[发明专利]一种基于零序电感的永磁同步电机故障判定方法

摘要

　一种基于零序电感的永磁同步电机故障判定方法，涉及一种电机故障判定方法。目前需要用到零序电感时，常从电机的物理模型来推导计算，实现方法比较复杂，计算量大，对永磁同步电机控制器的数据计算处理能力要求较高。在本技术方案中对零序电感计算直接从现有的三相永磁同步电机绕组磁链入手，从dqo到abc的坐标变换获得三相绕组的磁链，通过相磁链表达式求出零序电感，进而得出永磁同步电机相自感和互感表达式求出自感和互感，与永磁同步电机控制器中正常的自感和互感进行比较，确定那一相绕组故障。利用永磁同步电机矢量控制中的参数变量，控制器数据计算量大幅度减少，永磁同步电机绕组若有故障能及时得到响应。

主权项

一种基于零序电感的永磁同步电机故障判定方法，其特征在于包括以下步骤：1)计算零序电流i_o值；提取永磁同步电机矢量控制运行中的参数：q轴磁链d轴磁链永磁同步电机控制器AD检测所得a相电流i_as、b相电流i_bs和c相电流i_cs；计算零序电流i_o：i_o＝1/3(i_as+i_bs+i_cs)2)计算dqo坐标系下稳态定子交轴电流和直轴根据步骤1获得的参数值，通过下式$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{qs}}^r\\ i_{\mathrm{ds}}^r\\ i_o\end{array}\right]=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}\cos {\mathrm{\θ}}_r& \cos ({\mathrm{\θ}}_r-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos ({\mathrm{\θ}}_r+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \sin {\mathrm{\θ}}_r& \sin ({\mathrm{\θ}}_r-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \sin ({\mathrm{\θ}}_r+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \frac{1}{2}& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{as}}\\ i_{\mathrm{bs}}\\ i_{\mathrm{cs}}\end{array}\right]$计算得出和值；其中θ_r为转子转角，通过提取永磁同步电机矢量控制运行中的转子转角参数值直接获得；3)计算交轴电感L_q，直轴电感L_d；根据dqo坐标系统下的磁链和表达式：${\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{qs}}^r=L_q{i}_{\mathrm{qs}}^r$${\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{ds}}^r=L_d{i}_{\mathrm{ds}}^r+{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{af}}$计算交轴电感L_q，直轴电感L_d；其中ψ_af为永磁体产生电枢磁链，为电机固定参数值。4)计算出当前状态下永磁同步电机的零序电感L_o值；根据a相磁链的表达式：ψ_as＝i_as[2/3{L_o/2+(L_q+L_d)/2+((L_q‑L_d)/2)cos 2θ_r}]+i_os[‑2/3{‑L_o/2+(L_q+L_d)/4+((L_q‑L_d)/2)2cos(θ_r+30°)}]+((L_q‑L_d)/2)2cos(θ_r+150°)}]+ψ_afsinθ_r计算出当前状态下永磁同步电机的L_o值；5)计算永磁同步电机的自感L_aa和互感L_ab和L_ac值；根据永磁同步电机a相自感和互感表达式：L_aa＝2/3{L_o/2+(L_q+L_d)/2+((L_q‑L_d)/2)*2cos 2θ_r}＝L_o/3+(L_q+L_d)/3+((L_q‑L_d)/3)cos2θ_rL_ab＝‑2/3{‑L_o/2+(L_q+L_d)/4+{(L_q‑L_d)/2}cos(θ_r+30°)}＝‑{‑L_o/3+(L_q+L_d)/6+((L_q‑L_d)/3)cos 2(θ_r+30°)]L_ac＝‑2/3{‑L_o/2+(L_q+L_d)/4+{(L_q‑L_d)/2}cos(θ_r+150°)}＝‑{‑L_o/3+(L_q+L_d)/6+((L_q‑L_d)/3)cos 2(θ_r+150°)]计算出永磁同步电机的自感和互感L_aa、L_ab和L_ac值；5)a相绕组故障判断；把计算所得a相自感值L_aa与控制器矢量控制初始输入的永磁同步电机参数自感值或永磁同步电机控制参数辨识获得的自感值进行比较，若两者的差值超过设定值时，则报a相绕组故障；6)b相绕组故障判断；把计算所得a相互感值L_ab与控制器矢量控制初始输入的永磁同步电机参数互感值或永磁同步电机控制参数辨识获得的互感值进行比较，若两者的差值超过设定值时，则报b相绕组故障；7)c相绕组故障判断；把计算所得a相互感值L_ac与控制器矢量控制初始输入的永磁同步电机参数互感值或永磁同步电机控制参数辨识获得的互感值进行比较，若两者的差值超过设定值时，则报c相绕组故障。