[发明专利]一种表贴式永磁同步电机匝间短路故障诊断方法在审

申请号：	201710589692.1	申请日：	2017-07-07
公开（公告）号：	CN107367691A	公开（公告）日：	2017-11-21
发明（设计）人：	薛晓明;时倩	申请（专利权）人：	常州信息职业技术学院
主分类号：	G01R31/34	分类号：	G01R31/34;G01R31/02
代理公司：	暂无信息	代理人：	暂无信息
地址：	213164 江***	国省代码：	江苏;32
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摘要：
搜索关键词：	一种表贴式永磁同步电机短路故障诊断方法
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【说明书】：

技术领域

本发明属于故障诊断技术领域，尤其涉及一种表贴式永磁同步电机匝间短路故障诊断方法。

背景技术

随着稀土永磁材料、新型大功率电子器件、微处理器以及空间矢量脉宽调制技术(Space Vector Pulse Width Module，SVPWM)的发展，表贴式永磁同步电机(Surface Mounted Permanent Magnet Synchronous Motor，SPMSM)因结构简单、高效率、高功率密度和高转矩密度等优点在各种领域得到了广泛的应用。但振动、温度、湿度、污染、过载等工作环境都有可能导致电机定子绕组绝缘降低，从而产生匝间短路。如果不能及早发现并做出相应的处理措施，故障将会扩大成更严重的相间短路故障或对地短路故障等，造成电机损坏。因此及早诊断出电机匝间短路故障并发出警告，对保障电机安全运行和减少经济损失具有重大意义。目前诊断表贴式永磁同步电机匝间短路故障最常用的方法主要有两种：一是通过对定子电流进行信号分析，从中提取出故障特征来判断匝间短路，该方法计算量较大，不易实时诊断出故障，而且不能诊断出故障相；二是通过检测零序电压中的基波和三次谐波的变化来判断匝间短路，不仅计算量大，而且需要引出电机中性点。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种诊断表贴式永磁同步电机匝间短路故障方法，只需实时检测出三相绕组的阻抗模比与正常工作状态下阻抗模比相比较就可以诊断出是否出现匝间短路故障以及故障相，不仅计算量小，而且无需增加硬件电路，无需引出电机中性点，无需检测零序电压。

下面说明本发明所涉及的工作原理。

三相绕组星形连接的表贴式永磁同步电机控制系统如图1所示，设表贴式永磁同步电机三相绕组阻抗模分别为|Z_a|、|Z_b|、|Z_c|，阻抗模比为：

K₁＝|Z_a|/|Z_c|(1)

K₂＝|Z_b|/|Z_c|(2)

假设正常工作状态下表贴式永磁同步电机三相绕组阻抗模比为K_1nom、K_2nom。

如果某相发生匝间短路故障，其三相绕组阻抗模将偏离正常工作状态，相应的阻抗模比也会发生变化，即K₁≠K_1nom或K₂≠K_2nom。

因此，只要实时检测出三相绕组的阻抗模比与正常工作状态下阻抗模比相比较就可以诊断出是否出现匝间短路故障以及故障相。

在采用SVPWM控制技术时，定义逆变器三个桥臂的开关状态为S_a、S_b、S_c，当同一桥臂的上桥臂导通、下桥臂关断时S_{x(x＝a，b，c)}＝1；当同一桥臂的上桥臂关断、下桥臂导通时S_{x(x＝a，b，c)}＝0，用U＝(S_a，S_b，S_c)表示开关状态组合，共有6个有效开关状态组合，分别是U₁(001)，U₂(010)，U₃(011)，U₄(100)，U₅(101)，U₆(110)。