一种基于零序电感的永磁同步电机故障判定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电机故障判定方法，尤其指一种基于零序电感的永磁同步电机故 障判定方法。
【背景技术】
[0002] 随着电力电子技术的飞速进步和永磁同步电机矢量控制技术的不断深入发展，永 磁同步电机在工业控制等领域里的应用日益广泛。当永磁同步电机处于过载运行和负载搭 配不当状态时，尤其是在启动时，永磁同步电机定子电流增大导致发热，时间过长时极易出 现绕组电流不平衡；当定子内膛进入灰尘和杂物、受潮、转子与定子绕组磨擦等问题时，易 造成匝间短路产生三相不平衡。电机三相电流间的内在关系即三相电流之和等于零将不再 成立。此时唯一的方法是在dq变量的基础上增加零序分量来进行变换。此种方法与感应 电动机模型很类似，永磁同步电机只需要考虑定子绕组即可。
[0003] 目前需要用到零序电感时，常从电机的物理模型来推导计算，实现方法比较复杂， 计算量大，对永磁同步电机控制器的数据计算处理能力要求较高。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进， 提供一种基于零序电感的永磁同步电机故障判定方法，以目的。为此，本发明采取以下技术 方案。
[0005] -种基于零序电感的永磁同步电机故障判定方法，其特征在于包括以下步骤：
[0006] 1)计算零序电流i。值；提取永磁同步电机矢量控制运行中的参数：q轴磁链中；、 d轴磁链Ipk、永磁同步电机控制器AD检测所得a相电流ias、b相电流ibs和c相电流i。3; 计算零序电流i。：
[0007] i〇=1/3(ias+ibs+ics)
[0008] 2)计算dqo坐标系下稳态定子交轴电流和直轴，根据步骤1获得的参数 值，通过下式
【主权项】
1. 一种基于零序电感的永磁同步电机故障判定方法，其特征在于包括以下步骤： 1) 计算零序电流i。值；提取永磁同步电机矢量控制运行中的参数：q轴磁链d轴 磁链中5^、永磁同步电机控制器AD检测所得a相电流ias、b相电流ibs和c相电流ies;计算 零序电流i。： i〇= 1/3(ias+ibs+iJ 2) 计算dqo坐标系下稳态定子交轴电流和直轴，根据步骤1获得的参数值，通过 下式
计算得出ijs?和€^值；其中吣为转子转角，通过提取永磁同步电机矢量控制运行中的 转子转角参数值直接获得； 3) 计算交轴电感Lq，直轴电感Ld;根据dqo坐标系统下的磁链和表达式：
计算交轴电感Lq，直轴电感Ld;其中$ #为永磁体产生电枢磁链，为电机固定参数值。 4) 计算出当前状态下永磁同步电机的零序电感L。值；根据a相磁链的表达式： itas=ias [2/3 {L0/2+ (Lq+Ld) /2+ ((Lq-Ld) /2)cos2 0 r} ] +ios [-2/3 {-L0/2+ (Lq+Ld) /4+((L q-Ld)/2)2c〇S(0r+3O° )}] + ((Lq-Ld)/2)2c〇S(0r+15O。）}] +itafsin9r 计算出当前状态下永磁同步电机的L。值； 5) 计算永磁同步电机的自感1^和互感L313和La。值；根据永磁同步电机a相自感和互 感表达式： Laa= 2/3{L0/2+(Lq+Ld)/2+((Lq-Ld)/2)*2cos2 0 r} =L0/3+(Lq+Ld)/3+((Lq-Ld)/3)cos2 9r Lab=j/^l-LQ/^+fXq+LdVA+KLq-Lj/^cosPr+SO。）} = - {-1。/3+(1^+1^)/6+((1^-Ld)/3)cos2( 0r+30° )] Lac=j/^l-Lo/^+fXq+LdVA+KLq-Lj/^cosf^ 9r+150。）} = - {-1。/3+(1^+1^)/6+((1^-Ld)/3)cos2( 0r+150° )] 计算出永磁同步电机的自感和互感Laa、LajPLa。值； 5)a相绕组故障判断；把计算所得a相自感值Laa与控制器矢量控制初始输入的永磁同 步电机参数自感值或永磁同步电机控制参数辨识获得的自感值进行比较，若两者的差值超 过设定值时，则报a相绕组故障； 6. b相绕组故障判断；把计算所得a相互感值Lab与控制器矢量控制初始输入的永磁同 步电机参数互感值或永磁同步电机控制参数辨识获得的互感值进行比较，若两者的差值超 过设定值时，则报b相绕组故障； 7. c相绕组故障判断；把计算所得a相互感值La。与控制器矢量控制初始输入的永磁同 步电机参数互感值或永磁同步电机控制参数辨识获得的互感值进行比较，若两者的差值超 过设定值时，则报c相绕组故障。
2. 根据权利要求1所述的一种基于零序电感的永磁同步电机故障判定方法，其特征在 于：在步骤2)计算dqo坐标系下稳态定子交轴电流和直轴11时，假设三相绕组的每一 相绕组匝数为，并且电流的幅值相等，则根据磁动势相等原则，两项绕组每一项绕组的匝 数为31/2.通过将三相磁动势沿d轴与q轴方向分解得到两相d轴与q轴的磁动势。
3. 根据权利要求1所述的一种基于零序电感的永磁同步电机故障判定方法，其特征在 于：还包括零序电感L。突变判断，当当前计算获得的零序电感L。与之前的零序电感L。'的 差值超过设定值时，判定电机故障，停机等待处理。
【专利摘要】一种基于零序电感的永磁同步电机故障判定方法，涉及一种电机故障判定方法。目前需要用到零序电感时，常从电机的物理模型来推导计算，实现方法比较复杂，计算量大，对永磁同步电机控制器的数据计算处理能力要求较高。在本技术方案中对零序电感计算直接从现有的三相永磁同步电机绕组磁链入手，从dqo到abc的坐标变换获得三相绕组的磁链，通过相磁链表达式求出零序电感，进而得出永磁同步电机相自感和互感表达式求出自感和互感，与永磁同步电机控制器中正常的自感和互感进行比较，确定那一相绕组故障。利用永磁同步电机矢量控制中的参数变量，控制器数据计算量大幅度减少，永磁同步电机绕组若有故障能及时得到响应。
【IPC分类】H02P21-14
【公开号】CN104579086
【申请号】CN201410816054
【发明人】周家涛, 姜泽
【申请人】卧龙电气集团股份有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月24日