一种五相永磁电机驱动系统断相故障诊断方法技术方案

本发明专利技术公开了一种五相永磁电机驱动系统断相故障诊断方法，涉及故障诊断技术领域，解决了现有技术在进行五相永磁电机驱动系统断相故障诊断过程中，易受电机负载的影响，可靠性和鲁棒性差的技术问题；本发明专利技术对五相永磁电机的五相定子电流进行克拉克转换获取故障检测变量，根据故障检测变量判断五相永磁电机是否正常运行；当五相永磁电机运行异常时，对五相定子电流进行空间矢量分解变换得到两个空间电流矢量，进而构建故障诊断变量，实现故障相定位；本发明专利技术可以有效地实现五相永磁电机单相和两相断相故障检测和定位，且具有简单、可靠性高，鲁棒性强，成本低，易于实现的优点。易于实现的优点。易于实现的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种五相永磁电机驱动系统断相故障诊断方法


[0001]本专利技术属于故障诊断领域，涉及一种五相永磁电机驱动系统断相故障诊断技术，具体是一种五相永磁电机驱动系统断相故障诊断方法。

技术介绍

[0002]五相永磁电机相比于三相电机，具有更低的转矩脉动、更高的功率密度以及更强的容错能力，在许多行业都有广泛应用。同时，在电机长期运行期间，急需提高其可靠性与安全性，尤其在一些工作条件要求较高的场合，若有故障发生，可能导致其他部分二次故障，甚至会造成巨大的经济损失和安全事故。
[0003]现有的永磁电机驱动系统断相故障诊断方法。从信号角度考虑，可分为基于电压的故障诊断方法和基于电流的故障诊断方法；基于电流的故障诊断方法利用从定子电流中提取的故障特征量实现断相故障诊断；相较于基于电压的故障诊断方法，基于电流的故障方法不需要额外的传感器，具有简单、成本低、可靠性高等优势。但是现有的基于电流的故障诊断方法一般只能实现五相永磁电机驱动系统单相断路故障诊断，且易受电机负载的影响，可靠性和鲁棒性差。为此，本专利专利技术一种五相永磁电机驱动系统断相故障诊断方法。

技术实现思路

[0004]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五相永磁电机驱动系统断相故障诊断方法，用于解决现有技术在进行五相永磁电机驱动系统断相故障诊断过程中，易受电机负载的影响，可靠性和鲁棒性差的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的第一方面提供了一种五相永磁电机驱动系统断相故障诊断方法，包括：
[0006]S100：采集五相永磁电机的五相定子电流；
[0007]S200：对五相定子电流进行克拉克变换，得到基波电流分量和三次谐波电流分量；根据基波电流分量和三次谐波电流分量计算故障检测变量；
[0008]S300：将故障检测变量和设定阈值进行比较，判断五相永磁电机是否发生断相故障；是，则进行故障相定位；
[0009]S400：将五相定子电流通过空间矢量分解变换得到两个空间电流矢量，基于两个空间电流矢量构建故障诊断变量，实现故障相定位。
[0010]优选的，S200中所述对五相定子电流进行克拉克变化，得到基波电流分量和三次谐波电流分量，包括：
[0011]将五相定子电流分别标记为is1，is2，is3，is4，is5；
[0012]通过公式1和公式2得到基波电流分量iα、iβ以及三次谐波电流分量iα3、iβ3；其
中，公式1为公式2为
[0013]优选的，根据基波电流分量和三次谐波电流分量计算故障检测变量，包括：
[0014]通过公式3计算故障检测变量F
fault
；公式3为：其中，p为电机的极对数，Ω(t)为转子实时转速，且五相永磁电机开路故障时，故障检测变量大于0。
[0015]优选的，S400中所述将五相定子电流通过空间矢量分解变换得到两个空间电流矢量，包括：
[0016]通过公式将五相定子电流进行空间矢量分解，得到两个空间矢量电流；其中，ε＝1，3，i
η
为相电流，为第一平面内的电流矢量，为第三平面内的电流矢量。
[0017]优选的，S400中所述基于两个空间电流矢量构建故障诊断变量，包括：
[0018]将零序电流分量标记为i0；其中，
[0019]结合零序电流分量，用两个空间矢量电流表示电流i
η
，得到
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术对五相永磁电机的五相定子电流进行克拉克转换获取故障检测变量，根据故障检测变量判断五相永磁电机是否正常运行；当五相永磁电机运行异常时，对五相定子电流进行空间矢量分解变换得到两个空间电流矢量，进而构建故障诊断变量，实现故障相定位；本专利技术可以有效地实现五相永磁电机单相和两相断相故障检测和定位，且具有简单、可靠性高，鲁棒性强，成本低，易于实现的优点。
附图说明
[0021]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。
[0022]图1为本专利技术的原理步骤示意图；
[0023]图2为本专利技术的五相永磁电机拓扑图。
具体实施方式
[0024]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。
[0025]请参阅图1
‑
图2，本专利技术第一方面实施例提供了一种五相永磁电机驱动系统断相故障诊断方法，包括：
[0026]S100：采集五相永磁电机的五相定子电流；
[0027]S200：对五相定子电流进行克拉克变换，得到基波电流分量和三次谐波电流分量；根据基波电流分量和三次谐波电流分量计算故障检测变量；
[0028]S300：将故障检测变量和设定阈值进行比较，判断五相永磁电机是否发生断相故障；是，则进行故障相定位；
[0029]S400：将五相定子电流通过空间矢量分解变换得到两个空间电流矢量，基于两个空间电流矢量构建故障诊断变量，实现故障相定位。
[0030]在S200中本专利技术中对五相定子电流进行如公式1的克拉克变化，得到基波电流分量和三次谐波电流分量；具体包括：
[0031]将五相定子电流分别标记为is1，is2，is3，is4，is5；通过公式1和公式2得到基波电流分量iα、iβ以及三次谐波电流分量iα3、iβ3。
[0032]上述公式1为公式2为
[0033]在S300中，根据基波电流分量和三次谐波电流分量计算故障检测变量，包括：
[0034]通过公式3计算故障检测变量F
fault
；公式3为：其中，p为电机的极对数，Ω(t)为转子实时转速。五相永磁电机开路故障时，故障检测变量大于0，五相永磁电机正常运行时，故障检测变量为0，对应的设定阈值σi根据五相永磁电机的实际参数选取。
[0035]1)电机健康运行时
[0036]五相定子电流如公式4，公式4：结合公式1可得公式5，公式5
具体为：则计算得到故障检测变量为F
fault
＝0。
[0037]2)单相断相时(以A相为例)
[0038]五相定子电流如公式6，公式6：结合公式1可得公式7和公式8，公式7具体为：公式8具体为则计算得到故障检测变量为F
fault
＝0.118。
[0039]3)相邻两相断相时(以AB相断相为例)
[0040]五相定子电流如公式9，公式9：结合公式1可得公式10和公式11，公式10具体为：公式11具体为则计算得到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种五相永磁电机驱动系统断相故障诊断方法，其特征在于，包括：S100：采集五相永磁电机的五相定子电流；S200：对五相定子电流进行克拉克变换，得到基波电流分量和三次谐波电流分量；根据基波电流分量和三次谐波电流分量计算故障检测变量；S300：将故障检测变量和设定阈值进行比较，判断五相永磁电机是否发生断相故障；是，则进行故障相定位；S400：将五相定子电流通过空间矢量分解变换得到两个空间电流矢量，基于两个空间电流矢量构建故障诊断变量，实现故障相定位。2.根据权利要求1所述的一种五相永磁电机驱动系统断相故障诊断方法，其特征在于，S200中所述对五相定子电流进行克拉克变化，得到基波电流分量和三次谐波电流分量，包括：将五相定子电流分别标记为is1，is2，is3，is4，is5；通过公式1和公式2得到基波电流分量iα、iβ以及三次谐波电流分量iα3、iβ3；其中，公式1为公式2为3.根据权利要求1所述的一种五相永磁电机驱动系统断相故障诊断...

【专利技术属性】
技术研发人员：杭俊，曹凯，王伟，丁石川，田铮铮，李伟，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：