一种永磁同步电机局部退磁故障诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种永磁同步电机局部退磁故障诊断方法，涉及故障诊断分析技术领域，解决了现有技术在永磁同步电机局部退磁故障诊断过程中，灵敏度不高，稳定性较差，且容易受到电机工况波动影响的技术问题；本发明专利技术获取空载状态下健康电机的径向气隙磁密波形，采集在线状态下电机径向气隙磁密波形，并将空载状态下健康电机的径向气隙磁密波形与其作差获取差值信号；基于差值信号计算峭度，标记为故障特征值；根据故障特征值的大小判断永磁同步电机是否发生局部退磁故障；本发明专利技术中永磁同步电机的局部退磁故障辨识不受电机工况波动影响，鲁棒性好，灵敏度高，对极轻微局部退磁故障也极其敏感，能够识别早期退磁故障，避免电机故障进一步恶化。进一步恶化。进一步恶化。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机局部退磁故障诊断方法


[0001]本专利技术属于故障诊断分析
，具体是一种永磁同步电机局部退磁故障诊断方法。

技术介绍

[0002]永磁同步电机因其高效率、高功率密度和结构简单在风力涡轮机和电动汽车等领域中得到了极大的普及和广泛的应用。然而，在这些关键任务的应用中，由于电气、热、机械应力或环境条件等因素的影响，可能会发生局部退磁故障。局部退磁故障对机器的影响是非常强烈的，该故障会严重降低永磁电机的反电动势，还会导致气隙磁通密度、定子电流和电压以及转矩发生变化，导致电机严重不对称运行，造成非常高的维修换成本，甚至是毁灭性的系统故障。因此，需要一种稳定、可靠的局部退磁故障诊断方法，这有助于安排预防性维护以延长其使用寿命并避免机器故障。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本专利技术提出了一种永磁同步电机局部退磁故障诊断方法，用于解决现有技术在永磁同步电机局部退磁故障诊断过程中，灵敏度不高，稳定性较差，且容易受到电机工况波动影响的技术问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术的第一方面提供了一种永磁同步电机局部退磁故障诊断方法，对永磁同步电机局部退磁故障进行在线诊断，包括：
[0005]获取空载状态下健康电机的径向气隙磁密波形B
h
；h是healthy的缩写，作为下标；
[0006]采集在线状态下电机径向气隙磁密波形B，并将空载状态下健康电机的径向气隙磁密波形B
h
与其作差获取差值信号ΔB；其中，ΔB＝Bh
‑
B；
[0007]基于差值信号ΔB计算峭度K，并将峭度K标记为故障特征值；
[0008]根据故障特征值的大小判断永磁同步电机是否发生局部退磁故障。
[0009]优选的，通过霍尔传感器在电机某定子齿表面获取空载状态下健康电机的径向气隙磁密波形B
h
。
[0010]优选的，所述基于差值信号ΔB的峭度K，并将峭度K标记为故障特征值，包括：
[0011]根据公式获取差值信号ΔB的峭度K，将峭度K作为故障特征值；其中，B
i
为一个采样周期内采集到的径向气隙磁密波形离散序列点对应的磁密幅值，为各点磁密幅值的平均值，m为一个采样周期内采样的点数。
[0012]优选的，所述根据故障特征值的大小判断永磁同步电机是否发生局部退磁故障，包括：
[0013]当故障特征值K＞tK
h
时，则判定永磁同步电机发生局部退磁；其中，t为可靠系数，
且t∈[1.2，2]；K
h
为健康电机在不同负载下气隙磁密差值信号峭度值的最大值。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术中永磁同步电机的局部退磁故障辨识不受电机工况波动影响，鲁棒性好，灵敏度高，对极轻微局部退磁故障也极其敏感，能够识别早期退磁故障，避免电机故障进一步恶化。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本专利技术的方法步骤流程图
[0017]图2为本专利技术为n极永磁同步电机等效磁路图；
[0018]图3为本专利技术为n极永磁同步电机等效磁路简化图。
具体实施方式
[0019]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]请参阅图1，本专利技术第一方面实施例提供了一种永磁同步电机局部退磁故障诊断方法，对永磁同步电机局部退磁故障进行在线诊断，包括：
[0021]S101：获取空载状态下健康电机的径向气隙磁密波形B
h
；
[0022]S102：采集在线状态下电机径向气隙磁密波形B，并将空载状态下健康电机的径向气隙磁密波形B
h
与其作差获取差值信号ΔB；其中，ΔB＝B
h
‑
B；
[0023]S103：基于差值信号ΔB计算峭度K，并将峭度K标记为故障特征值；
[0024]S104：根据故障特征值的大小判断永磁同步电机是否发生局部退磁故障。
[0025]步骤S101中，通过嵌在定子齿表面的霍尔传感器获取空载状态下健康电机的径向气隙磁密波形B
h
。本步骤中，B
h
为永磁同步电机在空载状态下健康电机的径向气隙磁密波形，其具有唯一性。
[0026]测量不同工况下健康电机各极径向气隙磁密信号，分别与健康电机空载状态下气隙磁密信号作差后求其峭度值，其中最大值为K
h
。
[0027]本专利技术实施例以一个4对极36槽永磁同步电机单个永磁体(第1个永磁体)发生50％退磁的局部退磁故障为例。
[0028]永磁同步电机等效磁路中主要由电枢磁动势和永磁体磁动势两个激励源组成。由磁路的叠加定理，电机径向气隙磁密可分解为电枢绕组产生的径向气隙磁密和永磁体产生的径向气隙磁密，由此建立n对极永磁同步电机磁路模型如图2，仿真表明气隙磁密与永磁体产生的磁密几乎是线性变化，因此可忽略电枢磁动势的影响。又因为R
sy
和R
ry
均远小于R
a
，将R
sy
和R
ry
近似为0，得到简化磁路模型如图3所示。
[0029]其中R
stj
为定子齿磁阻，R
aj
为气隙磁阻，R
sy
和R
ry
分别为定子轭磁阻和转子轭磁阻，
R
pmj
为永磁体磁阻(j＝1，2，...，n)。健康电机的所有永磁体磁动势相等，第j条主磁路上永磁体磁动势可表示为F
j
＝(
‑
1)
j
‑1F
h
(F
h
是健康永磁体的磁动势，且F
h
＞0)，类比于节点电压法得：
[0030][0031]R
j
是第j条主磁路上的等效磁阻，F
xy
为节点x和y之间的磁势差，其表达式为：
[0032]R
j
＝R
stj
+R
aj
+R
pmj
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0033]将式(2)代入式(1)，健康电机的第j条主磁路的磁通为：
[0034][0035]当永磁同步电机发生单个永磁体(第1个永磁体)局部退磁故障本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机局部退磁故障诊断方法，其特征在于，包括：获取空载状态下健康电机的径向气隙磁密波形B
h
；采集在线状态下电机径向气隙磁密波形B，并将空载状态下健康电机的径向气隙磁密波形B
h
与其作差获取差值信号ΔB；其中，ΔB＝B
h
‑
B；基于差值信号ΔB计算峭度K，并将峭度K标记为故障特征值；根据故障特征值的大小判断永磁同步电机是否发生局部退磁故障。2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机局部退磁故障诊断方法，其特征在于，通过霍尔传感器获取空载状态下健康电机的径向气隙磁密波形B
h
。3.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机局部退磁故障诊断方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁石川，吴振兴，李亚，杭俊，李伟，张鹏，
申请(专利权)人：安徽大学绿色产业创新研究院，
类型：发明
国别省市：