永磁同步电机转子局部失磁的故障磁极在线定位方法技术

本申请涉及一种永磁同步电机转子局部失磁的故障磁极在线定位方法，该永磁同步电机内设置有至少一个探测线圈和转子位置传感器，方法包括：采集至少一个探测线圈的端口电压信号，并利用转子位置传感器采集多个转子位置信号；根据探测线圈的端口电压信号和多个转子位置信号识别永磁同步电机存在局部预设失磁故障时，确定永磁同步电机内每个磁极的编号，并计算每个磁极的特征值；根据磁极的编号确定每个磁极对应的故障磁极判据，并将每个磁极的特征值输入至每个磁极对应的故障磁极判据，得到故障磁极编号。由此，解决了在永磁同步电机发生局部失磁故障时，无法对故障磁极进行定位等问题，提高了永磁同步电机失磁故障的检测效率，减少停机检修时间。减少停机检修时间。减少停机检修时间。

【技术实现步骤摘要】
永磁同步电机转子局部失磁的故障磁极在线定位方法


[0001]本申请涉及电力系统主设备继电保护
，特别涉及一种永磁同步电机转子局部失磁的故障磁极在线定位方法。

技术介绍

[0002]永磁同步电机因其具有高功率密度、高效率、高可靠性和高转矩等优点，在新能源发电、电动汽车驱动、航空航天及轨道交通等各个领域中得到了越来越广泛的应用。永磁同步电机采用永磁体励磁，健康的永磁体是电机正常运行的必要条件，但在实际生产生活中，受电、热、机械应力和环境等因素的影响，永磁体可能会磁性减弱甚至完全失磁。永磁同步电机一旦发生不可逆的失磁故障，会严重影响电机的带载能力，而且长期故障运行还会因出现(多分支的)电枢电流增大引起发热、平均转矩减小而脉动转矩增大、机械振动加剧等不良影响，严重时甚至会烧毁永磁同步电机。
[0003]永磁同步电机失磁故障主要有两种类型：均匀失磁故障和局部失磁故障，其中前者指电机所有极下永磁体都发生了失磁故障且失磁程度都一样，这在电机实际运行中的发生概率非常小；更常见的是局部失磁故障，仅部分磁极发生了退磁，如果及早发现并对故障磁极进行在线定位，能避免失磁故障扩大到其它极的不可逆式严重后果并可以节约后续停机检修的时间和成本，尤其是对于极对数较多的永磁同步电机。
[0004]相关技术中，通过获取探测线圈的实际端口电压和永磁同步电机的运行转速，计算实际端口电压中的预定谐波分量的有效值，进而得到探测线圈的在线检测值，由此实现针对永磁同步电机失磁故障的监测和诊断技术。
[0005]然而，相关技术虽然可以实现永磁同步电机局部失磁故障的在线检测，但是无法对故障磁极进行定位，亟待解决。

技术实现思路

[0006]本申请提供一种永磁同步电机转子局部失磁的故障磁极在线定位方法、装置、电子设备及存储介质，以解决在永磁同步电机发生局部失磁故障时，无法对故障磁极进行定位等问题，提高了永磁同步电机失磁故障的检测效率，减少停机检修时间。
[0007]本申请第一方面实施例提供一种永磁同步电机转子局部失磁的故障磁极在线定位方法，所述永磁同步电机内设置有至少一个探测线圈和转子位置传感器，所述方法包括以下步骤：
[0008]采集所述至少一个探测线圈的端口电压信号，并利用所述转子位置传感器采集多个转子位置信号；
[0009]根据所述至少一个探测线圈的端口电压信号和所述多个转子位置信号识别所述永磁同步电机存在局部预设失磁故障时，确定所述永磁同步电机内每个磁极的编号，并计算所述每个磁极的特征值；
[0010]根据所述每个磁极的编号确定所述每个磁极对应的故障磁极判据，并将所述每个
磁极的特征值输入至所述每个磁极对应的故障磁极判据，得到故障磁极编号。
[0011]可选地，在一些实施例中，所述确定所述永磁同步电机内每个磁极的编号，包括：从单独在所述至少一个探测线圈中形成负磁链的多个磁极中确定任一磁极作为参考磁极；基于所述参考磁极，逆着转子旋转方向给所有磁极依次编号，得到所述每个磁极的编号；其中，所有偶数编号磁极均单独在所有探测线圈形成负磁链，所有奇数编号磁极均单独在所有探测线圈形成正磁链。
[0012]可选地，在一些实施例中，所述根据所述每个磁极的编号确定所述每个磁极对应的故障磁极判据，包括：
[0013]判断当前磁极的编号是否为偶数，
[0014]若所述当前磁极的编号为偶数，则所述故障磁极判据为：
[0015]若x
i
>x
th1
，则所述故障磁极编号为i，其中，x
i
为所述当前磁极的特征值，x
th1
为第一预设阈值，i所述当前磁极的编号；
[0016]若x
i
<
‑
x
th1
，则所述故障磁极编号为mod(i
‑
2,2P)，其中，P为极对数；
[0017]若x
i
>x
th1
且|x
i
|
‑
|x
i+2
|>x
th2
，则所述故障磁极编号为mod(i+2,2P)，其中，x
th2
为第二预设阈值；
[0018]若x
i
<
‑
x
th1
且|x
i
|
‑
|x
i
‑2|>x
th2
，则所述故障磁极编号为mod(i
‑
4,2P)。
[0019]可选地，在一些实施例中，在判断所述当前磁极的编号是否为偶数之后，还包括：
[0020]若所述当前磁极的编号不是偶数，则所述故障磁极判据为：
[0021]若x
i
<
‑
x
th1
，则所述故障磁极编号为i；
[0022]若x
i
>x
th1
，则所述故障磁极编号为mod(i
‑
2,2P)；
[0023]若x
i
<
‑
x
th1
且|x
i
|
‑
|x
i+2
|>x
th2
，则所述故障磁极编号为mod(i+2,2P)；
[0024]若x
i
>x
th1
且|x
i
|
‑
|x
i
‑2|>x
th2
，则所述故障磁极编号为mod(i
‑
4,2P)。
[0025]可选地，在一些实施例中，所述第一预设阈值和所述第二预设阈值分别为：
[0026]x
th1
＝K
th1
·
K
dem
·
K
·
N
·
Φ；
[0027]x
th2
＝K
th2
·
K
dem
·
K
·
N
·
Φ；
[0028]其中，x
th1
为第一预设阈值，x
th2
为第二预设阈值，K
th1
和K
th2
为可靠系数，K
dem
为失磁系数，K为放大系数，N为探测线圈串联匝数，Φ为正常永磁电机的每极磁通。
[0029]可选地，在一些实施例中，所述计算每个磁极的特征值，包括：
[0030]基于预设的特征值计算公式，计算所述每个磁极的特征值，其中，所述预设的特征值计算公式为：
[003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转子局部失磁的故障磁极在线定位方法，其特征在于，所述永磁同步电机内设置有至少一个探测线圈和转子位置传感器，其中，所述方法包括以下步骤：采集所述至少一个探测线圈的端口电压信号，并利用所述转子位置传感器采集多个转子位置信号；根据所述至少一个探测线圈的端口电压信号和所述多个转子位置信号识别所述永磁同步电机存在局部预设失磁故障时，确定所述永磁同步电机内每个磁极的编号，并计算所述每个磁极的特征值；以及根据所述每个磁极的编号确定所述每个磁极对应的故障磁极判据，并将所述每个磁极的特征值输入至所述每个磁极对应的故障磁极判据，得到故障磁极编号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述永磁同步电机内每个磁极的编号，包括：从单独在所述至少一个探测线圈中形成负磁链的多个磁极中确定任一磁极作为参考磁极；基于所述参考磁极，逆着转子旋转方向给所有磁极依次编号，得到所述每个磁极的编号；其中，所有偶数编号磁极均单独在所有探测线圈形成负磁链，所有奇数编号磁极均单独在所有探测线圈形成正磁链。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述每个磁极的编号确定所述每个磁极对应的故障磁极判据，包括：判断当前磁极的编号是否为偶数，若所述当前磁极的编号为偶数，则所述故障磁极判据为：若x
i
>x
th1
，则所述故障磁极编号为i，其中，x
i
为所述当前磁极的特征值，x
th1
为第一预设阈值，i所述当前磁极的编号；若x
i
<
‑
x
th1
，则所述故障磁极编号为mod(i
‑
2,2P)，其中，P为极对数；若x
i
>x
th1
且|x
i
|
‑
|x
i+2
|>x
th2
，则所述故障磁极编号为mod(i+2,2P)，其中，x
th2
为第二预设阈值；若x
i
<
‑
x
th1
且|x
i
|
‑
|x
i
‑2|>x
th2
，则所述故障磁极编号为mod(i
‑
4,2P)。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在判断所述当前磁极的编号是否为偶数之后，还包括：若所述当前磁极的编号不是偶数，则所述故障磁极判据为：若x
i
<
‑
x
th1
，则所述故障磁极编号为i；若x
i
>x
th1
，则所述故障磁极编号为mod(i
‑
2,2P)；若x
i
<
‑
x
th1
且|x
i
|
‑
|x
i+2
|>x
th...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫毅，孙宇光，王一帆，郑泽东，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：