[发明专利]一种双定子永磁同步电机匝间短路故障诊断方法

说明书

本发明公开了一种双定子永磁同步电机匝间短路故障诊断方法，首先分别在定子1与定子2的α轴和β轴注入幅值相等、相位相同的高频电压信号，其次将定子1与定子2的α轴和β轴的电流信号通过两相旋转变换得到电流信的直流分量和相位角信息。然后，分别判断定子1和定子2是否出现匝间短路故障：如果定子1的故障指标则判断定子1正常，定子2同理。若定子1与定子2都没有出现匝间故障，则判断电机正常。若其中定子1或定子2的故障指标则判断相应定子出现匝间短路故障。最后，若定子1或定子2单独发生故障，通过各电流相分别做差得到相位差，判断具体故障相。

技术领域

本发明属于电机故障诊断技术领域,尤其是一种双定子永磁同步电机匝间短路故障诊断的方法。

背景技术

永磁同步电机(Permanent magnet synchronous machine,PMSM)具有功率密度高、效率高、转矩惯量比大、调速范围宽等优点。

近年来,PMSM在电动汽车和风力发电等场合得到了广泛关注和使用。其中双定子永磁同步电机具有低速大转矩、高能量密度等优点，其控制方法与传统永磁同步电机控制方法基本相同。另外，双定子永磁电机可在某个电机发生故障时关闭该电机，让电动汽车继续行驶至指定地点，提高系统的安全性和可靠性。常见的电机故障有电机振动过大、电机过热、轴承过热、转子/定子线圈短路等。在定子绕组故障中，以定子绕组匝间短路故障最为常见，该故障会使短路回路中产生大量的涡流，如果这种故障没有被检测到，故障就会加重，导致接地短路或相与相之间的短路，使电机的温度不断增加，最后导致电机完全损坏，因此需要及时地诊断PMSM的匝间短路故障。

目前，已经提出了一些方法来诊断永磁同步电机的匝间短路故障，其中最常用方法是基于定子电流信号的分析方法等。常用的信号分析技术有快速傅里叶变换、短时傅里叶变换小波变换、经验模态分解和阶比分析等。但是这种故障诊断方法存在一定的不足，一方面电流信号的灵敏度比较差，另一方面这些信号分析技术的计算量比较大，不易实现实时地故障诊断。此外，这类匝间短路故障诊断方法，只能诊断匝间短路故障，不能判断出具体的故障相。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种基于永磁同步电机匝间短路故障诊断的方法，可以实时地诊断匝间短路故障，而且还能判断故障相。

技术方案：一种双定子永磁同步电机匝间短路故障诊断方法，包括：

步骤1：在定子1和定子2的α轴和β轴分别注入一个高频电压信号u_α，u_β，然后检测电机中所产生的对应高频响应电流，定子1对应的高频响应电流为i_α1,i_β1，定子2对应的高频响应电流为i_α2,i_β2；

步骤2：将所述高频响应电流i_α1,i_β1通过变换矩阵T_i得到旋转坐标系γδ上的电流i_γ1,i_σ1；将所述高频响应电流i_α2,i_β2也经由相同变换矩阵T_i得到旋转坐标系γδ上的电流i_γ2,i_σ2；

步骤3：将所述电流i_γ1通过低通滤波器检测其直流分量，如果检测的直流分量则定子1出现匝间短路故障，否则没有出现匝间短路故障；将所述电流i_γ2通过低通滤波器检测其直流分量，如果检测的直流分量则定子2出现匝间短路故障，否则没有出现匝间短路故障；其中，η为发生匝间短路相的绕组短路匝数，V_i为注入的高频电压幅值，R_f为短路电阻；

步骤4：若定子1或定子2单独出现匝间短路故障，则通过比较两个定子对应的电流相位角，在单相匝间短路的情况下，相位角之差与其他两相不同的那一相为故障相。