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专利号: 2021106263142
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-10-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种三相永磁同步电机驱动系统的开路故障诊断方法,其特征在于,所述开路故障诊断方法包括:

根据三相定子故障电流计算一个基波周期内归一化后的d轴、q轴的电流故障量均值作为故障检测特征值;

将所述故障检测特征值与故障分类阈值进行比较,确定驱动系统的开路故障类型;

获取归一化后的α轴、β轴的电流故障量平均值并与故障定位阈值进行比较,根据比较结果从所述开路故障类型中定位故障开关管。

2.根据权利要求1所述的开路故障诊断方法,其特征在于,所述根据三相定子故障电流计算一个基波周期内归一化后的d轴、q轴的电流故障量均值作为故障检测特征值,包括:利用所述三相定子故障电流计算剩余相电流;

所述剩余相电流经过Park变换得到d轴、q轴的电流故障量;

对所述d轴、q轴的电流故障量进行归一化均值处理得到故障检测特征值。

3.根据权利要求2所述的开路故障诊断方法,其特征在于,所述剩余相电流的表达式为:

其中, 分别为采集到的三相定子故障电流;ia、ib、ic为三相静止参考系中的三相定子正常电流,假设永磁同步电机的定子绕组在空间中均匀对称分布,所述三相定子正常电流的表达式为:

其中,Im为定子电流幅值,ωe为电机转子电磁角速度。

4.根据权利要求2所述的开路故障诊断方法,其特征在于,所述故障检测特征值的表达式为:

其中,ωe为电机转子电磁角速度;Δid为d轴的电流故障量,Δiq为q轴的电流故障量,表达式为:

其中,Δia、Δib、Δic为剩余相电流,

5.根据权利要求1所述的开路故障诊断方法,其特征在于,获取归一化后的α轴、β轴的电流故障量平均值,包括:

所述三相定子故障电流经过Clark变换得到两相静止坐标系下的α轴、β轴的电流故障量,并进行归一化均值处理得到α轴、β轴的电流故障量平均值。

6.根据权利要求5所述的开路故障诊断方法,其特征在于,所述α轴、β轴的电流故障量平均值的表达式为:

其中,ωe为电机转子电磁角速度; 分别为α轴、β轴的电流故障量,表达式为:其中, 分别为采集到的三相定子故障电流。

7.根据权利要求1‑6任一所述的开路故障诊断方法,其特征在于,根据驱动系统中逆变器开关管的位置和数量,将开路故障分为四类:第I类:单个开关管发生开路故障,共有6种状态;

第II类:不同桥臂的两个开关管发生开路故障,且一个位于上桥臂、一个位于下桥臂,共有6种状态;

第III类:不同桥臂的两个开关管发生开路故障,均位于上桥臂或下桥臂,共有6种状态;

第IV类:同一桥臂的两个开关管发生开路故障,共有3种状态。

8.根据权利要求7所述的开路故障诊断方法,其特征在于,所述将所述故障检测特征值与故障分类阈值进行比较,确定驱动系统的开路故障类型,包括:根据所述故障检测特征值的计算方法计算出不同开路故障下的故障分类阈值,分别记为0.41Im、0.57Im、0.87Im和1.45Im;

若 则所述驱动系统没有发生开路故障;

若 则所述驱动系统处于第I类开路故障;

若 则所述驱动系统处于第II类开路故障;

若 则所述驱动系统处于第III类开路故障;

若 则所述驱动系统处于第IV类开路故障;

其中,Im为定子电流幅值, 为k时刻下的故障检测特征值。

9.根据权利要求7所述的开路故障诊断方法,其特征在于,所述根据比较结果从所述开路故障类型中定位故障开关管,包括:将α轴的电流故障量平均值与故障定位阈值的比较结果记为第一故障定位特征值,表达式为:

将β轴的电流故障量平均值与故障定位阈值的比较结果记为第二故障定位特征值,表达式为:

其中,Iα、Iβ为α轴、β轴的电流故障量平均值,H为所述故障定位阈值;

设总故障定位特征值的表达式为:Fl=3Fl1+Fl2;

计算21种开路故障状态的相应总故障定位特征值,与四类开路故障汇总成故障定位表;

计算k时刻下的总故障定位特征值,从所述故障定位表中查找相同值,从而定位故障开关管。

10.根据权利要求9所述的开路故障诊断方法,其特征在于,当所述驱动系统处于第IV类开路故障时,所述k时刻下的总故障定位特征值为零,所述开路故障诊断方法还包括:所述三相定子故障电流经过Clark变换得到两相静止坐标系下的α轴、β轴的电流故障量;

计算所述α轴、β轴电流故障量的相位角作为故障定位辅助特征值,表达式为:其中, 分别为α轴、β轴的电流故障量;

计算第IV类开路故障中3种开路故障状态的相应故障定位辅助特征值;

计算k时刻下的故障定位辅助特征值并与3种开路故障状态的故障定位辅助特征值进行对比,从而定位故障开关管。