，给B相通以正电流，给D相通以负电 流；在电角度为（90°，270° ]范围内，给A相通以正电流，给C相通以负电流；在电角度为 (0°，90° ]和（270°，360° ]范围内，给C相通以正电流，给A相通以负电流。
[0045] 其故障检测的基本原理为：
[0046] 电励磁双凸极电机的电动运行原理为：当某相定子极与转子极啮合时，该相相绕 组与励磁绕组的互感开始上升，此时给该相通以正向电流；当某相定子极与转子极脱离时， 给该相通以负向电流，电机即可对外输出转矩。
[0047]如果A相开路，则在（180°，360° ]时检测电阻上的电压为上高下低，其电压为 正值；在（0°，180° ]时检测电阻的电压为上低下高，其电压为负值。同理，如果C相开 路，则在（0°，180° ]时检测电阻上的电压为正值，其它时刻电压为负值。如果D相开路， 则在（90° ,270° ]时检测电阻上的电压为正值，其它时刻电压为负值。如果B相开路，则 在（90° ,270° ]时检测电阻上的电压为负值，其它时刻电压为正值。
[0048] 如果发生单管开路，以Q1管开路为例，则相当于在（0°，180° ]时A相开路，此 时检测电阻上的电压为负值，而其他阶段检测电阻的电压与正常状态相同。如果发生Q2管 开路，则在（180°，360° ]时检测电阻上的电压为正值，其他阶段与正常状态相同。可以 看出，不同的开关管发生开路故障时，其故障特征皆不同。因此，通过提取检测电阻上的电 压信号，可以诊断出是哪个开关管发生了故障。
[0049] 图3四相电励磁双凸极电机正常状态下的检测电阻电压图；可以看出该电压并非 始终为正或始终为负。
[0050] 图4:A相开路时检测电阻电压。可以看出该电压在电角度为（0°，180° ]时检 测电阻的电压始终为负值，且在（180°，360° ]时检测电阻的电压始终为正值，因此可以 判断出发生了A相开路故障。
[0051] 图5:B相开路时检测电阻电压。可以看出该电压在（90°，270° ]时检测电阻的 电压始终为负值，且在（0°，90°]U(270° ,360° ]时检测电阻的电压始终为正值，因 此可以判断出发生了B相开路故障。
[0052]图6:C相开路时检测电阻电压。可以看出该电压在（0°，180° ]时检测电阻的 电压始终为正值，且在（180°，360° ]时检测电阻的电压始终为负值，因此可以判断出发 生了C相开路故障。
[0053]图7:A相上管Q1开路时检测电阻电压。可以看出该电压在（0°，180° ]时检测 电阻的电压始终为负值，且在（180°，360° ]时检测电阻的电压并非始终为正值，因此可 以判断出发生了A相上管（Q1)开路故障。
[0054]图8:A相下管Q2开路时检测电阻电压。可以看出该电压在（0°，180° ]时检测 电阻的电压始并非终为负值，且在（180°，360° ]时检测电阻的电压始终为正值，因此可 以判断出发生了A相下管（Q2)开路故障。
[0055] 图9:D相下管Q8开路时检测电阻电压。可以看出该电压在（90°，270° ]时检 测电阻的电压始终为正值，且在（0°，90°]U(270° ,360° ]时检测电阻的电压并非始 终为负值，因此可以判断出发生了D相下管（Q8)开路故障。
[0056] 具体各开路故障特征表如表1所示。
[0057] 表1开路故障的故障特征表
[0058]
【主权项】
1. 一种四相电励磁双凸极电机，其特征在于：该电机包括A相绕组、B相绕组、C相绕 组、D相绕组、四相全桥变换器和检测电阻（R);电机的四相绕组按照相位的不同分为两个通 道，两个通道的中点连接有检测电阻（R);所述电机还设有控制器，所述控制器对检测电阻 的电压进行采样并提取故障特征，以诊断出发生的故障类型； 所述电机的四相绕组按照相位的不同分为两个通道，具体指A相绕组和C相绕组反向 串联后分别接在A相上管Ql与A相下管Q2的中点和C相上管Q5与C相下管Q6的中点， 组成一个通道；B相绕组和D相绕组反向串联后分别接在B相上管Q3与B相下管Q4的中 点和D相上管Q7与D相下管Q8的中点，组成另一个通道。
2. -种四相电励磁双凸极电机开路故障诊断方法，其特征在于：该诊断方法具体步骤 如下：针对权利要求1所述的四相电励磁双凸极电机， 设A相绕组与励磁绕组的互感开始上升时的电角度为0°，电角度为（0°，180° ]时， 给D相通以正电流，给B相通以负电流； 电角度为（180°，360° ]范围内，给B相通以正电流，给D相通以负电流； 电角度为（90°，270° ]范围内，给A相通以正电流，给C相通以负电流； 电角度为（0°，90° ]和（270°，360° ]范围内，给C相通以正电流，给A相通以负电 流； 在上述通电逻辑的基础上，对检测电阻的电压进行采样并提取故障特征，以诊断出发 生的故障类型。
3. 根据权利要求2所述的一种四相电励磁双凸极电机开路故障诊断方法，其特征在 于：对检测电阻的电压进行采样并提取故障特征，以诊断出发生的故障类型具体指：该诊 断方法在判断单相开路故障时采用以下判断逻辑： 若在电角度为（0°，180° ]时检测电阻的电压始终为负值，且在（180°，360° ]时 检测电阻的电压始终为正值，则发生了 A相开路故障； 若在（0° ,180° ]时检测电阻的电压始终为正值，且在（180° ,360° ]时检测电阻 的电压始终为负值，则发生了 C相开路故障； 若在（90 ° ，270 ° ]时检测电阻的电压始终为负值，且在 (0°，90° ] U (270° ,360° ]时检测电阻的电压始终为正值，则发生了 B相开路故障； 若在（90 ° ，270 ° ]时检测电阻的电压始终为正值，且在 (0°，90° ] U (270° ,360° ]时检测电阻的电压始终为负值，则发生了 D相开路故障。
4. 根据权利要求2所述的一种四相电励磁双凸极电机开路故障诊断方法，其特征在 于：对检测电阻的电压进行采样并提取故障特征，以诊断出发生的故障类型具体指：该诊 断方法在判断单管开路故障时采用以下判断逻辑： 若在（0° ,180° ]时检测电阻的电压始终为负值，且在（180° ,360° ]时检测电阻 的电压并非始终为正值，则发生了 A相上管（Ql)开路故障； 若在（0° ,180° ]时检测电阻的电压始并非终为负值，且在（180° ,360° ]时检测 电阻的电压始终为正值，则发生了 A相下管（Q2)开路故障； 若在（90 ° ，270 ° ]时检测电阻的电压始终为负值，且在 (0°，90° ] U (270° ,360° ]时检测电阻的电压始并非终为正值，则发生了 B相上管 (Q3)开路故障； 若在（90 ° ，270 ° ]时检测电阻的电压并非始终为负值，且在 (0°，90° ] U (270° ,360° ]时检测电阻的电压始终为正值，则发生了 B相下管（Q4)开 路故障； 若在（0° ,180° ]时检测电阻的电压始终为正值，且在（180° ,360° ]时检测电阻 的电压并非始终为负值，则发生了 C相上管（Q5)开路故障； 若在（0° ,180° ]时检测电阻的电压始并非终为正值，且在（180° ,360° ]时检测 电阻的电压始终为负值，则发生了 C相下管（Q6)开路故障； 若在（90 °，270 ° ]时检测电阻的电压并非始终为正值，且在 (0°，90° ] U (270° ,360° ]时检测电阻的电压始终为负值，则发生了 D相上管（Q7)开 路故障； 若在（90 ° ，270 ° ]时检测电阻的电压始终为正值，且在 (0°，90° ] U (270° ,360° ]时检测电阻的电压并非始终为负值，则发生了 D相下管 (Q8)开路故障。
【专利摘要】本发明提出一种四相电励磁双凸极电机及其开路故障诊断方法，通过在两个通道的中点设置检测电阻，对该电阻的检测电压进行采样并提取故障特征，以诊断出发生的故障类型。若在电角度为(0°,180°]时检测电阻的电压始终为负值，且在(180°,360°]时检测电阻的电压始终为正值，则可以判断出A相开路故障；若在(0°,180°]时检测电阻的电压始终为负值，且在(180°,360°]时检测电阻的电压并非始终为正值，则A相上管（Q1）开路故障；以此类推。本发明的故障诊断方法控制过程简单，不需要复杂的运算；通过对一个电压信号进行采样，就可以诊断出单管开路故障和单相开路故障的位置；本方法还可推广应用于四相无刷直流电机。
【IPC分类】H02P23-14
【公开号】CN104579099
【申请号】CN201510013255
【发明人】史立伟, 周波, 赵星, 魏佳丹, 胡豆豆, 甘志伟
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月9日