一种用于测量感应电机定子故障的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于测量感应电机定子故障的方法，涉及电机故障诊断技术领域，所述方法包括：在感应电机静止的情况下，分别以电机不同相绕组作为通路，逆变器给定激励侧不同相单相激励驱动电压进行单相激励测试，在不同激励阶段下，电流传感器分别采集各阶段驱动器三相电流的稳态电流数值，将电流数值通过数据线传送到控制器，在控制芯片上根据采集各阶段驱动器三相稳态电流数值进行特征矢量计算，计算得到各阶段特征矢量，根据计算得到的特征矢量，进行故障指标计算，根据设定的阈值，判定故障指标是否超出阈值，即出现匝间短路故障，实现了能够确定造成感应电机以及功率型电机定子匝间短路的故障相，操作简便，具备良好的抗干扰能力。干扰能力。干扰能力。

【技术实现步骤摘要】
一种用于测量感应电机定子故障的方法及系统


[0001]本专利属于电机故障诊断
，特别涉及一种用于测量感应电机定子故障的方法及系统，属于测量、测试的


技术介绍

[0002]近年来，交流电机的应用范围不断扩大，不但在工业风机、水泵等传统领域发挥重要作用，而且在电力设备、工业自动化、电气牵引领域的作用得到工程认可。其中，调速感应电机(speed-adjustable induction machine)具有方便控制、集成度高、可靠性好等优势，成为交流传动行业的研究热点。
[0003]感应电机定子绕组是安装在定子上的绕组，绕组是由多个线圈或线圈组构成一相或整个电磁电路。匝间短路故障是定子端部绕组的同相线圈之间由于电磁倍频振动，导致线圈绝缘磨损损伤，由于短路线匝内产生环流，使线圈迅速发热，进一步损坏邻近导线的绝缘，使短路的匝数增多、故障扩大。
[0004]实际工况下，运行中的感应电机通常处于强振动、高湿度甚至极端温度等恶劣工况，定子绕组长期处于多种应力的作用下，易引发局部过热、性能退化，致使绕组匝间出现短路故障。伴随故障的恶化电机绕组完全损毁，会对人身安全、财产安全造成严重危害。针对上述问题，有必要开发针对感应电机系统的状态监测方案，专利技术一种用于测量感应电机定子故障的方法及系统。

技术实现思路

[0005]现有的各类感应电机定子故障监测方案主要是针对于稳态运行与似稳态运行工况研发的。具体而言，在常见的应用场合中，鼓风机、抽水泵等电机通常运行于稳态，可以使用Park矢量法、负序阻抗法等监测方案；电动汽车的驱动电机运行于启动、停止状态及近似稳态，可以综合小波变换、短时傅里叶分析等时频方法。但是，在包括电力装备电机操动机构、弹簧装置电机储能机构等在内的应用场景下，调速电机通常处于短时非稳态、变负载的工作状态，并不满足传统方案的实现条件。
[0006]基于逆变器自身特点的高频注入法，最早被应用于电机的参数辨识，近年来被引入交流电机定子故障诊断研究。此类方法能够免受电机运行状态制约的问题，而且可以在静止的间隙时间开展检测。但是，对于一些功率型电机系统，其驱动电流高、电压激励强，并且处于低载波比驱动状态，因而实际上并不具备高频注入的条件。
[0007]本专利技术针对现有技术的不足，提供了一种用于测量感应电机定子故障的方法，在感应电机静止的情况下，将感应电机定子A相绕组作为通路，在感应电机定子B相和C相绕组施加给定相同的电压，构成等效短接状态，此时逆变器连接在感应电机三相上，逆变器给定激励侧A相单相激励驱动电压；
[0008]电流传感器采集逆变器驱动侧的三相稳态电流数值i
1a
、i
1b
、i
1c
，将电流数值通过数据线传送到控制器；
[0009]在控制芯片上根据三相稳态电流数值i
1a
、i
1b
、i
1c
进行特征矢量计算，计算得到特征矢量v1；
[0010]将感应电机定子B相绕组作为通路，在感应电机定子A相和C相绕组施加给定相同的电压，构成等效短接状态，此时逆变器给定激励侧B相单相激励驱动电压；
[0011]电流传感器采集逆变器驱动侧的三相稳态电流数值i
2a
、i
2b
、i
2c
，将电流数值通过数据线传送到控制器；
[0012]在控制芯片上根据三相稳态电流数值i
2a
、i
2b
、i
2c
进行特征矢量计算，计算得到特征矢量v2；
[0013]将感应电机定子C相绕组作为通路，在感应电机定子A相和B相绕组施加给定相同的电压，构成等效短接状态，此时逆变器连接在感应电机三相上，逆变器给定激励侧C相单相激励驱动电压；
[0014]电流传感器采集逆变器驱动侧的三相稳态电流数值i
3a
、i
3b
、i
3c
，将电流数值通过数据线传送到控制器；
[0015]在控制芯片上根据三相稳态电流数值i
3a
、i
3b
、i
3c
进行特征矢量计算，计算得到特征矢量v3；
[0016]根据计算得到的特征矢量v1、v2、v3，进行故障指标计算，得到故障指标η，与设定的阈值η
th
进行比较，确定造成感应电机定子匝间短路的故障相，输出诊断结果。
[0017]感应电机定子是由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成，定子绕组是安装在定子上的绕组，绕组是由多个线圈或线圈组构成一相或整个电磁电路。
[0018]所述故障指标能够有效表征电机定子匝间短路的故障状态。
[0019]在同批次出厂测试过程中依据测试结果综合得到设定的阈值η
th
。
[0020]为感应电机定子两相绕组施加给定相同电压，保持原有的三相接线。
[0021]测量定子故障时选择阶跃方波作为激励。
[0022]根据本专利技术的另一面，提供一种用于测量感应电机定子故障的系统，其特征在于，所述系统包括：
[0023]感应电机，在感应电机静止的情况下，将感应电机定子A相绕组作为通路，在感应电机定子B相和C相绕组施加给定相同的电压，构成等效短接状态，此时逆变器连接在感应电机三相上，逆变器给定激励侧A相单相激励驱动电压；将感应电机定子B相绕组作为通路，在感应电机定子A相和C相绕组施加给定相同的电压，构成等效短接状态，此时逆变器给定激励侧B相单相激励驱动电压；将感应电机定子C相绕组作为通路，在感应电机定子A相和B相绕组施加给定相同的电压，构成等效短接状态，逆变器给定激励侧C相单相激励驱动电压；
[0024]逆变器，连接在电机三相上，给定激励侧A相单相激励驱动电压；电流传感器采集逆变器驱动侧的三相稳态电流数值i
1a
、i
1b
、i
1c
；给定激励侧B相单相激励驱动电压；电流传感器采集逆变器驱动侧的三相稳态电流数值i
2a
、i
2b
、i
2c
；给定激励侧C相单相激励驱动电压；电流传感器采集逆变器驱动侧的三相稳态电流数值i
3a
、i
3b
、i
3c
；
[0025]电流传感器，采集逆变器驱动侧的三相稳态电流数值i
1a
、i
1b
、i
1c
，将电流数值通过数据线传送到控制器里；采集逆变器驱动侧的三相稳态电流数值i
2a
、i
2b
、i
2c
，将电流数值通过数据线传送到控制器里；采集逆变器驱动侧的三相稳态电流数值i
3a
、i
3b
、i
3c
，将电流数值
通过数据线传送到控制器里；
[0026]控制器，在控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于测量感应电机定子故障的方法，其特征在于，所述方法包括：在感应电机静止的情况下，将感应电机定子A相绕组作为通路，在感应电机定子B相和C相绕组施加给定相同的电压，构成等效短接状态，此时逆变器连接在感应电机三相上，逆变器给定激励侧A相单相激励驱动电压；电流传感器采集逆变器驱动侧的三相稳态电流数值i
1a
、i
1b
、i
1c
，将电流数值通过数据线传送到控制器；在控制芯片上根据三相稳态电流数值i
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、i
1b
、i
1c
进行特征矢量计算，计算得到特征矢量v1；将感应电机定子B相绕组作为通路，在感应电机定子A相和C相绕组施加给定相同的电压，构成等效短接状态，此时逆变器给定激励侧B相单相激励驱动电压；电流传感器采集逆变器驱动侧的三相稳态电流数值i
2a
、i
2b
、i
2c
，将电流数值通过数据线传送到控制器；在控制芯片上根据三相稳态电流数值i
2a
、i
2b
、i
2c
进行特征矢量计算，计算得到特征矢量v2；将感应电机定子C相绕组作为通路，在感应电机定子A相和B相绕组施加给定相同的电压，构成等效短接状态，此时逆变器给定激励侧C相单相激励驱动电压；电流传感器采集逆变器驱动侧的三相稳态电流数值i
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、i
3b
、i
3c
，将电流数值通过数据线传送到控制器；在控制芯片上根据三相稳态电流数值i
3a
、i
3b
、i
3c
进行特征矢量计算，计算得到特征矢量v3；根据计算得到的特征矢量v1、v2、v3，进行故障指标计算，得到故障指标η，与设定的阈值η
th
进行比较，确定造成感应电机定子匝间短路的故障相，输出诊断结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，感应电机定子是由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成，定子绕组是安装在定子上的绕组，绕组是由多个线圈或线圈组构成一相或整个电磁电路。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述故障指标能够有效表征电机定子匝间短路的故障状态。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在同批次出厂测试过程中依据测试结果综合得到设定的阈值η
th
。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为感应电机定子两相绕组施加给定相同电压，保持原有的三相接线。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测量定子故障时选择阶跃方波作为激励。7.一种用于测量感应电机定子故障的系统，其特征在于，所述系统包括：感应电机，在感应电机静止的情况下，将感应电机定子A相绕组作为通路，在感应电机定子B相和C相绕组施加给定相同的电压，构成等效短接状态，此时逆变器...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘赫，雷雨秋，余辉，李志远，周玮，董勤晓，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：