[发明专利]一种凸极永磁同步电机定子绕组匝间短路抗干扰故障诊断方法及系统

权利要求书

1.一种凸极永磁同步电机定子绕组匝间短路抗干扰故障诊断方法，所述方法包括：

采集凸极永磁电机三相绕组每一相的电流以及控制器信号；所述控制器信号包括调制比信号、直流母线电压以及转子位置同步信号；

建立凸极永磁同步电机的故障描述模型；建立2N倍载波频段的开关电压谐波数学模型；

根据故障描述模型和2N倍载波频段的开关电压谐波数学模型获得d轴和q轴的故障电流表达式；所述故障电流表达式中同时包含绕组匝间短路故障分量以及定子电阻不对称干扰分量；

根据故障电流表达式的谐波分量获得对应轴向的故障诊断中间变量；所述获得所述故障诊断中间变量时，通过共轭相减消除定子绕组不对称干扰分量；

根据故障诊断中间变量获得的定子匝间短路故障严重程度评估结果以及位置角度；所述故障绕组严重程度评估结果根据获得的抗扰故障严重程度参数与预设参数范围比较得出；

其中，N为正整数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述故障描述模型的建立方法包括：根据凸极永磁电机三相绕组每一相的电流构建相电流旋转矢量并根据转子位置同步信号构建同步信号旋转矢量；根据相电流旋转矢量以及转子位置同步信号获得d轴电流以及q轴电流；根据d轴电流、q轴电流以及凸极永磁同步电机参数建立故障描述模型；所述故障描述模型通过短路匝电流相量描述d轴以及q轴相电压相量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述2N倍载波频段的开关电压谐波数学模型中包含调制比波动引入的旁带分量，所述调制比波动引入的旁带分量代表非故障型定子电阻不对称引入的干扰源。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述d轴故障电流表达式的谐波分量包括频率为2Nfc-2f1的d轴谐波分量频率为2Nfc的d轴谐波分量以及频率为2Nfc+2f1的d轴谐波分量所述q轴故障电流表达式的谐波分量包括频率为2Nfc-2f1的q轴谐波分量频率为2Nfc的q轴谐波分量以及频率为2Nfc+2f1的q轴谐波分量其中，f1为基波频率，fc为调制载波频率。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述d轴故障诊断中间变量FI_d以及q轴故障诊断中间变量FI_q的计算公式为

其中，θr为转子角度、e为自然常数、j为虚部单位。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：还包括，根据所述d轴故障诊断中间变量FI_d以及q轴故障诊断中间变量FI_q，确定抗扰故障严重程度FSF：

其中，Re[]为取实部操作，J1[]为1阶第一类贝塞尔函数，M₀为调制比M的直流分量幅值，u_dc为直流母线电压。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：还包括，根据所述d轴故障诊断中间变量FI_d以及q轴故障诊断中间变量FI_q，确定定子匝间短路故障定位角度FLA：

其中，Im[]为取虚部操作，∠[]为复数取角度操作，||为复数取模操作，j为虚部单位。