[发明专利]基于跨极式探测线圈的双三相永磁同步电机故障诊断方法

说明书

本发明提出了一种基于跨极式探测线圈的双三相永磁同步电机故障诊断方法，包括以下步骤：S1、将探测线圈放置在双三相永磁同步电机的定子齿部靠近槽口的位置；S2、在电机运行时，采集探测线圈的端口电压并根据探测线圈的端口电压判断电机是否发生故障；若端口电压为0V，则电机健康；否则，电机发生故障；S3、利用快速傅里叶变换对故障电机探测线圈端口电压进行频谱分析得到故障特征谐波分量，根据故障特征谐波分量的幅值变化情况，进行故障诊断并判断故障类别。本发明能够有效地实现识别双三相永磁同步电机的匝间短路故障、失磁故障及偏心故障诊断与辨识，易于实现，信号处理简便，准确度高。

技术领域

本发明涉及电机故障诊断技术领域，尤其涉及一种基于跨极式探测线圈的双三相永磁同步电机故障诊断方法。

背景技术

近年来，随着工业的发展，设备运行的可靠性愈发重要，其中，作为动力系统的电机，其运行的可靠也越来越受到重视。相较于传统三相永磁同步电机，多相永磁电机由于其转矩脉动小，容错能力强，可靠性高，可以实现低压大功率等优点，在电动汽车、风力发电等领域受到广泛关注。其中，双三相永磁同步电机拥有多相电机的优点，其包含两套互差30°电角度的三相绕组，可以由两组独立的三相逆变器供电，拥有较好的应用前景。永磁同步电机在运行过程中，可能会发生各类不同的故障。然而，目前的故障诊断手段，很难实现双三相永磁同步电机的故障分类，为了提高电机运行的可靠性，电机故障诊断是不可或缺的一环。

发明内容

基于背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种基于跨极式探测线圈的双三相永磁同步电机故障诊断方法。

本发明提出的一种基于跨极式探测线圈的双三相永磁同步电机故障诊断方法，包括以下步骤：

S1、将探测线圈放置在双三相永磁同步电机的定子齿部靠近槽口的位置，在电机运行时，采集探测线圈的端口电压；

S2、根据探测线圈的端口电压判断电机是否发生故障；若端口电压为0V，则电机健康；否则，电机发生故障；

S3、利用快速傅里叶变换对故障电机探测线圈端口电压进行频谱分析得到故障特征谐波分量，根据故障特征谐波分量的幅值变化情况，进行故障诊断并判断故障类别。

优选的，在步骤S1中，所述探测线圈的数量为两个，探测线圈的跨距为一个极距。

优选的，步骤S2中判断的具体步骤如下：

S21、在电机正常运行时，电机磁场对称，对电机的气隙磁场进行傅里叶分解，电机气隙的磁场分布可表示为：

式中，α为电角度，i为谐波次数；

S22、当电机运行时，通过绕在齿部的探测线圈的磁通随时间变化为：

式中，l为探测线圈的轴向长度，R是探测线圈的轴心距离，w_r为电角频率，θ为探测线圈两个元件边横跨的电角度，θ＝π；

S23、第一探测线圈的端口电压u₁为：

第二个探测线圈的端口电压u₂为：

式中，η为两个探测线圈互差的电角度，η＝π；

将两个探测线圈顺相串联起来，探测线圈端口电压相加，则探测线圈最终的端口电压u(t)为：