[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

说明书

本发明公开了一种双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，该方法依据电机中两套三相绕组的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的绝对值大小和正负判断出线圈匝间短路故障出现在哪一套三相绕组中。若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的绝对值不超过所设阈值，则认为两套三相绕组均正常；当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的绝对值超过所设阈值，且为正时，第二套三相绕组发生线圈匝间短路故障；当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的绝对值超过所设阈值，且为负时，第一套三相绕组发生线圈匝间短路故障。

技术领域

本发明属于电气工程领域，具体涉及一种基于空间电压矢量模与角频率比值平方的差值算术平均值的双Y相移30°双余度永磁同步电动机线圈匝间短路故障在线诊断方法。

背景技术

永磁同步电动机由于结构简单、功率密度高和运行可靠等优点在各个领域得到广泛应用，但是在可靠性要求较高的场合，如国防军事领域，传统永磁同步电动机无法满足某些技术指标。为提高系统的可靠性，人们永磁同步电动机的基础上设计出具有容错能力的双余度永磁同步电动机。

本发明所涉及的双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合低热耦合双余度永磁同步电动机是一种六相永磁同步电动机，它由传统的连续两个定子齿上绕制通电方向相反线圈的分数槽集中绕组的24槽22极六相永磁同步电动机改进而来，是通过在相邻两相绕组共槽的槽中心处增加了12个小齿而成，添加小齿后基本上消除了不同相绕组间的槽漏互感，达到了各相绕组之间互感为0，各相绕组之间无电磁耦合的电气特性，物理上相互隔离；在小齿两侧添加隔热板后，减小了相绕组间的热耦合，大大提高了系统运行的可靠性。双Y相移30°各相绕组间无电磁耦合低热耦合双余度永磁同步电动机内部的两套三相绕组各自星(Y)接，两个Y接点互不连接，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。

永磁同步电动机内部线圈匝间短路引起的定子绕组故障是最常见的电气故障。定子绕组线圈少量线匝发生短路故障时不会对电机运行产生显著的影响，但是，在短路初期如果不对其进行检测诊断，情况会逐渐恶化，在短路回路中产生很大的短路电流，形成很高的绕组温度。因此，需要对线圈匝间短路进行在线检测，及时切断故障套三相绕组以防故障进一步恶化。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有方法的不足，基于两套三相绕组的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的绝对值大小和正负情况，在线判断出两套Y接相移30°的三相绕组是否正常，以及不正常时到底哪套三相绕组发生了线圈匝间短路故障。

本发明的提出的一种双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(SVPWM)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；