本发明专利技术提供一种电机匝间短路故障诊断系统、方法和新能源汽车，高频检测信号及电源驱动电压输入至电机绕组；采集并储存所述电机绕组输出的三相电流信号后，提取所述三相电流信号的高频电流分量；根据所述三相高频电流分量的均方根、所述三相高频电流分量均方根之比和故障指标的大小判断电机是否发生故障及电机故障程度。通过耦合式高频信号注入和对电机电流进行高频分析，实现对无刷直流电机绕组匝间短路故障的准确检测与识别。且此方法不受电机运行状态的影响，大大提高了无刷直流电机匝间故障诊断的可靠性。同时，耦合注入的方式减小了高频信号产生的响应电流和电磁转矩，不会对电机的正常运行产生干扰，保障了电机的稳定运行。行。行。
【技术实现步骤摘要】
一种电机匝间短路故障诊断系统、方法和新能源汽车
[0001]本专利技术属于电机故障诊断领域，涉及一种电机匝间短路故障诊断系统、方法和新能源汽车。
技术介绍
[0002]无刷直流电机因其结构简单、高效节能成为发展新能源电动汽车的重要选择，又因其具有方便维修、调速范围广、使用寿命长等优点，被广泛应用于各类工业领域。因此，作为新能源电动汽车的主要动力和执行部件，无刷直流电机的稳定运行将直接决定车辆运行过程的安全性及可靠性。无刷直流电机在长期运行过程中容易发生各类故障，从而影响电机和整车系统的安全运行。为了确保新能源电动汽车的安全、可靠和高效运行，对这些电机中可能出现的故障进行及时和准确的诊断是非常有必要的。
[0003]绕组匝间短路故障是无刷直流电机常见的故障类型之一，它通常是由于绕组的绝缘老化、电机工作时的热应力、机械振动或使用条件不当等原因引起的。匝间短路故障会导致电机绕组之间产生异常的电流流动，进而降低电机的效率且增加能量损耗，最终导致电机无法正常工作。
[0004]为了提高新能源电动车辆动力装置的可靠性和工作效率，准确诊断和及时修复无刷直流电机绕组匝间短路故障至关重要。目前，针对无刷直流电机的故障诊断方法主要包括电流分析、电压分析和振动分析等。然而，传统的无刷直流电机故障诊断方法存在一些局限性。首先，传统方法往往只能检测到单相绕组匝间短路故障，对于多相故障的检测能力较弱。其次，传统方法对于故障程度和故障相位的识别能力有限，难以准确判断故障的严重程度和位置。此外，传统方法对于电机运行状态的依赖较强，转速和负载的变化可能会影响故障的诊断结果，降低了诊断的可靠性。
技术实现思路
[0005]本专利技术提供一种电机匝间短路故障诊断系统、方法和新能源汽车，在不受转速和负载变化的影响的基础下，实现多相绕组匝间短路故障的准确检测和识别。
[0006]本专利技术提供一种电机匝间短路故障诊断系统，包括：高频信号发生电路、耦合电路、信号采集电路和信号处理单元；
[0007]所述高频信号发生电路输出高频检测信号至所述耦合电路；
[0008]所述耦合电路将所述高频检测信号耦合至电机绕组；
[0009]所述信号采集电路采集并储存所述电机绕组输出的三相电流信号后，提取所述三相电流信号的高频电流分量；
[0010]所述信号处理单元计算三相高频电流分量的均方根以及所述三相高频电流分量的均方根之比；
[0011]根据所述三相高频电流分量的均方根和所述三相高频电流分量均方根之比判断发生故障的电机绕组相位以及各相位的故障程度，根据所述故障指标的大小判断电机是否
发生故障及电机故障程度。
[0012]进一步的，还包括逆变器；所述逆变器包括由IGBT组成的三相全桥电路；
[0013]所述逆变器将直流电压信号通过两两导通的方式输入至电机，为电机供电；
[0014]所述逆变器还根据所述电机反馈的转子位置信号调整输入至所述电机的驱动电压信号。
[0015]进一步的，电机的任一相绕组上均串联一电阻和一电感；检测电阻并联在任一所述电感的两端，通过调整所述检测电阻的大小以设置电机不同短路匝数比；
[0016]耦合电容与所述绕组相连，将所述高频检测信号耦合至电机绕组上。
[0017]进一步的，所述信号采集电路包括采集装置、滤波器和采样电路；
[0018]所述采集装置采集并储存所述电机正常运行或故障运行状态下的三相电流信号；
[0019]所述滤波器对所述三相电流信号进行滤波，并将三相电流信号传递至所述采样电路，所述采样电路提取三相电流信号的高频电流分量。
[0020]本专利技术还提供一种电机匝间短路故障诊断方法，采用上述的电机匝间短路故障诊断系统，所述方法包括：
[0021]以所述高频电流分量为基准计算三相高频电流分量的均方根和所述三相高频电流分量的均方根之比，以所述三相高频电流分量的均方根之比为基准计算故障指标；
[0022]根据所述三相高频电流分量的均方根和所述三相高频电流分量均方根之比判断发生故障的电机绕组相位以及各相位的故障程度，根据所述故障指标的大小判断电机是否发生故障及电机故障程度。
[0023]进一步的，当任一电机绕组匝间发生故障，其余电机绕组匝间正常运行时；
[0024]发生故障的匝间的高频电流分量的均方根为；
[0025]正常运行的匝间的高频电流分量的均方根为；
[0026]其中，I
a,rms
为发生故障的a相匝间的高频电流分量，I
b,rms
和I
c,rms
为正常运行的b相和c相匝间的高频电流分量，U为交流电压信号，ω为电机角速度，L
s
为定子绕组电感；
[0027]三相高频电流分量的均方根之比分别为：，，；
[0028]其中，K
ab
为a相匝间和b相匝间的高频电流分量的均方根之比，K
bc
为b相匝间和c相匝间的高频电流分量的均方根之比；K
ca
为c相匝间和a相匝间的高频电流分量的均方根之比。
[0029]进一步的，所述故障指标的计算方法为：，其中，，F为所述故障指标。
[0030]进一步的，当所述电机绕组匝间发生故障时，所述故障指标大于第一阈值，根据所述故障指标大于第一阈值的程度判断所述故障程度；
[0031]当所述电机绕组匝间正常运行时，所述故障指标等于第一阈值。
[0032]进一步的，当任一电机绕组匝间发生故障，其余电机绕组匝间正常运行时，故障相与非故障相的高频电流分量的均方根比值偏离第二阈值，且故障相的高频电流分量的均方根值大于非故障相的高频电流分量的均方根值；
[0033]当任一电机绕组匝间正常运行，其余电机绕组匝间发生故障时，若故障程度不相同，则所述三相高频电流分量的均方根比值均偏离第二阈值，若两相故障程度相同，则故障相之间的高频电流分量的均方根比值等于第二阈值。
[0034]本专利技术还提供一种新能源汽车，采用上述的电机匝间短路故障诊断系统。
[0035]相比于现有技术，本专利技术至少具有以下技术效果:
[0036]本专利技术通过采用高频信号发生电路输出高频检测信号至所述耦合电路，耦合电路将高频检测信号及电源驱动电压输入至电机绕组，通过耦合注入的方式，在提高检测信号频率的同时，大幅降低了检测信号的幅值，从而减小了高频信号产生的响应电流和电磁转矩，不会对电机的正常运行产生干扰。所述信号采集电路采集并储存电机的三相电流信号后，提取三相电流信号的高频电流分量，实现对多项电机绕组匝间短路故障的检测与识别，且检测过程不受转速和负载变化的影响。
附图说明
[0037]图1为本专利技术实施例一中电机匝间短路故障诊断系统的结构示意图；
[0038]图2为本专利技术实施例一中电机绕组的结构示意图。
具体实施方式
[0039]下面将结合示意图对本专利技术的一种电机匝间短路故障诊断系统本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电机匝间短路故障诊断系统，其特征在于，包括：高频信号发生电路、耦合电路、信号采集电路和信号处理单元；所述高频信号发生电路输出高频检测信号至所述耦合电路；所述耦合电路将所述高频检测信号耦合至电机绕组；所述信号采集电路采集并储存所述电机绕组输出的三相电流信号后，提取所述三相电流信号的高频电流分量；所述信号处理单元计算三相高频电流分量的均方根以及所述三相高频电流分量的均方根之比；根据所述三相高频电流分量的均方根和所述三相高频电流分量均方根之比判断发生故障的电机绕组相位以及各相位的故障程度，根据所述故障指标的大小判断电机是否发生故障及电机故障程度。2.如权利要求1所述的电机匝间短路故障诊断系统，其特征在于，还包括逆变器；所述逆变器包括由IGBT组成的三相全桥电路；所述逆变器将直流电压信号通过两两导通的方式输入至电机，为电机供电；所述逆变器还根据所述电机反馈的转子位置信号调整输入至所述电机的驱动电压信号。3.如权利要求1所述的电机匝间短路故障诊断系统，其特征在于，电机的任一相绕组均等效为一电阻、一电感和一反电动势串联；检测电阻并联在任一所述绕组的两端，通过调整所述检测电阻的大小设置电机不同短路匝数比；耦合电容与所述绕组相连，将所述高频检测信号耦合至电机绕组上。4.如权利要求1所述的电机匝间短路故障诊断系统，其特征在于，所述信号采集电路包括采集装置、滤波器和采样电路；所述采集装置采集并储存所述电机正常运行或故障运行状态下的三相电流信号；所述滤波器对所述三相电流信号进行滤波，并将三相电流信号传递至所述采样电路，所述采样电路提取三相电流信号的高频电流分量。5.一种电机匝间短路故障诊断方法，采用如权利要求1
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4中的任一项所述的电机匝间短路故障诊断系统，其特征在于，所述方法包括步骤：高频检测信号输入至电机绕组；采集并储存所述电机绕组输出的三相电流信号后，提取所述三相电流信号的高频电流分量；以所述高频电流分量为基准计算三相高频电流分量的均方根和所述三相高频电流分量的均方根之比，以所述三相高频电流分量的均方根之比为基准计算故障指标；根据所述三相高频电流分量的均方根和所述三相高频电流...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹文平，王慧，胡存刚，吴振宇，周发堂，席浩天，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：
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