本申请提供了一种用于电机定子绕组的故障诊断装置、电机控制器、整车控制器，故障诊断装置包括：采样单元、存储单元、处理单元和输出单元。其中，采样单元用于获取三相定子绕组的电压信号和电流信号，存储单元用于存储所述采样单元获取的定子绕组的电压信号和电流信号，处理单元用于根据三相定子绕组的电压信号和电流信号分别确定三相定子绕组的等效阻抗，并根据三相定子绕组的等效阻抗确定三相定子绕组的故障诊断结果，输出单元用于输出至少一相定子绕组的故障诊断结果。故障诊断装置对电机三相定子绕组的诊断机理清晰，根据电压信号和电流信号进行判断的灵敏度高，能够在早期检测出三相定子绕组的故障，从而可以进一步保证车辆的安全。辆的安全。辆的安全。
【技术实现步骤摘要】
一种用于电机定子绕组的故障诊断装置、电机控制器
[0001]本申请涉及电力电子
，尤其涉及一种用于电机定子绕组的故障诊断装置。
技术介绍
[0002]电机是电动汽车、轨道交通、风力发电等应用场合的核心部件，运行中的电机通常处于强振动、高温等恶劣工况，电机定子绕组长期处于多种应力的作用下容易出现故障，定子绕组故障包括绕组开路和绕组短路。现有技术中通常通过停机人工诊断或者基于对定子绕组的振动或温度采样进行诊断。然而，上述诊断方法均存在早期故障难以发现、需要引入额外检测设备以及不能精确定位到故障相定子绕组和量化各相故障程度的问题。
技术实现思路
[0003]本申请提供一种用于电机定子绕组的故障诊断装置、电机控制器、整车控制器、动力总成及电动车辆，无需改动电机内部结构，且可以实现电机定子绕组的实时故障诊断以及实现定子绕组故障类型判断和各相故障程度判断。
[0004]下面从不同的方面介绍本申请，应理解的是，下面的不同方面的实施方式和有益效果可以互相参考。
[0005]第一方面，本申请提供了一种用于电机定子绕组的故障诊断装置，电机包括三相定子绕组，故障诊断装置包括：采样单元、存储单元、处理单元和输出单元。其中，采样单元用于获取三相定子绕组的电压信号和电流信号，存储单元用于存储所述采样单元获取的定子绕组的电压信号和电流信号，处理单元用于根据三相定子绕组的电压信号和电流信号分别确定三相定子绕组的等效阻抗，并根据三相定子绕组的等效阻抗确定三相定子绕组的故障诊断结果，输出单元用于输出至少一相定子绕组的故障诊断结果。故障诊断装置对电机三相定子绕组的诊断机理清晰，根据电压信号和电流信号进行判断的灵敏度高，能够在早期检测出三相定子绕组的故障，从而可以进一步保证车辆的安全。
[0006]结合第一方面，在一种可能的实现方式中，故障诊断装置根据三相定子绕组的等效阻抗确定三相定子绕组的故障诊断结果，包括根据三相定子绕组的等效阻抗与基准阻抗的幅值关系确定三相定子绕组的故障诊断结果，所述基准阻抗为定子绕组处于健康状态的阻抗。
[0007]等效阻抗的求解可以通过时域的计算方式，也可以通过频域的计算方式。在确定三相定子绕组的等效阻抗后，通过分析算法对所述三相定子绕组的等效阻抗的幅值与基准阻抗的幅值进行比对，进而确定三相定子绕组的故障诊断结果。针对U、V、W三相定子绕组中某一确定相定子绕组，所述等效阻抗的幅值减去基准阻抗的幅值，若相减结果大于设定的第一阈值，则判断该相定子绕组发生故障，且故障类型为绕组开路；或者，所述等效阻抗的幅值除以基准阻抗的幅值，若相除结果大于设定的第二阈值，则判断该相定子绕组发生故障，且故障类型为绕组开路。若某一确定相定子绕组的等效阻抗的幅值为0或接近为0，则判
断该相定子绕组发生故障，且故障类型为绕组短路。其中，所述基准阻抗为定子绕组处于健康状态的阻抗，是电机或动力总成出厂检测时三相定子绕组的固定参数，可以根据电机正常运行时的电压信号和电流信号确定。采用该故障诊断装置的诊断机理清晰且可操作性强，可以精确定位到故障相定子绕组和故障类型。
[0008]结合第一方面，在另一种可能的实现方式中，电机用于与电机控制器(Motor Control Unit,MCU)相连，处理单元还用于根据所述电机控制器的运行数据确定三相定子绕组的电压信号，所述电机控制器的运行数据包括PWM信号、死区电压和母线电压。PWM信号根据电机控制器的三相桥臂的占空比确定，电机控制器的三相桥臂的死区电压与死区时间、三相桥臂的开关管参数和三相桥臂的工作状态有关，可由简单计算得到也可由查标定表得到。采用根据电机控制器的运行数据确定电机三相定子绕组的电压信号的方式，可以减少相应的电压传感器的安装，进而达到降低成本的目的。
[0009]在一种可能的实现方式中，输出单元输出的至少一相所述定子绕组的故障诊断结果，包括以下情况中的一种或多种：故障相、故障类型以及故障程度，其中，故障类型包括绕组开路或绕组短路，所述故障程度包括[0,1]、百分比或高中低分级。故障诊断装置用于基于故障诊断值范围与故障等级之间的多组对应关系，根据故障诊断值确定定子绕组的故障程度或故障等级，从而实现诊断结果精细的效果。
[0010]故障诊断装置对电机三相定子绕组的诊断机理清晰，根据电压信号和电流信号进行判断的灵敏度高，能够在早期检测出三相定子绕组的故障，从而可以进一步保证车辆的安全。
[0011]第二方面，本申请提供一种电机控制器，电机控制器与电机相连接，用于为电机的U、V、W三相定子绕组进行故障诊断。电机控制器具体用于获取三相定子绕组的电压信号，获取三相定子绕组的电流信号，根据三相定子绕组的电压信号和电流信号分别确定三相定子绕组的等效阻抗，根据三相定子绕组的等效阻抗确定三相定子绕组的故障诊断结果。利用电机控制器作为电机三相定子绕组的故障诊断主体，无需拆机、无需改动电机内部结构、无需增加额外的信号检测装置和故障诊断装置，通用性好。并且充分考虑到了闭环控制的影响，可完全兼容现有的电机控制算法，诊断精度高，从而可以保证车辆安全。
[0012]结合第二方面，在一种可能的实现方式中，电机控制器根据三相定子绕组的等效阻抗确定三相定子绕组的故障诊断结果，包括根据所述三相定子绕组的等效阻抗与基准阻抗的幅值关系确定三相定子绕组的故障诊断结果，其中，基准阻抗为三相定子绕组处于健康状态的阻抗。电机控制器对电压信号和电流信号进行时域的计算方式或频域的计算方式，分别求得三相定子绕组的等效阻抗。将求解得到的U、V、W三相定子绕组的等效阻抗的幅值与基准阻抗的幅值进行比对，进而确定三相定子绕组的故障诊断结果。
[0013]在一种可能的实现方式中，电机控制器获取三相定子绕组的电压信号，包括根据电机控制器的运行数据确定三相定子绕组的电压信号，所述电机控制器的运行数据包括PWM信号、死区电压和母线电压。电机控制器可以通过电压传感器和电流传感器实时采样三相定子绕组的电压信号和电流信号，所述电压传感器和电流传感器部署在电机控制器中；或者，三相定子绕组的电压信号和电流信号也可以不通过电压传感器和电流传感器测量，而是根据电机控制器的运行数据确定，从而可以减少相应的电压传感器的安装，达到降低成本的目的。
[0014]在一种可能的实现方式中，电机控制器获取三相定子绕组的电流信号，包括获取三相定子绕组中任意两相定子绕组的电流信号，并根据基尔霍夫电流定律确定剩余一相定子绕组的电流信号。采用该方式可以减少相应的电流传感器的安装，从而节约成本。
[0015]在一种可能的实现方式中，电机控制器还用于存储获取的三相定子绕组的电压信号和电流信号。电机控制器将获取到的U、V、W三相定子绕组的电压信号和电流信号，存储在电机控制器的板端，所述板端用于存储连续时间序列的电压信号和电流信号。板端存储具有处理速度快、响应及时的优点。
[0016]在一种可能的实现方式中，电机控制器中根据存储的三相定子绕组的电压信号和电流信号进行分析，得出U、V、W三相定子绕组的故障诊断结果。电机控制器中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于电机定子绕组的故障诊断装置，其特征在于，所述电机包括三相定子绕组，所述故障诊断装置包括：采样单元，所述采样单元用于获取所述三相定子绕组的电压信号和电流信号；存储单元，所述存储单元用于存储所述采样单元获取的所述定子绕组的电压信号和电流信号；处理单元，所述处理单元用于根据所述三相定子绕组的电压信号和电流信号分别确定所述三相定子绕组的等效阻抗，并根据所述三相定子绕组的等效阻抗确定所述三相定子绕组的故障诊断结果；输出单元，所述输出单元用于输出至少一相所述定子绕组的故障诊断结果。2.根据权利要求1所述的故障诊断装置，其特征在于，所述根据所述三相定子绕组的等效阻抗确定所述三相定子绕组的故障诊断结果，包括：根据所述三相定子绕组的等效阻抗与基准阻抗的幅值关系确定所述三相定子绕组的故障诊断结果，所述基准阻抗为所述三相定子绕组处于健康状态的阻抗。3.根据权利要求1或2所述的故障诊断装置，其特征在于，所述电机用于与电机控制器相连，所述处理单元还用于根据所述电机控制器的运行数据确定所述定子绕组的电压信号，所述电机控制器的运行数据包括PWM信号、死区电压和母线电压。4.根据权利要求1至3任一项所述的故障诊断装置，其特征在于，所述输出单元输出的至少一相所述定子绕组的故障诊断结果，包括以下情况中的一种或多种：故障相、故障类型以及故障程度，其中，所述故障类型包括绕组开路或绕组短路，所述故障程度包括[0,1]、百分比或高中低分级。5.一种电机控制器(Motor Control Unit,MCU)，其特征在于，所述电机控制器用于电机三相定子绕组的故障诊断，所述电机控制器具体用于：获取所述三相定子绕组的电压信号；获取所述三相定子绕组的电流信号；根据所述三相定子绕组的电压信号和电流信号分别确定所述三相定子绕组的等效阻抗；根据所述三相定子绕组的等效阻抗确定所述三相定子绕组的故障诊断结果。6.根据权利要求5所述的电机控制器，其特征在于，所述根据所述三相定子绕组的等效阻抗确定所述三相定子绕组的故障诊断结果，包括：根据所述三相定子绕组的等效阻抗与基准阻抗的幅值关系确定所述三相定子绕组的故障诊断结果，所述基准阻抗为所述三相定子绕组处于健康状态的阻抗。7.根据权利要求5或6所述的电机控制器，其特征在于，所述获取所述三相定子绕组的电压信号，包括：根据所述电机控制器的运行数据确...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈晶，唐杰，李文达，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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