一种永磁同步电机的智能故障诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种永磁同步电机的智能故障诊断方法，用于解决永磁同步电机定子绕组匝间短路故障的诊断问题。其技术方案是：首先利用坐标变换理论计算三相相电流基波的瞬时幅值。其次，分别计算三个瞬时幅值中任意两个瞬时幅值差的绝对值，并将三个绝对值的和作为故障特征量Fe，如果Fe>thr（thr为设定的阈值），则有匝间短路故障，并且定位故障相，反之，则没有匝间短路故障。最后，在匝间短路故障情况下，利用支持向量机自动地定位故障相。本发明专利技术不需要增加额外的设备，成本少，计算简单，不仅能实时地诊断匝间短路故障，而且能自动地定位故障相。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，用于解决永磁同步电机定子绕组匝间短路故障的诊断问题。其技术方案是：首先利用坐标变换理论计算三相相电流基波的瞬时幅值。其次，分别计算三个瞬时幅值中任意两个瞬时幅值差的绝对值，并将三个绝对值的和作为故障特征量Fe，如果Fe>thr（thr为设定的阈值），则有匝间短路故障，并且定位故障相，反之，则没有匝间短路故障。最后，在匝间短路故障情况下，利用支持向量机自动地定位故障相。本专利技术不需要增加额外的设备，成本少，计算简单，不仅能实时地诊断匝间短路故障，而且能自动地定位故障相。【专利说明】
本专利技术属于故障诊断
，尤其是。
技术介绍
永磁同步电机(PermanentMagnet 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，永磁同步电机在电动汽车和风力发电等场合得到了广泛关注，可靠性是保证其广泛应用的重要因素。因此，实时地监测和诊断电机的运行状况是提高其可靠性的重要手段。本专利技术主要研究永磁同步电机的匝间短路故障。定子绕组故障是电机中很容易出现的一类故障，主要是由定子绕组绝缘失效造成的。在电机中主要有三种短路故障:匝间短路，相间短路和接地故障。其中，匝间短路是最易出现的一种故障。匝间短路会导致短路回路中产生大量的涡流，如果这种故障没有被监测到，故障就会不断加重，使电机的温度不断增加，严重的情况下会导致电机完全损坏，因此需要及时地诊断永磁同步电机的匝间短路故障。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，例如，基于振动的方法，基于负序电流和负序阻抗的方法，基于功率的方法和基于定子电流的方法等。其中，最流行的方法是基于定子电流信号的分析方法，常用的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，一方面这些信号分析技术的计算量比较大，不易实时地诊断故障，另一方面，这种方法只能诊断匝间短路故障，不能自动地定位故障相。专利内容专利技术目的:为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供，不需要增加额外的设备，成本少，计算简单，不仅能实时地诊断匝间短路故障，而且能自动地定位故障相。技术方案:为实现上述目的，本专利技术采用的方案为:，该方法的包括如下步骤:步骤1:首先利用坐标变换理论计算三相相电流基波的瞬时幅值Ia，Ib, Ic ；步骤2:分别计算三个瞬时幅值Ia，Ib, I。中任意两个瞬时幅值差的绝对值，并将三个绝对值的和作为故障特征量Fe，如果FeHhr，thr为阈值，则有匝间短路故障，并且定位故障相，反之，则没有匝间短路故障；步骤3:在匝间短路故障情况下，利用支持向量机自动地定位故障相。优选的，所述步骤2中得到故障特征量Fe，其方法为:Fe = I ia-1b| + l ib-1c| + l Ic-1aI三相相电流基波的瞬时幅值Ia，Ib, Ic。优选的，步骤3中，在匝间短路故障情况下，利用支持向量机自动地定位故障相，其方法为:f1 (x) = sgn ( ω 1.x+bx)式中J1(X)为第I个支持向量机分类器的决策函数，OjPb1是第I个支持向量机分类器的优化参数，其中参数Q1和I3l根据支持向量机的训练进行确定。优选的，步骤2中，阈值thr确定方法为:对于阈值thr，首先在永磁同步电机正常工作情况下，记录下故障特征量Fe在不同工作点的值，然后将其设置为阈值thr，最后把这些设定好的阈值保存在表格中，在故障诊断的时候进行调用。有益效果:本专利技术提供的，不需要增加额外的设备，成本少，计算简单；不仅能实时地诊断匝间短路故障，而且能自动地定位故障相；能够克服现有诊断方法的不足，提高诊断的实时性、有效性和可靠性。【专利附图】【附图说明】图1为永磁同步电机匝间短路等效图；图2为定位故障相的流程图；图3为永磁同步电机匝间短路故障诊断的流程图；图4为永磁同步电机在矢量控制情况下匝间短路故障诊断的框图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。(I)首先利用坐标变换理论计算三相相电流基波的瞬时幅值Ia，Ib, Ic ；(2)分别计算三个瞬时幅值中任意两个瞬时幅值差的绝对值，并将三个绝对值量的和作为故障特征量Fe，如果FeHhr (thr为阈值)，则有匝间短路故障，并且定位故障相，反之，则没有匝间短路故障；(3)在匝间短路故障情况下，利用支持向量机分类器自动地定位故障相。下面以永磁同步电机A相(B相和C相类似)发生匝间短路为例对本案进行说明:( I)匝间短路故障情况下的电压方程做以下假设:永磁同步电机的三相绕组的连接方式为Y型，不考虑饱和的影响，认为转子是隐极的。永磁同步电机匝间短路等效图如图1所示，一个附加的电阻Rf放在a相中，并且将其分成B1和a2两部分，流过Rf的故障电流称为if。在一般情况下，定子的电阻和反电动势与绕组的匝数是成比例的。为了表示定子绕组短路故障的程度，做以下定义【权利要求】1.，其特征在于:该方法的包括如下步骤: 步骤1:首先利用坐标变换理论计算三相相电流基波的瞬时幅值Ia，Ib, I。; 步骤2:分别计算三个瞬时幅值Ia，Ib, I。中任意两个瞬时幅值差的绝对值，并将三个绝对值的和作为故障特征量Fe，如果FeHhr，thr为阈值，则有匝间短路故障，并且定位故障相，反之，则没有匝间短路故障； 步骤3:在匝间短路故障情况下，利用支持向量机分类器自动地定位故障相。2.根据权利要求1所述的永磁同步电机的智能故障诊断方法，其特征在于:所述步骤2中得到故障特征量Fe，其方法为:Fe = I Ia-1bM Ib-1cM Ic-1aI 三相相电流基波的瞬时幅值Ia，Ib, I。。3.根据权利要求1所述的永磁同步电机的智能故障诊断方法，其特征在于:步骤3中，在匝间短路故障情况下，利用支持向量机分类器自动地定位故障相，其方法为: fi (x) = sgn (ω χ.x+bx) 式中AU)为第I个支持向量机分类器的决策函数，Q1和卜是第I个支持向量机分类器的优化参数，其中参数Q1和I3l根据支持向量机的训练进行确定。4.根据权利要求1所述的永磁同步电机的智能故障诊断方法，其特征在于:步骤2中，阈值thr确定方法为: 对于阈值thr，首先在永磁同步电机正常工作情况下，记录下故障特征量Fe在不同工作点的值，然后将其设置为阈值thr，最后把这些设定好的阈值保存在表格中，在故障诊断的时候进行调用。【文档编号】G01R31/02GK103558547SQ201310535822【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2013年11月1日 【专利技术者】张建忠, 杭俊, 程明 申请人:东南大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种永磁同步电机的智能故障诊断方法，其特征在于：该方法的包括如下步骤：步骤1：首先利用坐标变换理论计算三相相电流基波的瞬时幅值Ia，Ib，Ic；步骤2：分别计算三个瞬时幅值Ia，Ib，Ic中任意两个瞬时幅值差的绝对值，并将三个绝对值的和作为故障特征量Fe，如果Fe>thr，thr为阈值，则有匝间短路故障，并且定位故障相，反之，则没有匝间短路故障；步骤3：在匝间短路故障情况下，利用支持向量机分类器自动地定位故障相。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张建忠，杭俊，程明，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：