[发明专利]一种永磁同步电机定子绕组不对称故障诊断方法

权利要求书

1.一种永磁同步电机定子绕组不对称故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据永磁同步电机的数学模型，利用模型参考自适应技术估算电压偏差；

S2、利用估算的电压偏差定义故障特征信号；

S3、根据故障特征信号中二次谐波的幅值定义不受电机工作点影响的故障特征量；

S4、判断是否出现了定子绕组不对称故障：如果故障特征量大于设定的阈值，则出现了定子绕组不对称故障；否则，没有出现定子绕组不对称故障。

2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机定子绕组不对称故障诊断方法，其特征在于，步骤S1的具体步骤如下：

S11、确定永磁同步电机在定子绕组不对称故障情况下的电压方程和永磁同步电机在正常情况下电压方程；

永磁同步电机在定子绕组不对称故障情况下的电压表示为：

式中：L_d、L_q分别为直轴和交轴电感；u_{d_f}和u_{q_f}表示在故障情况下d轴和q轴电压，i_d、i_q为直轴和交轴电流；R_s为定子电阻；ψ_f为永磁磁链，ω_e是转子电角速度，R_{add_a}为定子绕组不对称导致的附件电阻，θ是转子电角度；

永磁同步电机在正常情况下电压方程表示为：

式中：u_d、u_q分别为正常情况下直轴和交轴电压；

S12、根据式(2)，式(1)简化为：

式中：Δu_d和Δu_q为直轴和交轴电压偏差，表示为

S13、得到故障情况下和正常情况下的定子电流表达式；

根据式(1)-式(3)，得到故障情况下的定子电流表达式，为：

根据式(2)，基于模型参考自适应技术，得到正常情况下的定子电流表达式，为

式中：u_d^*和u_q^*是dq轴电压指令,i_dm和i_qm是永磁同步电机参考模型的定子电流；

S14、根据式(5)和(6)，得到电压偏差为

S15、从式(7)中导出第k个PWM步内的平均电压偏差为

式中：T_s是采样时间，i_d(k)和i_q(k)为第k个PWM时刻的d轴和q轴电流，i_dm和i_qm根据式(6)的离散模型得到：

式中u_d^dead(k-1)和u_q^dead(k-1)为第k-1个PWM时刻的d轴和q轴死区补偿电压。

3.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机定子绕组不对称故障诊断方法，其特征在于，步骤S2具体步骤如下：

S21、定义一个新的故障特征信号F_s，为

F_sum＝Δu_di_q+Δu_qi_d (10)

S22、将(4)代入(10)，可得

式中：F_dc是直流分量，F₂和θ_F是F_sum中二次谐波的幅值和初始相位角，并表示为

S23、利用故障特征信号F_sum中二次谐波分量来诊断永磁同步电机定子绕组不对称故障。

4.根据权利要求3所述的一种永磁同步电机定子绕组不对称故障诊断方法，其特征在于，根据式(12)，步骤S3中不受电机工作点影响的故障特征量为：

5.根据权利要求4所述的一种永磁同步电机定子绕组不对称故障诊断方法，其特征在于，步骤S4具体为：设定故障特征量FI，设定阈值为thr，如果Fsthr，则表示出现了定子绕组不对称故障；否则，没有出现定子绕组不对称故障。