[发明专利]一种变频电机系统开关振荡抑制与状态感知装置与方法

权利要求书

1.一种变频电机系统开关振荡抑制与状态感知装置，其特征在于，该装置包括：

反谐振线圈：为非接触空心结构线圈，用以在目标抑制模态的开关振荡传导路径上引入呈单峰带阻特性的插入阻抗，实现开关振荡主导模态的反谐振阻抗匹配；

调谐单元：与反谐振线圈连接，用以调节反谐振线圈插入阻抗的峰值阻抗、谐振阻尼和谐振频率；

状态感知单元：与调谐单元连接，用以根据开关振荡失谐特征的变化判断变频电机系统的状态劣化程度；

所述的状态感知单元具体由谐振调节电路组成，根据待抑制开关振荡模态谐振特征Z₀(n)对插入阻抗进行反谐振匹配，所述的待抑制开关振荡模态谐振特征Z₀(n)包括谐振峰值阻抗A₀、谐振阻尼ζ₀和谐振频率f₀；

所述的插入阻抗的谐振频率和谐振阻尼分别与待抑制开关振荡模态的谐振频率f₀和阻尼特征ζ₀接近，且插入阻抗的谐振峰值根据待抑制开关振荡模态谐振阻抗确定；

所述的状态感知单元将从反谐振线圈抑制后的开关振荡信号中提取谐振特征Z₁(n)作为变频电机系统的初始参照状态，包括谐振阻尼ζ₁、谐振频率f₁、谐振响应幅值A₁，当变频电机系统的健康状态发生改变时，再从抑制后的开关振荡信号中提取谐振特征Z₂(n)，包括谐振阻尼ζ₂、谐振频率f₂和谐振响应幅值A₂，通过开关振荡失谐特征p＝Z₁(n)/Z₂(n)判断变频电机系统的状态劣化程度；

所述的开关振荡失谐特征具体包括谐振阻尼特征偏移、谐振频率特征偏移和谐振响应幅值特征偏移。

2.根据权利要求1所述的一种变频电机系统开关振荡抑制与状态感知装置，其特征在于，所述的反谐振线圈采用开口式或闭口式骨架。

3.根据权利要求1所述的一种变频电机系统开关振荡抑制与状态感知装置，其特征在于，所述的反谐振线圈安装在变频电机系统中，包括电机端部、电机地线、变流器地线、变流器交流端口以及变流器直流端口位置处，当设置在变流器交流端口时，采用三相套穿或单相套穿的方式安装。

4.根据权利要求1所述的一种变频电机系统开关振荡抑制与状态感知装置，其特征在于，所述的反谐振线圈的工作频段为30kHz～30MHz。

5.根据权利要求1所述的一种变频电机系统开关振荡抑制与状态感知装置，其特征在于，所述的插入阻抗的谐振频率设置在待抑制的开关振荡模态主导频率f₀的0.95到1倍之间，插入阻抗的阻尼特征设置为与待抑制的开关振荡模态的阻尼特征ζ₀相等，插入阻抗的谐振峰值根据已确定的调谐电路参数调节为最大值。

6.一种应用如权利要求1-5任一项所述变频电机系统开关振荡抑制与状态感知装置的开关振荡抑制与状态感知方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)根据变频电机系统中开关振荡主导模态及其传导路径，确定目标抑制的开关振荡模态，并根据其传导路径选择反谐振线圈的配置位置；

2)在变频电机系统正常运行时检测目标抑制模态下的开关振荡电流信号i_sw，从开关振荡电流信号i_sw中截取开关振荡电流信号片段i_sw-res，从开关振荡电流信号片段i_sw-res中提取谐振频率f₀与谐振阻尼ζ₀；

3)针对目标抑制模态下开关振荡电流的谐振频率f₀与谐振阻尼ζ₀，设计反谐振线圈结构及其调谐电路；

4)测量被抑制后的开关振荡信号i^’_sw-res，从开关振荡信号i^’_sw-res中提取抑制后的系统谐振回路的谐振特征，以此作为系统的初始参照状态；

5)当变频电机系统的健康状态发生改变后，目标抑制模态的开关振荡信号发生失谐，根据失谐后的开关振荡电流信号i”_sw-res的失谐特征感知系统状态，并据此判断变频电机系统的状态劣化程度。