[发明专利]一种开绕组永磁发电机匝间短路电流间接测量方法

说明书

本发明公开了一种开绕组永磁发电机匝间短路电流间接测量方法，该方法首先通过主动控制故障绕组两端的变换器桥臂，将故障绕组的短路比主动扩展至100％；其次，通过故障绕组原有的电流传感器实现对匝间短路电流的高精度瞬时间接测量；第三，根据所测量的瞬时匝间短路电流，构造匝间短路电流的数学模型；最后，封锁故障绕组两端的变换器桥臂，将匝间短路比恢复至原有状态。本发明无需新增传感器，通过将电机故障绕组主动短路的方法，规避了匝间短路电流不可直接测量的问题，提升了电机驱动系统的可靠性与安全性。

技术领域

本发明涉及一种开绕组永磁发电机匝间短路电流间接测量方法，属于电机控制技术领域。

背景技术

目前现有多相电机容错控制大多聚焦于开路故障上，而对绕组匝间短路的容错控制研究相对较少。匝间短路故障发生后，旋转的永磁磁链会在短接的电枢绕组中继续感应出反电动势，从而产生短路电流。匝间短路电流会破坏原有的圆形旋转磁场，产生明显的转矩波动，影响系统的运行可靠性。若要对电机匝间短路故障进行容错控制，需要对匝间短路电流进行测量，然而，短路绕组匝数难以精确确定，匝间短路电流亦无法在不加入额外传感器的前提下在线测量，目前鲜见这方面研究成果的报道。匝间短路电流的测量的困难性使得对匝间短路故障下电机系统的容错控制成为技术难点。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出了一种开绕组永磁发电机匝间短路电流间接测量方法。该方法基于开绕组的结构特征，创新性的提出基于相绕组主动短路的匝间短路电流间接测量方法，实现对于匝间短路电流的高精度测量，规避了匝间短路电流不可直接测量的问题，为发电机绕组匝间短路的容错控制提供技术基础，提升了系统的可靠性。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种开绕组永磁发电机匝间短路电流间接测量方法，所述方法包括如下步骤：

(1)当开绕组永磁发电机发生匝间短路故障后，设定已下变量：间接测量标志F、匝间短路电流幅值I_m、当前采样周期内匝间短路电流测量值I_k以及之前两个采样周期匝间短路电流测量值I_k-2和I_k-1、转子位置角为θ_k、匝间短路电流取得最大值所对应的转子位置角测量值θ_m，并将变量初值均设为0；

(2)通过位置传感器测得当前采样周期的转子位置角并赋值给θ_k；

(3)如果F＝1，那么跳转至步骤(9)；

(4)主动控制故障绕组两端的变换器桥臂，使故障绕组主动短路，从而将故障绕组的短路比μ主动扩展至100％；

(5)通过故障相绕组原有的电流传感器测得当前采样周期的匝间短路电流并赋值给I_k；

(6)如果I_k-1I_k且I_k-1I_k-2，那么I_m＝I_k-1，F＝1；

(7)I_k-2＝I_k-1，I_k-1＝I_k，θ_m＝θ_k；

(8)在下一个采样周期到来时跳转至步骤(2)；

(9)根据间接测量得到的匝间短路电流幅值I_m和其对应的转子位置角θ_m，建立匝间短路电流数学方程i_f(θ_e)如下：

其中，θ_e为电机转子位置角，I_m为匝间短路电流幅值，θ_m为匝间短路电流取得最大值所对应的转子位置角测量值。