[发明专利]一种感应电机转子断条检测方法及装置

权利要求书

1.一种感应电机转子断条检测方法，其特征在于，包括：

确定滑窗的窗口长度和滑窗步长；

设定周期辨识次数；

针对滑窗按照滑窗步长依次滑动所对应的窗口长度内的感应电机的工作参数，运用感应电机转子断条故障模型和粒子群算法按序进行故障模型等效参数辨识，获取各次辨识的结果，直到所述故障模型等效参数辨识的次数达到周期辨识次数为止；以及

基于各次辨识的结果获取感应电机转子断条的情况；

其中，所述基于各次辨识的结果获取感应电机转子断条的情况，包括：运用正常模型计算各个正常模型等效参数理论值，基于各次辨识的结果获取各次辨识的各个故障模型等效参数辨识值，运用感应电机转子鼠笼断条故障模型计算各个故障模型等效参数的理论值；基于各个故障模型等效参数辨识值和各个正常模型等效参数理论值构建感应电机各个故障模型等效参数变化曲线，基于各个故障模型等效参数的理论值和各个正常模型等效参数理论值构建感应电机各个故障模型等效参数对应的参考曲线；基于感应电机各个故障模型等效参数变化曲线和对应的参考曲线，获取感应电机转子鼠笼断条的情况；

所述感应电机转子断条故障模型包括故障电压方程和故障磁链方程；

故障电压方程为：

故障磁链方程为：

式中：u_ds、u_qs、u_dr和u_qr分别为定子d轴电压、定子q轴电压、转子d轴电压和转子q轴电压；i_ds、i_qs、i_dr和i_qr分别为定子d轴电流、定子q轴电流、转子d轴电流和转子q轴电流；和分别为定子d轴磁链、定子q轴磁链、转子d轴磁链和转子q轴磁链；r_s为定子相绕组电阻；R_r1和R_r2分别为故障模型的转子第一等效电阻和故障模型的转子第二等效电阻；L_s为正常模型的定子等效电感，L_r1和L_r2分别为故障模型的转子第一等效电感和故障模型的转子第二等效电感，L_m为正常模型的第一等效互感，L_sr1和L_sr2分别为故障模型的第一等效互感和故障模型的第二等效互感；ω₁、ω_r分别为同步电角速度和转子电角速度；P是微分算子；

所述故障模型等效参数包括：故障模型的转子第一等效电阻R_r1、故障模型的转子第二等效电阻R_r2、故障模型的转子第一等效电感L_r1、故障模型的转子第二等效电感L_r2、故障模型的第一等效互感L_sr1和故障模型的第二等效互感L_sr2；

感应电机转子断条故障模型还包括故障模型等效参数的表达式，根据故障模型等效参数的表达式计算所述感应电机转子断条故障模型的故障模型等效参数的理论值；

针对感应电机出现三根鼠笼条断裂的情况，所述故障模型等效参数的表达式包括：

θ_rj＝2(θ₁-θ_r)-2(j+1/2)α

L_s＝3L_ms/2+L_δs

L_m＝3L_ms/2

R_r＝r_r-2r_bcosα

L_sr1＝L_msT_q+L_ms(cosθ_rjξ₁+ξ₂)-L_mssinθ_rjξ₁i_qdr

L_sr2＝L_msT_q+L_ms(-cosθ_rjξ₁+ξ₂)-L_mssinθ_rjξ₁i_dqr

L_r1＝(L_msT_p+L_δr)T_r+cosθ_rjξ₃+ξ₄-sinθ_rjξ₃i_qdr

L_r2＝(L_msT_p+L_δr)T_r-cosθ_rjξ₃+ξ₄-sinθ_rjξ₃i_dqr

R_r1＝T_rR_r+cosθ_rj(ξ₇cos(7α)+ξ₅+ξ₈)+ξ₆+ξ₇+ξ₈-sinθ_rj(ξ₇cos(7α)+ξ₅+ξ₈)i_qdr

R_r2＝T_rR_r-cosθ_rj(ξ₇cos(7α)+ξ₅+ξ₈)+ξ₆+ξ₇+ξ₈-sinθ_rj(ξ₇cos(7α)+ξ₅+ξ₈)i_dqr

公式中，r_r和r_b分别为转子回路电阻和转子每根导条电阻，α为相邻转子回路轴线间的电角度，θ₁为同步电角度，θ_r为转子电角度，θ_rj、T_q、T_p、i_qdr、i_dqr、T_r、ξ₁～ξ₈均为中间变量，j为转子断裂导条序号，j的取值范围为1，2，3，…，n，其中n为电机转子导条数，L_ms为定子相绕组自感，L_δs为定子相绕组漏感，R_r为转子等效电阻，L_δr为转子回路漏感；

其中：

ξ₁＝ε₁+ε₂

ξ₂＝ε₂+ε₃

ξ₃＝(L_msT_p+L_δr)(ε₁-(cosα+cos(3α)))/T_p+k_jε₄/(2T_p)

ξ₄＝(L_msT_p+L_δr)(ε₃-(cosα+cos(3α)))/T_p+k_jε₄/(2T_p)

ξ₅＝(r_r-2r_bcosα)(k_j-1cos(9α/2)-cos(5α))/T_p-k_j-1r_b(τ_cscos(2α)-cos(7α/2))/T_p

ξ₆＝(r_r-2r_bcosα)(k_j-1cos(α/2)-cos(5α)/cos(4α))/T_p-k_j-1r_b(τ_cscos(2α)-cos(α/2))/T_p

ξ₇＝(r_r-2r_bcosα)(k_j-2-1)/T_p

ξ₈＝τ_cs(2r_r-3r_b)k_j/T_p-(cos(α)+cos(3α))×(r_r-2r_bcosα)/T_p-k_jr_bcos(5α/2)/T_p

i_dqr＝i_dr/i_qr

i_qdr＝i_qr/i_dr

T_r＝T_q/T_p

T_p＝(n-4)/2+cosα+cos(3α)

T_q＝((n-6)/2+cosα+cos(3α)+cos(5α)/cos(4α))

τ_cs＝(cosα+cos(3α))/(cos(α/2)+cos(3α/2))

ε₁＝k_j-1cos(9α/2)-cos(5α)+(k_j-2-1)cos(7α)

ε₂＝k_j(cos(α/2)+cos(3α/2))-(cosα+cos(3α))

ε₃＝k_j-1cos(α/2)-cos(5α)/cos(4α)+(k_j-2-1)

ε₄＝τ_cs(4(L_ms+L_δr)+L_ms(6cosα+4cos(2α)+2cos(3α)))+2L_ms(cos(α/2)+cos(3α/2))×((n-4)/2-cosα-cos(3α))

式中，ε₁、ε₂、ε₃、ε₄和τ_cs均为中间变量，k_j-2、k_j-1和k_j均为校正系数。