一种永磁电机匝间短路故障在线检测方法技术

本发明专利技术公开了一种永磁电机匝间短路故障在线检测方法，涉及永磁电机的故障检测领域。本发明专利技术主要针永磁同步电机发生匝短时在线进行故障诊断，首先推导匝短故障数学模型及故障发生后产生的特征量，其中最直接特征量是短路电流以及故障时电压扰动量，实际匝短环路电流和故障电压扰动量无法直接测量，通过构造状态观测器提取电压扰动量。整个系统由三部分构成，分别是基于LESO电压扰动量观测模块、故障特征提取算法模块和故障诊断方法模块。本发明专利技术克服了背景技术中多个专利申请的计算缺陷，可以在现有TCU控制装置上实现在线计算，当电机发生匝间短路时能够进行实时保护，提高系统安全性；保证了电机匝间短路故障诊断的实时性和可靠性。可靠性。可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁电机匝间短路故障在线检测方法


[0001]本专利技术涉及永磁电机的故障检测领域，具体为一种永磁电机匝间短路故障在线检测方法。

技术介绍

[0002]永磁电机作为轨道交通系统重要核心部件，其可靠性将影响整个系统的性能。轨道交通牵引电机运行工况复杂多变，由于受轨面振动冲击、频繁的瞬时过载和冲击、潮湿高温环境等影响，容易使牵引电机发生故障。整个电机故障中匝间短路故障约占电机故障36％，但在出现严重匝间短路故障之前，会呈现出振动噪声、电磁谐波等一系列的劣化征兆。如果匝间短路故障能通过故障诊断技术及早发现，可以大幅提高轨道交通的安全性。
[0003]目前匝间短路故障检测方法主要基于大数据信号分析和基于深度学习及智能算法，这些信号分析和智能算法计算量比较大，实时性较差，不易实现在线故障诊断。比如：
①
专利CN101221206A通过对运行时电机绕组进行瞬时功率分析，采用一阶复高斯小波函数对故障前后瞬时功率畸变点进行故障特征提取，判断电机是否发生匝间短路短；
②
专利CN111208427A采用调用预设梯度提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁电机匝间短路故障在线检测方法，其特征在于：该方法在三个模块中实现，三个模块分别为LESO电压扰动量观测模块、故障特征提取算法模块和故障诊断方法模块，具体包括如下步骤：1)假设三相绕组中的A相绕组发生匝间短路，建立匝短后d、q轴电压方程如下：当B、C相发生故障，将式中所有θ分别变为(θ
‑
120
°
)或(θ+120
°
)；式中：其中，L
s0
，M
s0
自感与互感上的直流分量；L
s2
电感上正弦分量的幅值；η是短路匝数比，R
f
是短路电阻，L
d
是d轴电感，L
q
是q轴电感、R
s
是电机相电阻；ψ
f
为永磁体磁链的大小；θ为d轴与a轴轴线的夹角；p是微分运算符；给定电压指令u
d
和u
q
，转速为ω，则：u
an
＝u
a
‑
u
n
，u
an
是A相与星形连接电机实际中心点N之间的电压；将公式(2)代入得：2)观察公式(1)中和故障的有关的定义为电压扰动项，电压扰动项是匝间短路故障最直接的特征之一：
将公式(3)代入公式(4)中化简得到：式中，e
df
、e
qf
是d、q轴匝短后电压扰动量；η是短路匝数比，R
f
是短路电阻；L
d
、L
q
、R
s
是电机参数；β,δ1＝arctan(
‑
R
s
/ω(2L
d
‑
L
q
)),δ2＝arctan(
‑
ω(L<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张吉斌，赵芳，路瑶，杨高兴，丁志勇，张瑞峰，詹哲军，
申请(专利权)人：中车永济电机有限公司，
类型：发明
国别省市：