基于零序电压信号的永磁同步电机故障诊断方法及装置

本申请涉及永磁同步电机故障诊断领域，具体涉及一种基于零序电压信号的永磁同步电机故障诊断方法及装置。

背景技术：

1、永磁同步电机具有高效率、高功率密度、易于控制等优点，广泛应用于新能源发电、电力传动等领域。但受到运行环境中复杂电磁、热、机械应力的耦合影响，永磁同步电机可靠性受到不同种类故障的影响，严重时甚至造成安全事故，其中转子静偏心故障与定子匝间短路故障是常见的故障类型。因此，对于转子静偏心故障与定子匝间短路故障的诊断具有重要意义。已有技术中，定子电流分析(mcsa)是最常用的诊断偏心故障、定子匝间短路故障的方法之一，但是暂无针对区分静偏心故障与定子匝间短路故障的方法。采用探测线圈可以实现多种故障的诊断与区分，但是为一种侵入式的方法，实现成本高维护难度大。此外，基于噪声振动分析的方法也被应用于诊断偏心故障等，但易受干扰。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的是提供一种基于零序电压信号的永磁同步电机故障诊断方法及装置，以解决相关技术中存在的无法区分静偏心故障与定子匝间短路故障的技术问题。

2、根据本申请实施例的第一方面，提供一种基于零序电压信号的永磁同步电机故障诊断方法，包括：

3、s1：在永磁同步电机定子三相绕组进线端连接零序对称电阻网络，测量三相绕组中性点与零序电阻网络中性点的电压差得到零序电压信号；

4、s2：根据所述零序电压信号，使用快速傅里叶分解提取基频幅值作为故障指标，并与设定阈值进行比较，判断是否存在静偏心故障或定子匝间短路故障,若大于阈值则执行s3；

5、s3：给定永磁同步电机的负值d轴电流，获取在此工况下的故障指标，并与s2中的所述故障指标进行作差，得到故障指标差值；

6、s4：根据所述故障指标差值，若其值大于0则诊断为静偏心故障，若其值小于0则诊断为定子匝间短路故障。

7、可选的，在永磁同步电机定子三相绕组进线端连接零序对称电阻网络，测量三相绕组中性点与零序电阻网络中性点的电压差得到零序电压信号，包括以下子步骤：

8、s11：选取零序对称电阻网络中所使用的3个电阻；

9、s12：将3个所述电阻的一端直接相连构成零序电阻网络中性点，另一端对应连接至永磁同步电机三相定子绕组进线端；

10、s13：将电压传感器的正负两端分别连接至永磁同步电机三相绕组中性点、零序电阻网络中性点，采样得到零序电压信号。

11、可选的，根据所述零序电压信号，使用快速傅里叶分解提取基频幅值作为故障指标，并与设定阈值进行比较，判断是否存在静偏心故障或定子匝间短路故障，包括以下子步骤：

12、s21：根据永磁同步电机位置传感器的转子位置信号，选取一个完整机械周期的零序电压信号进行快速傅里叶分解，得到各个频率谐波的幅值；

13、s22：根据转速信号及电机极对数确定基波频率，从所述各个频率谐波的幅值中提取基频幅值作为故障指标；

14、s23：将所述故障指标与设定阈值进行比较，若小于设定阈值则判断无静偏心故障或定子匝间短路故障，若大于设定阈值则判断存在静偏心故障或定子匝间短路故障。

15、可选的，给定永磁同步电机的负值d轴电流，获取在此工况下的故障指标，并与s2中的所述故障指标进行作差，得到故障指标差值，包括以下子步骤：

16、s31：给定永磁同步电机的负值d轴电流；

17、s32：重复s21、s22的步骤获取给定负值d轴电流工况下的故障指标；

18、s33：将s32所述故障指标与s22中所述故障指标进行作差，获取故障指标差值。

19、根据本申请实施例的第二方面，提供一种基于零序电压信号的永磁同步电机故障诊断装置，其特征在于，包括：

20、零序电压采样模块，用于在永磁同步电机定子三相绕组进线端连接零序对称电阻网络，测量三相绕组中性点与零序电阻网络中性点的电压差得到零序电压信号；

21、判断模块，用于根据所述零序电压信号，使用快速傅里叶分解提取基频幅值作为故障指标，并与设定阈值进行比较，判断是否存在静偏心故障或定子匝间短路故障,若大于阈值则执行作差模块；

22、作差模块，用于给定永磁同步电机的负值d轴电流，获取在此工况下的故障指标，并与判断模块中的所述故障指标进行作差，得到故障指标差值；

23、诊断模块，用于根据所述故障指标差值，若其值大于0则诊断为静偏心故障，若其值小于0则诊断为定子匝间短路故障。

24、根据本申请实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：

25、一个或多个处理器；

26、存储器，用于存储一个或多个程序；

27、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的方法。

28、根据本申请实施例的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如第一方面所述方法的步骤。

29、本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

30、由上述实施例可知，本申请在永磁同步电机定子三相绕组进线端连接零序对称电阻网络，测量三相绕组中性点与零序电阻网络中性点的电压差得到零序电压信号，根据所述零序电压信号，使用快速傅里叶分解提取基频幅值作为故障指标，并与设定阈值进行比较，判断是否存在静偏心故障或定子匝间短路故障,若大于阈值则执行给定永磁同步电机的负值d轴电流，获取在此工况下的故障指标，并前述步骤中所述故障指标进行作差，得到故障指标差值，若故障指标差值大于0则诊断为静偏心故障，若故障指标差值小于0则诊断为定子匝间短路故障。本申请所提故障诊断方法克服了静偏心故障与定子匝间短路故障的故障特征相同难以区分的技术问题，进而达到了可以准确诊断与区分所述两种故障的技术效果，且具有非侵入式、易于实现、在线诊断等优势。

31、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种基于零序电压信号的永磁同步电机故障诊断方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在永磁同步电机定子三相绕组进线端连接零序对称电阻网络，测量三相绕组中性点与零序电阻网络中性点的电压差得到零序电压信号，包括以下子步骤：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述零序电压信号，使用快速傅里叶分解提取基频幅值作为故障指标，并与设定阈值进行比较，判断是否存在静偏心故障或定子匝间短路故障，包括以下子步骤：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，给定永磁同步电机的负值d轴电流，获取在此工况下的故障指标，并与s2中的所述故障指标进行作差，得到故障指标差值，包括以下子步骤：

5.一种基于零序电压信号的永磁同步电机故障诊断装置，其特征在于，包括：

6.一种电子设备，其特征在于，包括：

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述方法的步骤。

技术总结本发明公开了一种基于零序电压信号的永磁同步电机故障诊断方法及装置，包括：在永磁同步电机定子三相绕组进线端连接零序对称电阻网络，测量三相绕组中性点与零序电阻网络中性点的电压差得到零序电压信号；根据零序电压信号，使用快速傅里叶分解提取基频幅值作为故障指标，并与设定阈值进行比较，判断是否存在静偏心故障或定子匝间短路故障，若大于阈值则给定永磁同步电机的负值d轴电流，获取在此工况下的故障指标，并与上述故障指标进行作差，得到故障指标差值；根据故障指标差值，若其值大于0则诊断为静偏心故障，若其值小于0则诊断为定子匝间短路故障。可用于诊断与区分永磁同步电机静偏心故障与定子匝间短路故障。技术研发人员：赵然,杨航,庄子学,詹皓岚,吴立建受保护的技术使用者：浙江大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1