[发明专利]三级式起动/发电机发电阶段旋转整流器故障检测和定位方法

说明书

本发明涉及一种三级式起动/发电机发电阶段旋转整流器故障检测和定位方法，通过电压传感器和位置传感器采用移动窗方式采样一个周期内励磁机的闲置绕组端电压u和转子位置θ，并计算第一特征电压值U_max1和对应的转子位置θ_m；以第一特征电压值为参考点，将一个周期内闲置绕组端电压的采样序列U重新分成3组并计算第二特征电压值U_max2；计算特征电压比值R用以判断故障类型；结合故障类型的判断，依据转子位置θ_m所处角度范围进行故障二极管的定位。所提方法充分利用了系统处于发电阶段时励磁机闲置的励磁绕组，不仅能在线实时判断旋转整流器的故障类型以及定位故障二极管，且适用于系统变速运行情况、方法实现简单。

技术领域

本发明属于电机故障诊断技术领域，具体涉及一种三级式起动/发电机发电阶段利用励磁机闲置绕组端电压进行旋转整流器故障在线检测和定位的方法。

背景技术

随着多/全电飞机的发展，如何实现大容量、高可靠性的航空起动发电一体化成为研究热点。其中，航空三级式无刷同步电机由于其特有的优势成为该技术的重点研究对象。三级式无刷同步起动/发电机(简称三级式起发电机)主要包括副励磁机、励磁机、旋转整流器和主电机等部件，如图1所示。本发明针对的三级式起发电机具有如下工作特点：1.励磁机励磁绕组采用多相(两相或三相)绕组结构，且励磁机励磁绕组中线引出；2.系统起动低速阶段励磁机采用两相或三相交流励磁，起动高速阶段可继续采用交流励磁或切换为直流励磁；3.系统发电阶段，断开励磁机一相励磁绕组，并将剩余励磁绕组接入与副励磁机相连的发电控制单元(GCU)，实现励磁机的直流励磁，因此发电阶段励磁机存在一相闲置的励磁绕组(简称励磁机闲置绕组)。4.系统发电阶段为变频发电系统，即发电阶段电机转速在一定范围内变化。

无论系统处于起动阶段还是发电阶段，励磁机均通过旋转整流器为主电机提供励磁电流，因此旋转整流器故障与否对系统能否正常运转至关重要。由于与主电机同轴安装，较大的离心力和热应力使得旋转整流器的故障率远高于其他部件。考虑到系统长期处于发电阶段，因此研究系统发电阶段旋转整流器的在线故障检测和定位具有重要意义。本发明针对系统发电阶段开展旋转整流器故障检测和定位，起动阶段的故障诊断不在本发明内容之内。

系统处于发电阶段时，旋转整流器的故障可分为断路故障和短路故障。若旋转整流器发生断路故障，励磁机电枢相电流幅值和主电机励磁电流均减小，此时系统既可以进行停机保护也可以继续降额运行。若旋转整流器发生短路故障，励磁机电枢相电流幅值明显增大，主电机励磁电流明显减小，此时系统必须立刻进行停机保护，以免造成更严重的故障。可见，对于旋转整流器不同的故障类型，所采用的故障处理方法也是不同的。此外，故障发生时故障二极管的定位对快速维修和系统级故障分析和优化具有重要意义。因此，旋转整流器的故障诊断方法应既具备区分断路和短路的能力，又能够实现故障二极管的定位。考虑到旋转整流器发生故障时往往是一个二极管发生故障，本发明仅对一个二极管发生故障的情况进行诊断和定位。

当旋转整流器处于故障工作状态时，励磁机闲置绕组端电压波形特征与正常状态时不同，且旋转整流器不同故障类型对应的闲置绕组端电压波形特征也不同。本发明通过闲置绕组端电压在一个周期内的特征电压比值以及第一特征电压出现时对应的转子位置来进行故障类型的判断和故障二极管的定位。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术方法的不足之处，本发明提出一种三级式起发电机处于发电阶段时旋转整流器的故障诊断方法，要解决的具体技术问题有：三级式起发电机处于发电阶段时，在线判断旋转整流器的故障类型并定位故障二极管。

技术方案

一种三级式起动/发电机发电阶段旋转整流器故障检测和定位方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：获取一个周期内励磁机闲置绕组端电压的第一特征电压值和对应的转子位置：