[发明专利]一种五相永磁同步电机开路故障诊断方法

权利要求书

1.一种五相永磁同步电机开路故障诊断方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将实时采样的五相电流值，经过Clark坐标变换，分别得到α-β坐标下的基波电流和三次谐波电流；

步骤2：将三次谐波电流进行DSP，以消除延迟角χ；

步骤3：将DPS后的三次谐波电流均映射到基波旋转坐标系；

步骤4：以五个扇区内的采样数据作为故障诊断的数据来源，对基波旋转坐标系下DPS后的三次谐波电流进行预处理，得到轨迹中心点坐标和电流的轨迹分布象限；

步骤5：判定电机是否发生故障，即根据故障与非故障状态下基波电流在α-β坐标下电流轨迹的特点，将Clark坐标变换后的基波电流计算得到电流轨迹到原点距离；

步骤6：以电机转过五个扇区的时间作为一个周期，得到每个周期内电流轨迹到原点距离的最大值D_{iαβ1_max}与最小值D_{iαβ1_min}，当D_{iαβ1_max}大于5倍的D_{iαβ1_min}时，则认为发生了开路故障；

步骤7：当发生了开路故障，根据步骤4中得到的电流轨迹圆心所在象限和轨迹分布象限；参照故障轨迹的特点，实现故障定位；

故障相：A；中心点：q₁负半轴；轨迹分布象限：Ⅲ、Ⅳ象限；

故障相：B；中心点：I象限；轨迹分布象限：I、Ⅲ、Ⅳ象限；

故障相：C；中心点：Ⅲ象限；轨迹分布象限：Ⅱ、Ⅲ象限；

故障相：D；中心点：Ⅳ象限；轨迹分布象限：I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限；

故障相：E；中心点：Ⅱ象限；轨迹分布象限：I、Ⅱ象限；

故障相：A、B；中心点：Ⅳ象限；轨迹分布象限：I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限；

故障相：B、C；中心点：Ⅱ象限；轨迹分布象限：I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限；

故障相：C、D；中心点：q₁负半轴；轨迹分布象限：I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限；

故障相：D、E；中心点：I象限；轨迹分布象限：I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限；

故障相：E、A；中心点：Ⅲ象限；轨迹分布象限：I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限；

故障相：A、C；中心点：Ⅲ象限；轨迹分布象限：Ⅲ象限；

故障相：A、D；中心点：Ⅳ象限；轨迹分布象限：Ⅳ象限；

故障相：B、D；中心点：I象限；轨迹分布象限：I、Ⅳ象限；

故障相：B、E；中心点：q₁正半轴；轨迹分布象限：I、Ⅱ象限；

故障相：C、E；中心点：Ⅱ象限；轨迹分布象限：Ⅱ象限；。

2.根据权利要求1所述的一种五相永磁同步电机开路故障诊断方法，其特征在于所述的步骤2中的时域下数字信号处理DSP计算公式如下：

其中，if_αβ3(t)为数字信号处理后时域下在α-β坐标系中三次谐波电流，i_αβ3(t)为时域下在α-β坐标系中三次谐波电流,L_m3为三次谐波电感幅值，k_p为比例参数，k_I为积分参数，T_s为采样周期。

3.根据权利要求1所述的一种五相永磁同步电机开路故障诊断方法，其特征在于所述的步骤2中的频域下数字信号处理DSP计算公式如下：

其中if_αβ3(s)为数字信号处理后(DSP)频域下在α-β坐标系中三次谐波电流，i_αβ3(s)为频域下在α-β坐标系中三次谐波电流，k_p比例参数，k_I积分参数。

4.根据权利要求1所述的一种五相永磁同步电机开路故障诊断方法，其特征在于所述的步骤4中预处理具体如下：

在五个扇区内时间内，分别对if_d1-αβ3与if_q1-αβ3进行累加，得到轨迹中心点坐标，如式(3)所示，式中t₁-t_n依次对应着电机转过五相扇区时间内的采样点，根据圆心坐标来判读圆心所在象限；

其中，if_d1-αβ3(t_i)、if_q1-αβ3(t_i)为数字信号处理后(DSP)时域下在基波旋转坐标系中三次谐波电流，Ci_d1-αβ3、Ci_q1-αβ3为数据预处理后得到的轨迹中心点坐标即圆心坐标；

以if_d1-αβ3作为横坐标，i_q1-αβ3作为纵坐标，根据每一时刻if_d1-αβ3、if_q1-αβ3的正负，来判定采样点所在象限，累计电机转过五个扇区时间内的所有采样点出现的象限作为电流的轨迹分布象限。