[发明专利]基于数字孪生技术的永磁同步电动机故障检测和识别方法

说明书

本发明公开了一种基于数字孪生技术的永磁同步电动机故障检测和识别方法，包括如下步骤：根据健康运行状态下内置式永磁同步电动机的机电参数，构建与所述内置式永磁同步电动机物理实体结构相同的数字孪生体；计算并输出所述数字孪生体转矩角δsubgt;h/subgt;；测量并输出实际运行状态下内置式永磁同步电动机物理实体的转矩角δ；根据所述数字孪生体转矩角δsubgt;h/subgt;与物理实体的转矩角δ的大小关系，判断实际运行状态下内置式永磁同步电动机物理实体是否发生故障。该方法无需破坏或附加硬件结构即可以检测和识别电机匝间短路故障和退磁故障，更加方便实用。

技术领域

本发明涉及电机故障识别技术领域，特别涉及一种基于数字孪生技术的永磁同步电动机故障检测和识别方法。

背景技术

目前内置式永磁同步电动机因其高转矩密度、高速度和紧凑的结构广泛用于电动汽车、混合动力汽车和飞机中。在这些应用中，永磁同步电动机的稳定性和可靠性对于确保安全性至关重要。由于负载的波动、振动、热循环和环境污染等因素，内置式永磁同步电动机中的定子绝缘和永磁体会持续退化。电机定子绕组故障中最严重的故障是匝间短路故障，匝间故障表示定子同相两个绕组之间的绝缘故障，其产生的过热和反向磁场会导致退磁故障，严重时会烧毁电机。匝间故障主要是由机械应力、湿度和局部放电引起的，而由逆变器供电的电动机则加速了匝间故障的发生，实际硬件结构中不易对该故障进行准确有效识别。

因此，如何在不添加额外的传感器和检测元件，不破坏现有的永磁同步电动机系统的硬件结构的基础上，提供一种基于数字孪生技术的永磁同步电动机故障检测和识别方法，成为本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种至少解决上述部分技术问题的基于数字孪生技术的永磁同步电动机故障检测和识别方法，该方法可检测和识别匝间短路故障和退磁故障。

本发明实施例提供一种基于数字孪生技术的永磁同步电动机故障检测和识别方法，包括如下步骤：

S1、根据健康运行状态下内置式永磁同步电动机的机电参数，构建与所述实际内置式永磁同步电动机物理实体结构相同的数字孪生体；

S2、计算并输出所述数字孪生体转矩角；

S3、测量并输出实际运行状态下内置式永磁同步电动机物理实体的转矩角δ；

S4、根据所述数字孪生体转矩角δ_h与物理实体的转矩角δ的大小关系，判断实际运行状态下内置式永磁同步电动机物理实体是否发生故障。

进一步地，所述步骤S1，包括：

S11、根据内置式永磁同步电动机的机电参数，建立基于二维有限元的内置式永磁同步电动机模型；

S12、根据实际三相逆变器的电气参数，建立基于矢量控制的三相逆变器模型。

进一步地，所述步骤S1中，构建dq坐标系下健康运行的内置式永磁同步电动机数学模型为：

ψ_d＝ψ_f+L_di_d

ψ_q＝L_qi_q