[发明专利]一种电力机车故障诊断方法及其半实物仿真测试平台

说明书

本发明公开了一种电力机车故障诊断方法及其半实物仿真测试平台，所述方法包括：S1：获取电力机车异步电机的初始状态参数；S2：建立所述电力机车异步电机在缺相工况下的数学模型，获取缺相故障判断模型；S3：将所述电力机车异步电机的初始状态参数输入至缺相故障判断模型；S4：判断异步电机是否发生故障；S5：若异步电机没有发生故障，则重新执行S1；S6：若异步电机发生故障，则关停所述电力机车。本发明采用计算机仿真方法，对牵引电机不对称运行的瞬态及稳态过程进行统一分析处理，推导出其牵引电机绕组不对称时的数学模型，同时在基于本发明方法的仿真机上通过牵引电机故障诊断逻辑在线验证牵引电机故障判断模型的有效性。

技术领域

本发明涉及仿真平台技术领域，尤其涉及一种电力机车故障诊断方法及其半实物仿真测试平台。

背景技术

电力机车的牵引电传动系统是指采用电动机驱动来满足机车车辆电气传动部分，它以牵引电机为控制对象，对电机的牵引力和速度进行调节，满足车辆牵引和制动特性的需求。由于牵引电机总是处于高强度且环境恶劣的工作运行状态，所以牵引电机在运行中总会发生各种故障。其中定子故障是三相异步电机发生的严重故障，几乎占三相异步电机总故障的40％。定子故障中主要发生的故障是异步电机绕组缺相故障，异步电机定子绕组发生缺相故障时，导致定子绕组作不对称连接，都是牵引控制系统运行过程中所不希望的运行状态。

传统情况下的仿真都是搭建控制算法和控制对象模型，然后进行离线验证，虽然一定程度上可以对控制算法进行验证，但由于离线仿真的仿真运行步长太大，与实际系统的运行速率相比误差较大，导致仿真系统连续性差，不能够完全反映实际系统的运行性能，因此还是需要在所有硬件都具备后才能够在试验站环境或调试现场进行更加详细的控制算法验证，依然存在调试周期长，成本高，风险大等缺点。

发明内容

本发明提供一种电力机车故障诊断方法及其半实物仿真测试平台，以克服上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种电力机车故障诊断方法，包括如下步骤：

S1：获取电力机车异步电机的初始状态参数；

S2：建立所述电力机车异步电机在缺相工况下的数学模型，获取缺相故障判断模型；所述故障判断模型包括端电压约束条件模型、定子/转子磁链计算模型、电流计算模型和Clark变换方程；

S3：将所述电力机车异步电机的初始状态参数输入至缺相故障判断模型，以获取异步电机的A相电流值、B相电流值和C相电流值；

S4：根据所述A相电流值、B相电流值和C相电流值，判断异步电机是否发生故障；

S5：若异步电机没有发生故障，则重新执行S1；

S6：若异步电机发生故障，则关停所述电力机车。

进一步的，所述端电压约束条件模型建立如下：

首先，建立所述电力机车异步电机在正常工况下的数学模型：

式中：e_ag为A相相绕组定子边电源电压；e_bg为B相相绕组定子边电源电压，e_cg为C相相绕组定子边电源电压；u_sg为电机定子中点s与定子边电源中点g间电压；R_s是定子绕组电阻；i_as为A相绕组定子电流；i_bs为B相绕组定子电流；i_cs为C相绕组定子电流；φ_as为A相绕组定子磁链；φ_bs为B相绕组定子磁链；φ_cs为C相绕组定子磁链；

其次：建立所述电力机车异步电机在缺相工况下的数学模型；假设异步电机缺相时，