[发明专利]一种永磁同步电机双闭环故障预测与健康管理方法及装置

权利要求书

1.一种永磁同步电机双闭环故障预测与健康管理方法，其特征在于，包括：

基于第一性原理建立永磁同步电机的数字孪生模型，并将用于诊断永磁同步电机故障的参数确定为数字孪生模型的固有参数，预设所述固有参数；

实时采集永磁同步电机的关键特征参数；

根据实时采集的关键特征参数，利用数字孪生模型的异常检测触发机制对当前数字孪生模型进行异常检测；

若检测到当前数字孪生模型异常，则根据实时采集的关键特征参数更新当前数字孪生模型的固有参数；

若检测到当前数字孪生模型无异常，则采用当前数字孪生模型的固有参数对永磁同步电机进行故障预测与健康管理。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机双闭环故障预测与健康管理方法，其特征在于，所述基于第一性原理建立永磁同步电机的数字孪生模型，并将用于诊断永磁同步电机故障的参数确定为数字孪生模型的固有参数，具体包括：

基于第一性原理，建立永磁同步电机的数字孪生模型为

Y＝(i_d,i_q,U_d,U_q,ω_e)

其中，Y为数字孪生输出量，U_d为平行于磁铁NS极方向的电压分量，U_q为垂直于磁铁NS极方向的电压分量，R为电阻，i_d、i_q分别为平行、垂直于磁铁NS极方向的电流分量，L_d、L_q分别为平行、垂直于磁铁NS极方向的电感分量，ω_e为转速，Ψ为转子磁链，T_e为电磁扭矩，T_m为输出扭矩，B为电机摩擦系数，ω_r为机械转速，J为电机转动惯量；

将i_d,i_q,U_d,U_q,T_m,ω_r,ω_e划分为时变参数，P_n,B,J为非时变参数，ψ,R,L_d,L_q)为固有参数，U＝(ω_r)为外部输入，c_j＝(T_m)对应运行工况。

3.根据权利要求2所述的永磁同步电机双闭环故障预测与健康管理方法，其特征在于，所述实时采集永磁同步电机的关键特征参数，具体包括：

选取能够反映永磁同步电机工况特性的关键特征参数；所述关键特征参数包括线电压、线电流、机械转速和输出扭矩；

根据选取的关键特征参数，在永磁同步电机上布置相应的传感器；

同步采集卡采集传感器的检测数据，并对检测数据进行滤波和升降采样，获得预处理后的检测数据；

通过包含数字孪生模型的计算机接收预处理后的检测数据。

4.根据权利要求3所述的永磁同步电机双闭环故障预测与健康管理方法，其特征在于，所述根据实时采集的关键特征参数，利用数字孪生模型的异常检测触发机制对当前数字孪生模型进行异常检测，具体包括：

选择输入功率作为数字孪生模型的异常检测指标；

根据实时采集的线电压U_L和线电流I_L，利用公式P_实体＝U_L*I_L*cosθ，计算永磁同步电机的输入功率P_实体；其中，cosθ为功率因数；

利用公式P_数字孪生＝1.5*U_q*i_q，计算数字孪生模型的输入功率P_数字孪生；

依据公式D_偏差＝|P_实体-P_数字孪生|，计算永磁同步电机的输入功率P_实体与数字孪生模型的输入功率P_数字孪生的偏差；

若所述偏差大于异常检测阈值，则判定当前数字孪生模型异常；

若所述偏差小于或等于异常检测阈值，则判定当前数字孪生模型无异常。