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专利号: 2016105091487
申请人: 河南工程学院
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:2024-05-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种PMSM永磁体退磁故障诊断与故障模式识别方法,其特征在于,采用代数法实现PMSM所有电磁参数的在线辨识,永磁体磁链辨识结果作为永磁体退磁故障定性诊断的依据;在系统平稳与非平稳运行工况下引入希尔伯特黄变换,提取表征永磁体局部退磁的故障特征信号,实现PMSM永磁体局部退磁故障诊断,并与基于代数法的PMSM永磁体退磁故障定性诊断相结合实现PMSM永磁体局部退磁与均匀退磁故障模式的识别;步骤如下:步骤一、采集PMSM的d-q轴系上的定子电压ud和uq,定子电流id和iq及PMSM驱动系统转子电气角速度ωe;

步骤二、建立d-q轴系上PMSM动态电流方程,基于代数法实现PMSM所有电磁参数的实时在线辨识,若永磁体磁链辨识值小于其设计值,则确认出现永磁体退磁故障;

步骤三、基于采集的PMSM定子相电流,采用希尔伯特黄变换提取表征永磁体局部退磁故障的定子电流故障特征信号,实现PMSM永磁体局部退磁故障诊断;

步骤四、在步骤二和步骤三的基础上进行PMSM永磁体均匀退磁与故障退磁模式识别。

2.根据权利要求1所述的PMSM永磁体退磁故障诊断与故障模式识别方法,其特征在于,所述PMSM的d-q轴系上定子电压ud和uq,定子电流id和iq的获取方法为:采样PMSM的定子线电压uab、ubc,三相定子相电流ia、ib、ic,并通过坐标变换获得,坐标变换过程分别为:式中,θ为转子磁链位置角。

3.根据权利要求1所述的PMSM永磁体退磁故障诊断与故障模式识别方法,其特征在于,所述PMSM的d-q轴系上定子电压ud和uq,定子电流id和iq的获取方法为:直接采用PMSM驱动系统控制器计算出来的d-q轴电压指令值 和 代替d-q轴定子电压ud和uq,d-q轴电流指令值 代替d-q轴定子电流id和iq。

4.根据权利要求1所述的PMSM永磁体退磁故障诊断与故障模式识别方法,其特征在于,所述PMSM驱动系统转子电气角速度的获取方法的步骤为:(1)在t1和t2相邻采样时刻采样PMSM的d-q轴上光电旋转编码器发出的脉冲数N1、N2,采样时刻t1和t2之差为采样周期T;

(2)根据转子电角速度ωe与光电旋转编码器脉冲采样值N1、N2以及采样周期T之间的关系计算转子电角速度ωe,其表达式为:式中,M为光电旋转编码器一周的脉冲数,p为永磁同步电机极对数。

5.根据权利要求1所述的PMSM永磁体退磁故障诊断与故障模式识别方法,其特征在于,所述基于代数法实现PMSM所有电磁参数的实时在线辨识的方法是:建立d-q轴系上PMSM动态电流方程:其中,ud和uq分别表示d-q轴定子电压,id和iq分别表示d-q轴定子电流,Ld和Lq分别表示d-q轴定子电感;Rs表示定子电阻,ψf表示永磁体磁链、ωe表示转子电角频率;

将q轴的PMSM动态电流方程两边乘以t,并在[0,t]上积分,化简为:令:

γ=[Lq Ld Rs ψf]T

Pt=[tiq-∫iq ∫tωeid ∫tiq ∫tωe]qt=∫tuq

得:

Pt*γ=qt;

定义误差向量为:ε(t)=Pt*γ-qt,平方误差准则函数为: 并将误差向量代入平方误差准则函数,得:

对待辨识参数向量γ求,得:

令 得待辨识参数表达式为:

6.根据权利要求1所述的PMSM永磁体退磁故障诊断与故障模式识别方法,其特征在于,所述基于采集的PMSM定子相电流,采用希尔伯特黄变换提取表征永磁体局部退磁的定子电流故障特征信号,实现PMSM永磁体局部退磁故障诊断的诊断过程的步骤:(1)采样PMSM定子电流ia或ib或ic;

(2)对采样电流进行经验模态分解,获得一簇由高频到低频变化的本征模态函数IMF,对每一个本征模态函数IMFi进行希尔伯特变换,得到相应的希尔伯特谱;

(3)将每一个本征模态函数IMFi的希尔伯特谱表征在同一个时频图中,得到含时间、频率及幅值信息的定子电流三维时频谱H(ω(t),t)。

7.根据权利要求1所述的PMSM永磁体退磁故障诊断与故障模式识别方法,其特征在于,所述在步骤二和步骤三的基础上进行PMSM永磁体均匀退磁与故障退磁模式识别的识别过程的步骤为:(1)由步骤二获得的永磁体磁链辨识结果,将其与设计值比较,判断是否出现PMSM永磁体退磁故障,若出现永磁体退磁故障,则执行步骤三;

(2)由步骤三实现PMSM永磁体局部退磁故障特征谐波的获取,若能够获得此故障特征谐波,即获得的结果能够支持永磁体局部退磁故障的诊断,则步骤二诊断为永磁体局部退磁故障;否则诊断为永磁体均匀退磁故障。