[发明专利]一种永磁体局部失磁故障模拟方法及故障注入器

说明书

本发明涉及电机故障技术领域，公开了一种永磁体局部失磁故障模拟方法及故障注入器，以同时考虑时效退磁和温度退磁因素实现对永磁体局部失磁故障的模拟；本发明的方法包括建立永磁体时效退磁下的磁感应强度与时间的第一关系模型；建立永磁体在一个以上温度变化周期内温度退磁下磁感应强度与时间的第二关系模型；建立一个以上温度变化周期内时效退磁与温度退磁共同作用下的永磁体局部失磁演变模型；建立电机定子电流信号模型；建立一个以上温度变化周期内时效退磁、温度退磁分别作用以及时效退磁与温度退磁共同作用下的电机定子谐波电流幅值演变规律，得到该三种模式下定子谐波电流信号模型，进行永磁体局部失磁故障模拟。

技术领域

本发明涉及电机故障技术领域，尤其涉及一种永磁体局部失磁故障模拟方法及故障注入器。

背景技术

永磁电机效率高、转矩质量比高、功率密度大、控制性能好，在高速列车、风力发电、电动汽车、航空和国防等众多领域获得了越来越广泛的应用。虽然永磁同步电机因其诸多优点受到人们的重视。但也存在成本高，启动难以及永磁体失磁等缺点，同时人们对永磁电机的运行安全性和可靠性也提出了越来越高的要求。与异步电动机等电励磁电机相比，永磁电机最大问题在于永磁材料存在失磁风险。永磁体失磁时会导致电机空载电势下降，电机发热异常，转矩等各种性能退化，严重时甚至造成电机的损坏。因此，对永磁电机进行失磁故障研究具有非常重要的意义。在实际情况中，导致永磁体失磁的因素有很多，主要集中在时效、温度、外磁场、振动、化学等。不同的使用条件，各种退磁因素产生的效果也不同。但不论何使用条件，时效退磁和温度退磁都存在，尤其温度退磁是永磁电机产生不可逆失磁的主要因素。

永磁体随时间的磁通损失与所经历时间近似成线性关系；温度的变化会引起永磁体磁性能变化，永磁材料在高温下磁性能会损失。当永磁体上升到一定温度时，材料磁性能将沿退磁曲线逐渐降低，而当温度回到初始值后，永磁体磁感应强度会逐渐恢复，但并不能回到原有值，而是发生了一部分损失，这部分不可逆的损失，会造成永磁体的不可逆失磁。永磁电机失磁故障研究是一项破坏性试验研究，而且存在很多不可控因素，另外，失磁是一个不可逆过程，在高速列车、电动汽车、风电系统等实际运行环境中，很难去模拟此类故障，基于此，软件仿真将在失磁故障分析中发挥重要作用，为试验研究提供理论支持。现有的永磁电机软件仿真大多以模拟、仿真、验证永磁电机正常运行行为为主要目标，很少有模拟永磁电机故障的异常工况，尤其是针对同时考虑时效退磁和温度退磁的永磁体失磁演变规律的模拟。

因此，有必要设计一种同时考虑时效退磁和温度退磁的永磁体局部失磁演变规律故障模拟方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种永磁体局部失磁故障模拟方法及故障注入器，以同时考虑时效退磁和温度退磁因素实现对永磁体局部失磁故障的模拟。

为实现上述目的，本发明提供了一种永磁体局部失磁故障模拟方法，包括以下步骤：

S1：根据永磁体时效性建立永磁体时效退磁下的磁感应强度与时间的第一关系模型；根据永磁体温度损失特性建立永磁体在一个以上温度变化周期内温度退磁下磁感应强度与时间的第二关系模型；

S2：根据所述第一关系模型和所述第二关系模型建立一个以上温度变化周期内时效退磁与温度退磁共同作用下的永磁体局部失磁演变模型；

S3：采集永磁电机发生永磁体局部失磁故障时的定子电流故障特征频率，根据所述定子电流故障特征频率和所述永磁体局部失磁演变模型建立在永磁体局部失磁故障情况下的电机定子电流信号模型；

S4：根据所述电机定子电流信号模型建立永磁体失磁下的磁感应强度变化量与定子谐波电流关系，并建立一个以上温度变化周期内时效退磁、温度退磁分别作用以及时效退磁与温度退磁共同作用下的电机定子谐波电流幅值演变规律，得到该三种模式下定子谐波电流信号模型，根据该三种模式下定子谐波电流信号模型进行永磁体局部失磁故障模拟。

优选地，所述S1具体包括以下步骤：