[发明专利]一种永磁同步电机失磁故障模拟方法、系统及介质

说明书

本发明涉及电机技术领域，公开了一种永磁同步电机失磁故障模拟方法、系统及介质，以提高永磁同步电机失磁故障模拟的真实性和有效性，为永磁同步电机失磁故障仿真提供更加真实可靠的环境；本发明的方法包括建立失磁故障情况下永磁同步电机的三相坐标系，计算永磁同步电机在三项坐标系下的第一合成电压，并将第一合成电压转变为在两相旋转坐标系下的第二合成电压；基于第二合成电压确定永磁同步电机失磁故障情况下模型构建所需的内部约束条件；根据内部约束条件建立在失磁故障情况下永磁同步电机的转矩方程、转子运动方程、以及永磁同步电机的内部电压方程；根据涉及的永磁同步电机的参数构建失磁故障模拟器，并采用失磁故障模拟器进行故障模拟。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机失磁故障模拟方法、系统及介质。

背景技术

永磁同步电机具有结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高、功率因数高等优点，主要用于要求响应快速、调速范围宽、定位准确的高性能伺服传动系统和直流电机的更新替代电机。但由于永磁同步电机使用永磁体而非励磁线圈进行励磁，永磁同步电机的性能受永磁体的影响较大，永磁体受到电磁场的影响容易发生永磁体失磁故障。当一台永磁同步电机出现失磁故障后，继续运行会使得定子绕组中的电流增大，在负载过大时定子绕组中的电流超过额定值，继而引发定子绕组短路等二次故障。因此，若电机出现较大程度失磁故障应立刻停机检修，避免故障进一步加剧。在永磁同步电机的应用日益广泛的今天，对于永磁同步电机失磁故障机理分析与模拟的研究已经成为热点。

永磁同步电机转子磁场由永磁体产生，永磁体的分布各有不同，不同位置的永磁体失磁程度各有不同，对转子磁场产生的影响也各不相同。目前，针对永磁同步电机失磁故障模拟的研究通常假设所有永磁体产生相同程度失磁的整体失磁故障，考虑不同位置永磁体不同程度失磁的局部失磁故障模拟的研究还不多见。

所以，现需提供一种永磁同步电机失磁故障模拟方法及系统，用来提高永磁同步电机失磁故障模拟的真实性和有效性，为永磁同步电机失磁故障仿真提供更加真实可靠的环境。

发明内容

本发明目的在于提供一种永磁同步电机失磁故障模拟方法、系统及介质，以提高永磁同步电机失磁故障模拟的真实性和有效性，进一步为永磁同步电机失磁故障仿真提供更加真实可靠的环境。

为实现上述目的，本发明提供了一种永磁同步电机失磁故障模拟方法，包括以下步骤：

S1：建立失磁故障情况下永磁同步电机的三相坐标系，计算永磁同步电机在所述三项坐标系下的第一合成电压，并将所述第一合成电压转变为在两相旋转坐标系下的第二合成电压；

S2：基于所述第二合成电压确定永磁同步电机失磁故障情况下模型构建所需的内部约束条件；所述内部约束条件包括：定子绕组等效的交直轴电流处处相等；电机输出的电磁转矩为各对磁极产生的合成转矩；各对磁极的转速相同；电压合成后电机内部电磁关系与正常运行情况下电机内部电磁关系相同；

S3：根据所述内部约束条件中的定子绕组等效的交直轴电流处处相等的条件和电机输出的电磁转矩为各对磁极产生的合成转矩的条件建立在失磁故障情况下永磁同步电机的转矩方程，根据所述内部约束条件中的各对磁极的转速相同的条件建立转子运动方程，根据所述内部约束条件中的电压合成后电机内部电磁关系与正常运行情况下电机内部电磁关系相同的条件建立永磁同步电机的内部电压方程；

S4：根据所述S1-S3中涉及的永磁同步电机的参数构建失磁故障模拟器，并采用所述失磁故障模拟器进行故障模拟，所述永磁同步电机的参数包括定子等效电阻、定子直轴电感、定子交轴电感、永磁体磁链、电机磁极对数、以及电机转动惯量。

优选地，所述S1具体包括以下步骤：

S11：将永磁同步电机转子的单对磁极编号为n，n＝1,2,…,n_p，其中n_p为电机磁极对数；为第n对磁极构造一个周期为的矩形波，计算公式为：