一种星-三角接法电机的断相故障诊断方法及系统

本发明涉及电机故障诊断，具体涉及一种星-三角接法电机的断相故障诊断方法及系统。

背景技术：

1、分数槽永磁电机电枢磁动势存在高幅值的低次谐波，这些谐波在铁心和永磁体产生较大的涡流损耗，降低永磁电机的效率。而星-三角接法的分数槽永磁电机能够有效抑制电枢绕组磁动势存在的低次谐波，其谐波分量更低，转矩脉动更小，在电动汽车领域具有较好的应用前景。

2、断相故障通常不会造成电机驱动系统的突然停机，但是如果不及时处理，将使得故障进一步扩大，造成整个电机驱动系统的瘫痪。现有永磁电机断相故障诊断方法主要分为基于电压的故障诊断方法和基于电流的故障诊断方法。基于电压的故障诊断方法通过提取故障后的零序电压，并借助电压传感器实现断相故障的诊断。该方法需要将中性点引出，且需要额外的硬件，不适用于y-△接法的分数槽永磁电机。而电流检测法成本较低，简单易行。

3、现有针对星-星接法的分数槽永磁电机断相故障的诊断方法主要通过计算相电流的一周期内的平均值实现故障诊断，而星-三角接法的分数槽永磁电机中的角接绕组位于电机内部，其电流无法直接测量，上述断相故障诊断方法不再适用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种星-三角接法电机的断相故障诊断方法及系统，以解决现有技术中内层角接绕组电流难以直接测量导致其断相故障无法被及时诊断的问题。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、第一方面，本申请公开了一种星-三角接法电机的断相故障诊断方法，包括：

4、采集星-三角接法的分数槽永磁电机的线电流；

5、对所述线电流进行处理，获得线电流三次谐波的幅值；

6、将所述线电流三次谐波的幅值进行信号放大处理得到放大处理的电流三次谐波的幅值；

7、将所述放大处理的电流三次谐波的幅值和设定阈值比较后得到故障相定位标志。

8、进一步地，对所述线电流进行处理包括：

9、对所述线电流进行坐标系变换，将所述线电流映射到正交坐标系；

10、对正交坐标系下的线电流进行低通滤波，计算得到线电流三次谐波的幅值。

11、进一步地，对所述线电流进行坐标系变换，将所述线电流映射到正交坐标系的公式为：

12、

13、其中，ij_d为各相电流对应的直轴分量；ij_q为各相电流对应的交轴分量；ij为相电流；im为电流基波的幅值，为电流基波的初相角；ij3为电流三次谐波的幅值；为电流三次谐波的初相角；其中，j＝a、b、c；a、b、c为a、b、c三相。

14、进一步地，对正交坐标系下的线电流进行低通滤波，计算得到线电流三次谐波的幅值的公式为：

15、

16、其中，ij3为电流三次谐波的幅值，ij_d′和ij_q′分别为低通滤波后的直轴直流分量和交轴直流分量，ij_d′和ij_q′的公式为：

17、

18、其中，为电流三次谐波的初相角，j＝a、b、c；a、b、c为a、b、c三相。

19、进一步地，将所述线电流三次谐波的幅值进行信号放大处理得到放大处理的电流三次谐波的幅值的公式为：

20、ij3*＝kij32                                      (4)

21、其中，ij3*为放大处理的电流三次谐波的幅值；k为信号放大系数，ij3为电流三次谐波的幅值，j＝a、b、c；a、b、c为a、b、c三相。

22、进一步地，将所述放大处理的电流三次谐波的幅值和设定阈值比较后得到故障相定位标志的公式为：

23、

24、其中，ij3*为放大处理的电流三次谐波的幅值；sj为故障相定位标志；ε为设定的过滤阈值；j＝a、b、c；a、b、c为a、b、c三相。

25、进一步地，所述故障相定位标志的表示如下：

26、当电机处于健康状态时，故障相定位标志sj均为0；

27、当x相绕组断相时，sb为0，sa和sc均为1；

28、当y相绕组断相时，sc为0，sa和sb均为1；

29、当z相绕组断相时，sa为0，sb和sc均为1。

30、第二方面，本申请公开了一种星-三角接法电机的断相故障诊断系统，包括：

31、采集模块，用于采集星-三角接法的分数槽永磁电机的线电流；

32、处理模块，用于对所述线电流进行处理，获得线电流三次谐波的幅值；

33、放大模块，用于将所述线电流三次谐波的幅值进行信号放大处理得到放大处理的电流三次谐波的幅值；

34、比较模块，用于将所述放大处理的电流三次谐波的幅值和设定阈值比较后得到故障相定位标志。

35、第三方面，本申请公开了一种计算机设备，包括：

36、存储器，用于存储指令；

37、处理器，用于执行所述指令，使得所述设备执行实现如第一方面任一项所述的方法的操作。

38、第四方面，本申请公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面任一所述的方法。

39、根据上述技术方案，本发明的有益效果为：

40、本申请只需采集电机的线电流，即电机外层a、b、c三相绕组的相电流，无需采集电机内层x、y、z三相绕组的相电流，测量简单方便，通对线电流三次谐波的幅值进行信号放大处理和阈值过滤，有效避免了低转速下噪声的干扰，有效的获取到故障相定位标志，即实现了星-三角接法的分数槽永磁电机角接绕组单相断相故障检测与故障相定位；本申请检测内层角接绕组故障并精确地定位到故障相，具备很好的实时性。

技术特征：

1.一种星-三角接法电机的断相故障诊断方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述星-三角接法电机的断相故障诊断方法，其特征在于，对所述线电流进行处理包括：

3.根据权利要求1所述星-三角接法电机的断相故障诊断方法，其特征在于，对所述线电流进行坐标系变换，将所述线电流映射到正交坐标系的公式为：

4.根据权利要求1所述星-三角接法电机的断相故障诊断方法，其特征在于，对正交坐标系下的线电流进行低通滤波，计算得到线电流三次谐波的幅值的公式为：

5.根据权利要求1所述星-三角接法电机的断相故障诊断方法，其特征在于，将所述线电流三次谐波的幅值进行信号放大处理得到放大处理的电流三次谐波的幅值的公式为：

6.根据权利要求1所述星-三角接法电机的断相故障诊断方法，其特征在于，将所述放大处理的电流三次谐波的幅值和设定阈值比较后得到故障相定位标志的公式为：

7.根据权利要求6所述星-三角接法电机的断相故障诊断方法，其特征在于，所述故障相定位标志的表示如下：

8.一种星-三角接法电机的断相故障诊断系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-7中任一所述的方法。

技术总结
本发明公开了一种星‑三角接法电机的断相故障诊断方法及系统，诊断方法包括采集星‑三角接法的分数槽永磁电机的线电流；对所述线电流进行处理，获得线电流三次谐波的幅值；将所述线电流三次谐波的幅值进行信号放大处理得到放大处理的电流三次谐波的幅值；将所述放大处理的电流三次谐波的幅值和设定阈值比较后得到故障相定位标志。本申请只需采集电机的线电流，测量简单方便，通对线电流三次谐波的幅值进行信号放大处理和阈值过滤，有效避免了低转速下噪声的干扰，有效的获取到故障相定位标志。

技术研发人员：陈浈斐,王枫,万向民,凌志豪,陈书桐,王磊
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11