链进行估算；转矩计算模块则利用得到的磁链估算结果计算得出输出转矩；带通滤波模块使用中心频率可变的带通滤波器对计算转矩进行滤波，得到能够反映异步电机定子匝间短路的二次谐波特征量；为了避免供电不平衡对检测造成干扰，利用机械运动方程计算出异步电机的和外转矩，用输出转矩减去和外转矩再进行滤波，能够补偿供电不平衡造成的干扰。

上述异步电机定子匝间短路故障预测系统的预测方法，包括如下步骤：

步骤1：对异步电机的两相线电压U_AB、U_BC，两相电流I_A、I_B测量信号进行3s/2s坐标变换，得到U_sd、U_sq，I_sd、I_sq：

以AB相间、BC相间的线电压作为坐标变换模块的输入信号，进行等幅值Park变换，得到的数值反应了三相电压在两相相对于定子静止的dq坐标系下的数值；以A相、B相电流信号作为坐标变换模块的输入信号，进行等幅值Park变换，得到三相电流在两相静止坐标系下的数值，计算公式如式(1)和式(2)所示：