[发明专利]多相永磁同步电机驱动系统开路故障诊断方法

说明书

本发明涉及多相永磁同步电机故障诊断领域，尤其涉及多相永磁同步电机驱动中逆变器开路故障诊断方法。该故障诊断方法包括：采集多相永磁同步电机每相电流传感器输出的电流信号；通过Volterra‑RLS算法对采集到的每相电流信号进行噪声抵消处理，得到电流信号；对电流信号进行EMD分解，计算其能量熵值并与设定阈值比较；当能量熵值大于设定阈值或等于零时，则该相发生开路故障；根据诊断出的故障发生相，求出该相电流信号幅值的正半周期积分、负周期积分及积分和；当积分和S小于零值时，为故障相上桥臂开路，当积分和S大于零值时，为故障相下桥臂故障。本发明提出一种快速准确且稳定性好的故障诊断方法。

技术领域：

本发明涉及多相永磁同步电机故障诊断领域，尤其涉及多相永磁同步电机驱动中逆变器开路故障诊断方法。

背景技术：

与传统三相电机相比多相电机不仅拥有转矩脉动低、转子电流谐波较小和实现低压大功率输出等优点，在驱动系统缺相状态下也能容错运行，因此在高容错性和高可靠性要求的船舰电力推进、电动汽车、航空航天等领域应用广泛。多相永磁同步电机拥有一定的容错能力，当逆变电路发生常见的IGBT开路故障时，非故障相仍能稳定运行。但谐波干扰会增大，转速和转矩都会受到谐波脉动的干扰，因此及时准确的诊断出故障点对系统的高可靠性和高容错性有重要意义。

由于多相永磁同步电机逆变电路拥有多相电流和很多桥臂，当发生单相、双相故障时有多种故障类型，若采用常规的小波变换法、谱分析法提取故障特征值再送入神经网络法或机器学习法中进行故障判断，采集数据庞大，计算复杂。而在多相电机逆变器开路故障诊断中能量熵的引入减轻了计算量，但该方法不能判断上、下桥臂的状态，而且易受噪声干扰，因此准确稳定的诊断出故障点尤其重要。

发明内容：

发明目的：

本发明针对多相永磁同步电机驱动系统中逆变电路IGBT发生单桥臂、双桥臂开路故障提出一种快速准确且稳定性好的故障诊断方法。

技术方案：

多相永磁同步电机驱动系统开路故障诊断方法，该故障诊断方法包括以下步骤：

(1)采集多相永磁同步电机每相电流传感器输出的电流信号；

(2)通过Volterra-RLS算法对步骤(1)采集到的每相电流信号进行噪声抵消处理，得到电流信号I_i(t)，i＝1，2，3...；

(3)对电流信号I_i进行EMD分解，计算其能量熵值H_EN并与设定阈值H_thre比较；当能量熵值大于设定阈值或等于零时，则该相发生开路故障；

(4)根据步骤(3)诊断出的故障发生相，求出该相电流信号I_i幅值的正半周期积分S_pos、负半周期积分S_neg及积分和S；

当积分和S小于零值时，为故障相上桥臂开路，当积分和S大于零值时，为故障相下桥臂故障。

进一步的，采集多相永磁同步电机每相电流传感器输出的电流信号的具体步骤是：针对正常状态采集每相电流；当转速和转矩达到给定值并稳定运行时，采集时间为采样时间，通过电流互感器采集正常运行时每相电流值，为能量熵阈值设定范围提供最小值。

进一步的，针对故障状态采集每相电流；将多相永磁同步电机驱动系统中逆变电路IGBT发生单桥臂和双桥臂开路故障点分为4类，按以下4类设置故障点：

第一类：单相单桥臂开路故障，每相上或下桥臂开路造成的故障；

第二类：单相上下桥臂开路故障；

第三类：两相同侧单桥臂开路故障，故障点发生在两相的上桥臂或下桥臂；