[发明专利]双Y相移30°双余度永磁同步电机匝间短路故障在线诊断方法

权利要求书

1.一种双Y相移30°双余度永磁同步电机匝间短路故障在线诊断方法，其特征在于：其中涉及的双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合低热耦合的双余度永磁同步电动机控制系统包括：一台双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合低热耦合的双余度永磁同步电动机、直流电源、两套三相逆变器、以DSP芯片为核心的控制器、电流传感器和永磁转子位置传感器；

所述的双余度永磁同步电动机控制系统的控制程序集成于DSP芯片内，至少包括坐标变换、速度调节器、电流调节器、空间电压矢量脉宽调制脉冲信号生成、线圈匝间短路故障诊断及余度控制器程序；

所述的双余度永磁同步电动机内部的两套三相绕组是两套Y接相移30°三相对称绕组，即两套三相绕组各自按照Y接，两个Y接星点互不连接，两套Y接三相绕组中相绕组轴线最为邻近的两套相绕组的感应电动势相位相差30°电角度；

所述的直流电源给两套三相逆变器同时供电，所述永磁转子位置传感器将转子的位置信息传输至以DSP芯片为核心的控制器，电流传感器将各相电流信息传输至以DSP芯片为核心的控制器，以DSP芯片为核心的控制器产生空间电压矢量脉宽调制脉冲信号控制两套三相逆变器内功率管的开关状态，两套三相逆变器分别为各自连接的两套Y接相移30°三相对称绕组中的一套三相对称绕组供电，实现系统运行控制；

双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合低热耦合的双余度永磁同步电动机的控制及线圈匝间短路故障在线检测过程如下：

双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合低热耦合的双余度永磁同步电动机的控制采用矢量调制技术，控制系统为速度电流双闭环调速系统，速度调节器和电流调节器均采用PI控制器；

当两套三相绕组无故障时，线圈匝间短路故障诊断及余度控制器发出命令允许两套三相逆变器分别给两套三相绕组供电，所述的双余度永磁同步电动机运行于双余度模式，控制系统按双余度模式控制程序运行：

永磁转子位置传感器将转子位置信号传递给以DSP芯片为核心的控制器，以DSP芯片为核心的控制器将转子位置信号转换为速度负反馈信号与给定转速信号比较后经速度调节器产生交轴电流给定信号此交轴电流给定信号 作为两套三相绕组共同的交轴电流给定信号；同样的，是两套三相绕组共同的直轴电流给定信号；电流传感器检测两套三相绕组的三相电流并将其传送给以DSP芯片为核心的控制器，结合转子位置信息经过坐标变换得到两套三相绕组的交轴电流负反馈信号和直轴电流负反馈信号分别与各自的交轴电流给定信号和直轴电流给定信号比较，经各自的电流调节器分别生成两套三相绕组的交轴电压给定信号和直轴电压给定信号；继而通过各自的坐标逆变换后得到两套三相绕组在两相静止坐标系中的电压给定信号 ，再经SVPWM脉冲发生器产生两套各自六路PWM脉冲分别控制两套三相逆变器六只功率管器件的开关状态，两套三相逆变器输出三相电压为两套Y接三相对称绕组供电；

在上述系统运行过程的同时，线圈匝间短路故障诊断及余度控制器不断进行着线圈匝间短路故障的在线诊断：

无论双余度永磁同步电动机处于电动运行或制动运行状态，不论电机是正向还是反向旋转，在每一个控制采样周期内，计算第一套三相绕组与第二套三相绕组空间电压矢量模平方差值与角频率平方比值然后，求取最近K个PWM采样周期内两套三相绕组空间电压矢量模平方差值与角频率平方比值的算术平均值Δε_av，再依照两套三相绕组空间电压矢量模平方差值与角频率平方比值的算术平均值Δε_av的正负和大小判断是 否发生了线圈匝间短路故障；

若两套三相绕组空间电压矢量模平方差值与角频率平方比值的算术平均值Δε_av的绝对值|Δε_av|不超过所设阈值ε_T，则认为两套三相绕组均正常，控制系统仍按双余度模式控制程序运行；

若两套三相绕组空间电压矢量模平方差值与角频率平方比值的算术平均值Δε_av的绝对值|Δε_av|超过所设阈值，则判定有绕组发生了线圈匝间短路故障，紧接着按照下述方法判断是哪套三相绕组发生了线圈匝间短路故障：

若两套三相绕组空间电压矢量模平方差值与角频率平方比值的算术平均值Δε_av为正，则判定第二套三相绕组发生线圈匝间短路故障；

若两套三相绕组空间电压矢量模平方差值与角频率平方比值的算术平均值Δε_av为负，则判定第一套三相绕组发生线圈匝间短路故障；

当检测到以上情形之一，判断出哪套三相绕组发生了线圈匝间短路后，线圈匝间短路故障诊断及余度控制器发出命令，停止给发生了线圈匝间短路故障的那套三相绕组供电的那台逆变器工作，另一台逆变器继续给正常套三相绕组供电，控制系统进入单余度工作模式。