[发明专利]多相电机绕组基于马尔科夫模型的可靠性定量评估方法

说明书

本发明提出的一种多相电机绕组基于马尔科夫模型的可靠性定量评估方法，包括：列举多相电机绕组的容错状态；计算多相电机绕组的可靠工作状态之间的状态转移成功率；计算各可靠工作状态转移到失效状态的状态转移成功率；结合以上两步获得的状态转移成功率建立马尔科夫状态转移图以及对应的状态转移矩阵A，再计算得到平均故障前时间矩阵T；将平均故障前时间矩阵T代入MTTF函数形成平均故障前时间函数，并根据平均故障前时间函数对多相电机绕组的可靠性进行评估。本发明不仅考虑了不同故障的故障率，同时也考虑了容错机制的成功率和工作状态之间的成功转移概率对可靠度的影响，使得最终平均故障前时间函数可以适用于不同的情况。

技术领域

本发明涉及电机绕组技术领域，尤其涉及一种多相电机绕组基于马尔科夫模型的可靠性定量评估方法。

背景技术

马尔科夫模型是对随机过程可靠性评估的一个有效的方法，可以清楚的描述出系统从健康状态到失效状态的转变过程。电机绕组是电机本体中最重要的组成部分，也是电机最容易发生故障的零件。绕组主要故障包括匝间短路、绕组开路和相间短路。绕组轻微的匝间短路不会对性能产生很大的影响，严重的匝间短路故障近似为开路故障。因为相间短路故障会直接烧毁绕组，所以在检测到相间短路故障后立刻断开发生故障的两相绕组，将相间短路故障近似为两相开路故障。绕组发生故障后，通过容错来维持圆形的旋转磁动势，确定容错状态下流过绕组的电流大小。

绕组的故障率与绕组温度直接相关，所以保持保证容错状态和健康状态下铜耗不变，通过判断电机输出转矩的大小来确定相应的容错状态下绕组是否可靠。多相传统的马尔科夫方法计算可靠性时状态之间的转移概率等于故障的故障率，没有考虑容错成功率以及状态转移成功率，且定量评估计算过程需要首先通过计算常微分方程得到可靠度函数再通过公式计算得到平均故障前时间，计算过程复杂。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种多相电机绕组基于马尔科夫模型的可靠性定量评估方法。

本发明提出的一种多相电机绕组基于马尔科夫模型的可靠性定量评估方法，包括：

S1、列举多相电机绕组的容错状态，容错状态为多相电机绕组保持可靠性工作的带故障工作状态，可靠工作指多相电机绕组的输出扭矩不小于预设的输出阈值；

S2、计算多相电机绕组的可靠工作状态之间的状态转移成功率，可靠工作状态包括健康工作状态和所有容错状态；

S3、计算各可靠工作状态转移到失效状态的状态转移成功率；

S4、结合以上两步获得的状态转移成功率建立马尔科夫状态转移图以及对应的状态转移矩阵A；

S5、根据状态转移矩阵A，计算得到平均故障前时间矩阵T，平均故障前时间矩阵T中的每一个元素对应多相电机绕组两个状态之间通过预设的步数进行转移所需要的时间；

S6、将平均故障前时间矩阵T代入MTTF函数形成平均故障前时间函数，并根据平均故障前时间函数对多相电机绕组的可靠性进行评估。

优选的，步骤S2中，多相电机绕组的可靠工作状态之间的状态转移成功率为转移过程中可能发生故障的绕组数量、成功转移概率、故障率和容错成功率的乘积：成功转移概率为从第i工作状态转移到第j工作状态时，可靠工作的情况数量与所有可能发生的情况数量之比；

判断转移后的工作状态是否满足工作可靠性的方法如下：

S21、获取健康状态下，多相电机绕组在输出额定转矩T_em的前提下流过绕组的电流幅值I_m，并根据电流幅值I_m计算绕组铜耗P_{Cu_H}；

S22、列举多相电机绕组的所有故障工作情况，计算每种工作情况的结果容错控制后流过每一个健康绕组的电流幅值I'_nm，n为绕组相序，n∈{1,2,…,N}，N为多相绕组的相数；