一种永磁同步电机失磁故障模拟方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术涉及电机技术领域，公开了一种永磁同步电机失磁故障模拟方法、系统及介质，以提高永磁同步电机失磁故障模拟的真实性和有效性，为永磁同步电机失磁故障仿真提供更加真实可靠的环境；本发明专利技术的方法包括建立失磁故障情况下永磁同步电机的三相坐标系，计算永磁同步电机在三项坐标系下的第一合成电压，并将第一合成电压转变为在两相旋转坐标系下的第二合成电压；基于第二合成电压确定永磁同步电机失磁故障情况下模型构建所需的内部约束条件；根据内部约束条件建立在失磁故障情况下永磁同步电机的转矩方程、转子运动方程、以及永磁同步电机的内部电压方程；根据涉及的永磁同步电机的参数构建失磁故障模拟器，并采用失磁故障模拟器进行故障模拟。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机失磁故障模拟方法、系统及介质
本专利技术涉及电机
，尤其涉及一种永磁同步电机失磁故障模拟方法、系统及介质。
技术介绍
永磁同步电机具有结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高、功率因数高等优点，主要用于要求响应快速、调速范围宽、定位准确的高性能伺服传动系统和直流电机的更新替代电机。但由于永磁同步电机使用永磁体而非励磁线圈进行励磁，永磁同步电机的性能受永磁体的影响较大，永磁体受到电磁场的影响容易发生永磁体失磁故障。当一台永磁同步电机出现失磁故障后，继续运行会使得定子绕组中的电流增大，在负载过大时定子绕组中的电流超过额定值，继而引发定子绕组短路等二次故障。因此，若电机出现较大程度失磁故障应立刻停机检修，避免故障进一步加剧。在永磁同步电机的应用日益广泛的今天，对于永磁同步电机失磁故障机理分析与模拟的研究已经成为热点。永磁同步电机转子磁场由永磁体产生，永磁体的分布各有不同，不同位置的永磁体失磁程度各有不同，对转子磁场产生的影响也各不相同。目前，针对永磁同步电机失磁故障模拟的研究通常假设所有永磁体产生相同程度失磁的整体失磁故障，考虑不同位置永磁体不同程度失磁的局部失磁故障本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁同步电机失磁故障模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立失磁故障情况下永磁同步电机的三相坐标系，计算永磁同步电机在所述三项坐标系下的第一合成电压，并将所述第一合成电压转变为在两相旋转坐标系下的第二合成电压；S2：基于所述第二合成电压确定永磁同步电机失磁故障情况下模型构建所需的内部约束条件；S3：根据所述内部约束条件建立在失磁故障情况下永磁同步电机的转矩方程、转子运动方程、以及永磁同步电机的内部电压方程；S4：根据所述S1‑S3中涉及的永磁同步电机的参数构建失磁故障模拟器，并采用所述失磁故障模拟器进行故障模拟。

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机失磁故障模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立失磁故障情况下永磁同步电机的三相坐标系，计算永磁同步电机在所述三项坐标系下的第一合成电压，并将所述第一合成电压转变为在两相旋转坐标系下的第二合成电压；S2：基于所述第二合成电压确定永磁同步电机失磁故障情况下模型构建所需的内部约束条件；S3：根据所述内部约束条件建立在失磁故障情况下永磁同步电机的转矩方程、转子运动方程、以及永磁同步电机的内部电压方程；S4：根据所述S1-S3中涉及的永磁同步电机的参数构建失磁故障模拟器，并采用所述失磁故障模拟器进行故障模拟。2.根据权利要求1所述的永磁同步电机失磁故障模拟方法，其特征在于，所述S1具体包括以下步骤：S11：将永磁同步电机转子的单对磁极编号为n，n＝1,2,…,np，其中np为电机磁极对数；为第n对磁极构造一个周期为的矩形波，计算公式为：式中，A为矩形波幅值，m为自然数，其取值为m＝0,1,2,3…，σ为矩形波占空比，ω为电机电角速度，rect(t)为每对磁极构造的矩形波；S12：建立三相坐标系，将磁极的中心线方向设为d轴，根据某一对磁极所含永磁体的失磁程度，以该对磁极的d轴为起点，构造该对磁极在一个周期内的畸变磁链分布曲线ψd(α)，α∈[0,2π]；引入曲线标记变量cn，则第n对磁极第k种畸变磁链分布曲线为：S13：计算永磁体随转子转动时磁极d轴和A相坐标轴的夹角，计算公式为：β＝ωt+θ-2hπ；(2)式中，β为永磁体磁极d轴和A相坐标轴的夹角，β∈[0,2π]，θ∈[0,2π]为永磁体磁极d轴和A相坐标轴的初始夹角；[·]表示取整；根据永磁体磁极d轴和A相坐标轴的夹角β，计算得到第n对磁极在当前时间t的磁链值由β与t之间的关系，得到第n对磁极为第k种畸变磁链分布曲线时的畸变磁链函数ψfwn(t)，计算公式为：将第n对磁极未失磁时的畸变磁链函数记为ψn(t)，其最大值记为ψnmax，定义第n对磁极为第k种畸变磁链分布曲线时的失磁故障程度计算公式：式中，ψfdn、ψfqn分别为第n对磁极为第k种畸变磁链分布曲线时的直轴畸变磁链和交轴畸变磁链，计算公式为：引入畸变磁链分布曲线伸缩系数定义广义畸变磁链分布曲线计算公式为：引入广义畸变磁链分布曲线后，公式(3)变换为：式中，为广义畸变磁链函数；S13：根据第n对磁极的广义畸变磁链函数构造第n对磁极为第k种畸变磁链分布曲线时的失磁磁链方程为：式中，ψfn(t)为第n对磁极对应的失磁磁链，ψfn(t)、ψn(t)均为周期为的周期量；将磁极状态标记变量xn∈{0,1}作为模拟第n对磁极失磁故障时的激活标志，公式(8)变换为：式中，0表示该对磁极失磁故障未激活，1表示该对磁极失磁故障被激活；S14：根据磁链与反电动势的关系，得到第n对磁极对应的失磁磁链在定子三相绕组中产生的反电动势方程，计算公式为：式中，emfAn、emfBn、emfCn分别为第n对磁极对应的失磁磁链在定子三相绕组A相、B相和C相中产生的反电动势；计算所有磁极对应的失磁磁链在定子三相绕组中产生的反电动势，计算公式为：式中，emfA、emfB、emfC分别为所有磁极对应的失磁磁链在定子三相绕组A相、B相和C相中产生的反电动势；根据输入电压反电动势间的关系，得到永磁同步电机三相坐标系下的合成电压方程为：式中，uAr、uBr、uCr分别为永磁同步电机A、B、C相的合成电压，uA、uB、uC分别为永磁同步电机A、B、C相的输入电压；S15：将三相坐标系下的合成电压方程变换到两相旋转坐标系下，得到永磁同步电机两相旋转坐标系下的合成电压方程如下：式中，udr、uqr分别为两相旋转坐标系...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭涛，提军伟，阳春华，方帝凯，陶宏伟，杨超，陈志文，张境容，彭霞，文豪桥，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43