【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电机的故障诊断领域，尤其涉及一种基于零序电压的永磁电机驱动系统匝间短路故障诊断方法。
技术介绍
1、当电机匝间短路故障发生时，区别于健康状态会产生零序电压升高的现象。在普通三桥臂控制系统中，一般通过外加零序电阻网络、电压传感器方法获取零序电压，经济性、安全性值得考量。三相四桥臂系统区别于三相三桥臂控制系统，采用三维矢量控制替代原有的二维矢量控制，具有低电流谐波和高控制精度的优势。而且三相四桥臂控制系统因为采用三维矢量控制，相比三桥臂多出一个零序电流环，中性线电流为零序分量提供通道。
2、在电机的闭环控制系统运行的过程中，由于绕组过热以及绝缘损坏等情况容易导致出现绕组匝间短路。匝间短路故障是一种破坏性极强的故障，会导致短路回路中产生较大的涡流。如果这种故障没有被监测到并采取相应的措施，会导致永磁体退磁、单相接地短路或相间短路等故障，使电机的温度不断增加，最终导致电机完全损坏，因此需要及时地诊断匝间短路故障。
3、现阶段对电机匝间短路故障的诊断主要分为三种：基于解析模型的方法，基于信号处理的方法和基于神经网络的方法。基于信号处理的方法，利用信号处理方法对选择的信号进行分析从中找出反映电机故障的特征量。近年来，零序电压也被用于匝间短路故障诊断，它主要通过观察零序电压中基波分量来达到故障诊断的目的。现有的零序电压匝间短路故障诊断方法需要新增零序电阻网络和电压传感器，因而绝缘性能降低、经济成本升高，不能够满足高性能的电机驱动系统的需要。
技术实现思路
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2、技术方案：本专利技术基于零序电压的永磁电机驱动系统匝间短路故障诊断方法，包括步骤如下：
3、s1，重构零序电压，利用四桥臂控制系统三维矢量pwm新增的零序电流环中pi计算的零序电压参考值估计零序电压；
4、s2，采用低通滤波器滤波，滤除高频分量，得到滤波后的零序电压重构电压；
5、s3，通过信号的基波幅值提取算法，经过正交变换得到dq轴分量；对一个周期内的dq轴分量求和、取平均，并进行低通滤波，得到直流分量；再对dq轴分量取模，完成对零序电压基频分量的幅值进行提取；
6、s4，将零序电压幅值作为故障指标，判断匝间短路的故障发生、反映匝间短路的故障程度，完成电机匝间短路故障的诊断。
7、进一步，步骤s2中，滤波后的零序电压重构电压表示为：
8、
9、其中，θ是电角度，是零序电压初始相位角，u0ref为零序电压基频分量的幅值。
10、进一步，步骤s3中，经过正交变换后获得dq轴分量，计算公式如下：
11、
12、在一个周期内对dq轴分量求和、取平均值，并进行低通滤波，得到直流分量，计算公式如下：
13、
14、对dq轴直流分量取模，提取零序电压基频分量的幅值，计算公式如下：
15、
16、其中，ud为d轴电压，uq为q轴电压；vdl为d轴直流电压分量，vql为q轴直流电压分量。
17、进一步，步骤s4中，在发生匝间短路的三相永磁同步电机系统之中，电压方程的计算公式如下：
18、
19、其中，uan、ubn、ucn分别为电机定子的相电压，ia、ib、ic分别为电机定子的相电流，ea、eb、ec分别为电机定子三相反电动势，l、m、r分别是定子自感、定子互感和定子相电阻，μ是短路比，if是短路电流；
20、在发生匝间短路的三相永磁同步电机系统之中，电流方程的计算公式如下：
21、ia+ib+ic+in＝0
22、其中，in是四桥臂系统中性线电流；
23、忽略中性线电流的影响，发生匝间短路后，零序电压方程的计算公式如下：
24、
25、当匝间短路故障发生时，产生短路电流引起零序电压幅值增大，计算公式如下：
26、
27、其中，ωe是电机电角速度，u0为零序电压；u0.set是零序电压基波幅值，if是短路电流基波幅值,k是0到1之间实数值；
28、设定零序电压基波幅值阈值u0.set，当u0ref＞u0.set时，判断匝间短路故障发生。
29、本专利技术与现有技术相比，其显著效果如下：
30、1、在三相四桥臂永磁同步电机运行时，本专利技术利用零序电流环重构的零序电压实现匝间短路故障诊断；
31、2、本专利技术无需安装额外的传感器设备，利用电机驱动系统的现有运行监测量即可完成故障诊断；
32、3、本专利技术无需增设零序电阻网络辅助零序电压诊断，有利于提高电机运行过程中故障诊断的安全性；
33、4、本专利技术采用三相四桥臂控制系统兼具电机容错控制能力，有利于在故障诊断完成之后实现容错控制切换。
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1.一种基于零序电压的永磁电机驱动系统匝间短路故障诊断方法，其特征在于，包括步骤如下：
2.根据权利要求1所述基于零序电压的永磁电机驱动系统匝间短路故障诊断方法，其特征在于，步骤S2中，滤波后的零序电压重构电压表示为：
3.根据权利要求2所述基于零序电压的永磁电机驱动系统匝间短路故障诊断方法，其特征在于，步骤S3中，经过正交变换后获得dq轴分量，计算公式如下：
4.根据权利要求1所述基于零序电压的永磁电机驱动系统匝间短路故障诊断方法，其特征在于，步骤S4中，在发生匝间短路的三相永磁同步电机系统之中，电压方程的计算公式如下：
【技术特征摘要】
1.一种基于零序电压的永磁电机驱动系统匝间短路故障诊断方法，其特征在于，包括步骤如下：
2.根据权利要求1所述基于零序电压的永磁电机驱动系统匝间短路故障诊断方法，其特征在于，步骤s2中，滤波后的零序电压重构电压表示为：
3.根据权利要求2所述基于零序电压的永...
【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，王云滔，傅捷，崔佩娟，郑再平，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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