一种区分永磁同步电机定子绕组故障类型的方法技术

本发明专利技术公开了一种区分永磁同步电机定子绕组故障类型的方法，用于解决永磁同步电机定子绕组故障诊断和故障类型区分的问题。其技术方案是：首先利用坐标变换理论计算零序电压中基波幅值和初相位、零序电压中三次谐波的幅值和三相相电流基波的初相位。其次，判断是否有定子绕组故障：如果Fs>thr，则有定子绕组故障，并且判断故障类型和故障相；否则，没有定子绕组故障。最后，判断故障类型和故障相：在定子绕组故障情况下，根据零序电压中基波的初相位和三相相电流基波的初相位的差来判断故障类型和故障相。本发明专利技术计算简单，易于实现，不仅能实时地诊断定子绕组故障，而且还能区分定子绕组故障类型和故障相。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，用于解决永磁同步电机定子绕组故障诊断和故障类型区分的问题。其技术方案是：首先利用坐标变换理论计算零序电压中基波幅值和初相位、零序电压中三次谐波的幅值和三相相电流基波的初相位。其次，判断是否有定子绕组故障：如果Fs>thr，则有定子绕组故障，并且判断故障类型和故障相；否则，没有定子绕组故障。最后，判断故障类型和故障相：在定子绕组故障情况下，根据零序电压中基波的初相位和三相相电流基波的初相位的差来判断故障类型和故障相。本专利技术计算简单，易于实现，不仅能实时地诊断定子绕组故障，而且还能区分定子绕组故障类型和故障相。【专利说明】
本专利技术属于故障诊断
，尤其是。
技术介绍
永磁同步电机(Permanentmagnet synchronous machine, PMSM)具有功率密度高、效率高、转矩惯量比大、调速范围宽等优点。近年来，在风力发电、升降机驱动等大功率以及电动汽车和数控机床等高新能应用场合得到了广泛关注和使用。永磁同步电机工作时，具有复杂的机电能量转换过程，在长期运行中，受负载工况和运行环境的影响，某些部件会逐渐失效或损坏。它的典型故障部件包括定子绕组、变换器、电机轴承以及控制系统的关键传感器等，其中电机中38%的故障是由定子绕组引起的。在定子绕组故障中，以定子绕组不对称和匝间短路故障最为常见。当发生早期的不平衡故障时，电机仍然可继续运行，但若不能及时检测而导致故障严重程度加剧，会引起电机转速等产生震荡。当电机的定子绕组发生匝间短路会在短路回路中产生大量的涡流，如果这种故障在初期没有被检测到，故障就会加重，就会导致接地短路或相与相之间的短路，使电机的温度不断增加，最后导致电机完全损坏。因此，需要及时地诊断永磁同步电机的定子绕组故障，并且能够区分故障类型和故障相。目前，已经提出了一些方法来诊断永磁同步电机的定子绕组不对称故障或匝间短路故障，其中最常用方法是基于定子电流信号的分析方法等。但是这种故障诊断方法存在一定的不足，一方面是定子绕组不对称故障和匝间短路故障对定子电流的造成的影响基本相同，都会导致电流中出现负序电流和三次谐波，这种方法可以诊断出这两种故障，但是不能区分出是哪一种故障类型和判断出故障相；另一方面常用的信号分析技术有快速傅里叶变换(Fast Fo urier Transform, FFT)、短时傅里叶变换(Short-Time FourierTransform, STFT)、Wigner_Ville分布(Wigner-Ville Distribution, WVD)、小波变换、经验模态分解(Empirical Mode Distribution, EMD)和阶比分析等,这些信号分析技术的计算量比较大，不易进行实时地故障诊断。专利内容专利技术目的:为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供，该方法不仅能诊断定子绕组故障，而且还能诊断故障类型和故障相；该方法计算简单，易于实现，可以实时地诊断定子绕组故障。技术方案:为实现上述目的，本专利技术采用的方案为:，包括如下步骤:(I)利用坐标变换理论计算零序电压V"中基波幅值V1和初相位Q1、零序电压V0,m中三次谐波的幅值V3，三相相电流基波的初相位Θ a，Θ b，Θ。，零序电压V。，中基波的初相位与短路电流基波的初相位的差σ ;(2)判断是否有定子绕组故障:如果零序电压\_?中基波幅值V1与零序电压Vtlm中三次谐波的幅值V3的比值Fs大于第一阈值thr，即【权利要求】1.，其特征在于:该方法的步骤为: (1)利用坐标变换理论计算零序电压\m中基波幅值V1和初相位Θ1、零序电压Vc^m中三次谐波的幅值v3，三相相电流基波的初相位Θ a，Θ b，Θ。，零序电压Vtlni中基波的初相位与短路电流基波的初相位差σ ; (2)判断是否有定子绕组故障:如果零序电压Vtlm中基波幅值V1与零序电压\m中三 次谐波的幅值V3的比值Fs大于第一阈值thr，即: 2.根据权利要求1所述的，其特征在于:所述步骤(1)利用坐标变换理论计算零序电压\m中基波的幅值和初相位幅值和相位，其方法为: 3.根据权利要求1所述的，其特征在于:第一阈值thr，第二阈值Θ thr和第三阈值θ 确定方法分别为: 对于第一阈值thr，首先在永磁同步电机正常工作情况下，记录下零序电压Vtlm中基波幅值V1与零序电压Vtlm中三次谐波的幅值V3的比值Fs在不同工作点的值，然后将其设置为第一阈值thr，最后把这些设定好的阈值保存在表格中，在故障诊断的时候进行调用；对于第二阈值Θ thl.，将其设置为2 ； 对于第三阈值，将其设置为20。【文档编号】G01R31/06GK103487719SQ201310425524【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2013年9月17日 【专利技术者】张建忠, 杭俊, 程明 申请人:东南大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种区分永磁同步电机定子绕组故障类型的方法，其特征在于：该方法的步骤为：（1）利用坐标变换理论计算零序电压V0,m中基波幅值V1和初相位θ1、零序电压V0,m中三次谐波的幅值V3，三相相电流基波的初相位θa，θb，θc，零序电压V0,m中基波的初相位与短路电流基波的初相位差σ；（2）判断是否有定子绕组故障：如果零序电压V0,m中基波幅值V1与零序电压V0,m中三次谐波的幅值V3的比值Fs大于第一阈值thr，即则有定子绕组故障，并且判断故障类型和故障相；否则，没有定子绕组故障；（3）判断故障类型和故障相：在定子绕组故障情况下，根据零序电压V0,m中基波的初相位和三相相电流基波的初相位的差σ来判断故障类型和故障相，如果180?θthr≤|θ1?θa|≤180+θthr，θthr为第二阈值，则A相绕组发生不平衡，即FlagA=1；如果180?θthr≤|θ1?θb|≤180+θthr，则B相绕组发生不平衡，即FlagB=1；如果180?θthr≤|θ1?θc|≤180+θthr，则C相绕组发生不平衡，即FlagC=1；如果|θ1?θa|≤σ+θcom，θcom为第三阈值，则A相绕组发生匝间短路，即FlagA=2；如果|θ1?θb|≤σ+θcom，则B相绕组发生匝间短路，即FlagB=2；否则，C相绕组发生匝间短路，即FlagC=2。FDA0000383079210000011.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张建忠，杭俊，程明，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：