同步磁阻电机匝间短路检测方法与流程

本发明属于电机故障检测，尤其是涉及一种同步磁阻电机匝间短路检测方法。

背景技术：

1、同步磁阻电机转子结构简单，不需要使用永磁体或转子绕组。同步磁阻电机可以规避永磁体退磁导致的故障，但是，由于定子绕组的存在，匝间短路故障是难以避免的。匝间短路通常由绕线绝缘失效导致，对于电机是一种常见且非常严重的故障。发生匝间短路会造成电机三相电流不平衡，电机转矩脉动加剧，严重的会在短路线圈上产生非常大的电流，导致绕组过热甚至起火，引起严重的安全事故。因此，需要提供一种同步磁阻电机匝间短路检测方法，实时检测匝间短路故障。当实时检测到匝间短路故障时，立刻关闭驱动输出，并提示故障状态。

技术实现思路

1、本发明旨在解决以下技术问题：同步磁阻电机发生匝间短路会造成电机三相电流不平衡，电机转矩脉动加剧，严重的会在短路线圈上产生非常大的电流，导致绕组过热甚至起火，引起严重的安全事故，提供一种同步磁阻电机匝间短路检测方法，实时检测匝间短路故障。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种同步磁阻电机匝间短路检测方法，包括以下步骤：

4、步骤1，建立同步磁阻电机电气模型，根据同步磁阻电机电气模型，计算出无匝间短路故障时的电机电流id，iq；

5、步骤2，建立同步磁阻电机匝间短路模型，建立三相静止坐标系下同步磁阻电机匝间短路模型的电气方程，将同步磁阻电机匝间短路模型的电气方程变换到同步坐标系下，根据同步坐标系下的同步磁阻电机匝间短路模型的电气方程得到正序误差电流为：

6、

7、其中，α＝n/n,n代表短路匝数，if代表短路电流，if＝if sin(θr+θn)，if为电流幅值，θr为电气角度，θn为发生故障的相角，θn是一个常量；

8、步骤3，根据正序误差电流以及来确定匝间的状态：

9、

10、可见误差电流均可由两部分构成：d轴误差电流直流项与2次项q轴误差电流直流项与2次项将其中的2次项作为判断标准；

11、将直流误差项通过高通滤波器滤除掉，滤波后的误差电流近似为：

12、

13、步骤4，根据匝间状态确定控制器动作；

14、根据步骤3所得的d,q轴误差电流，取二者的模fs作为表征匝间短路电流大小的值，进而表征匝间短路的故障程度：

15、

16、当fs超过故障阈值fsthr时，立刻关闭驱动输出，并提示故障状态。

17、作为一种优选的技术方案，步骤1中，在同步坐标系下，同步磁阻电机电气模型为：

18、

19、其中，ud，uq代表输出电压，id，iq代表电机电流，rs，ld与lq分别代表电机电阻，d轴电感与q轴电感，ωr代表电气角速度。

20、作为一种优选的技术方案，步骤2中，同步磁阻电机匝间短路模型为：

21、

22、其中，α＝n/n,n代表短路匝数，ua,ub,uc,uf分别代表a,b,c三相及短路匝数的电压，ia,ib,ic,if分别代表a,b,c三相及短路的电流，l代表三相的自感电感，m代表了三相间的互感电感，其中l＝lls+la+lb,且lls代表漏感，la代表自感平均值，lb代表电感正弦变化的幅值。

23、作为一种优选的技术方案，将同步磁阻电机匝间短路模型的电气方程变换到同步坐标系下，得到：

24、

25、电感之间的关系为：

26、

27、故障的电压δudf,δuqf为：

28、

29、将同步坐标系下的同步磁阻电机匝间短路模型的电气方程代入在同步坐标系下的同步磁阻电机电气模型，得到：

30、

31、从而得到步骤3中正序误差电流以及

32、采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：

33、本发明建立了同步磁阻电机无匝间短路故障时的电气模型，该模型作为故障模型的参考，用来校验电机是否存在匝间短路故障，根据误差电流以及来确定匝间的状态，将误差电流以及中的将直流误差项通过高通滤波器滤除掉，以2次项作为判断标准，取以及2次项的模fs作为表征匝间短路电流大小的值，进而表征匝间短路的故障程度，当fs超过故障阈值fsthr时，立刻关闭驱动输出，并提示故障状态。

34、因此，本发明根据同步磁阻电机真实电流与估算电流之间的误差，可简便快速的得出电机匝间状态，确保电机安全可靠运行。

技术特征：

1.一种同步磁阻电机匝间短路检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种同步磁阻电机匝间短路检测方法，其特征在于，步骤1中，在同步坐标系下，同步磁阻电机电气模型为：

3.根据权利要求2所述的一种同步磁阻电机匝间短路检测方法，其特征在于，步骤2中，同步磁阻电机匝间短路模型为：

4.根据权利要求3所述的一种同步磁阻电机匝间短路检测方法，其特征在于，将同步磁阻电机匝间短路模型的电气方程变换到同步坐标系下，得到：

技术总结
本发明提供一种同步磁阻电机匝间短路检测方法，建立了同步磁阻电机无匝间短路故障时的电气模型，该模型作为故障模型的参考，用来校验电机是否存在匝间短路故障，根据误差电流以及来确定匝间的状态，将误差电流以及中的将直流误差项通过高通滤波器滤除掉，以2次项作为判断标准，取以及2次项的模FS作为表征匝间短路电流大小的值，进而表征匝间短路的故障程度，当FS超过故障阈值FS<subgt;thr</subgt;时，立刻关闭驱动输出，并提示故障状态。本发明根据同步磁阻电机真实电流与估算电流之间的误差，可简便快速的得出电机匝间状态，确保电机安全可靠运行。

技术研发人员：邵锦敏,郑欢,李千里,王世武
受保护的技术使用者：杭州洲钜电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12