基于d轴磁网络法永磁同步电机均匀退磁故障程度计算方法技术

本发明专利技术提出的基于d轴磁网络法永磁同步电机均匀退磁故障程度计算方法，包括：S1、获取永磁同步电机在不同状态下的气隙磁密波形；S2、对永磁同步电机磁路建立d轴磁网络模型，并对建立的模型进行数学分析，运用KVL法则对d轴磁网络模型所有网孔建立方程组；S3、引入退磁系数t，推导出均匀退磁永磁同步电机的永磁体中心表面对应磁通量、正常永磁同步电机的永磁体中心表面对应磁通量和永磁体退磁系数t的关系式；S4、根据步骤S1获取的气隙磁密波形，获得均匀退磁永磁同步电机的退磁永磁体中心对应磁通量、正常永磁同步电机的永磁体中心对应磁通量，求解出永磁体的退磁系数t。本发明专利技术能在永磁同步电机发生均匀退磁后对永磁体退磁程度进行精确计算。行精确计算。行精确计算。

【技术实现步骤摘要】
基于d轴磁网络法永磁同步电机均匀退磁故障程度计算方法


[0001]本专利技术涉及电机故障程度分析
，尤其涉及一种基于d轴磁网络法永磁同步电机均匀退磁故障程度计算方法。

技术介绍

[0002]永磁同步电机具有功率密度高、效率高、转矩惯量比大、调速范围宽等优点，目前，永磁同步电机在风力发电、航天、船舶和电动汽车方面广泛使用。电机在运行过程中，永磁体易受到反向磁场、高温等影响，使其发生均匀退磁故障。当永磁体发生均匀退磁后，对永磁体退磁程度的计算，有利于对电机故障做出正确地处理。假设可以分析出轻微的均匀退磁故障，并做出及时的处理，能防止电机性能继续恶化，避免最终造成更大的损失。
[0003]目前现有技术中，对永磁同步电机退磁程度计算相对较少，对永磁退磁程度的计算主要针对于均匀退磁，让电机处于离线状态下测量永磁体的表面磁密，该方法不能实时对电机的性能做出评估。针对于局部退磁程度的计算，忽略了退磁永磁体对相邻永磁体对应气隙磁密的影响，该计算方法的精确度不高，只能大致估算退磁程度系数。

技术实现思路

[0004]基于
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出了一种基于d轴磁网络法永磁同步电机均匀退磁故障程度计算方法。
[0005]本专利技术提出的一种基于d轴磁网络法永磁同步电机均匀退磁故障程度计算方法，包括以下步骤：
[0006]S1、获取永磁同步电机在不同状态下的气隙磁密波形；
[0007]S2、对永磁同步电机磁路建立d轴磁网络模型，并对建立的模型进行数学分析，运用KVL法则对d轴磁网络模型所有网孔建立方程组；
[0008]S3、引入退磁系数t，均匀退磁永磁同步电机的永磁体磁动势为正常永磁同步电机的永磁体磁动势的t倍，分别将均匀退磁永磁同步电机的永磁体磁动势、正常永磁同步电机的永磁体磁动势代入步骤S2中的KVL方程组，求解均匀退磁永磁同步电机的永磁体中心表面对应磁通量和正常永磁同步电机的永磁体中心表面对应磁通量；推导出均匀退磁永磁同步电机的永磁体中心表面对应磁通量、正常永磁同步电机的永磁体中心表面对应磁通量和永磁体退磁系数t的关系式；
[0009]S4、根据步骤S1监测的均匀退磁永磁体电机气隙磁密波形和正常永磁体电机气隙磁密波形，获得均匀退磁永磁同步电机的永磁体中心对应磁密、正常电机永磁体中心对应磁密；将均匀退磁永磁同步电机的永磁体中心对应磁密、正常永磁同步电机的永磁体中心对应磁密分别乘以一个定子齿的表面积，即获得均匀退磁永磁同步电机的退磁永磁体中心对应磁通量、正常永磁同步电机的永磁体中心对应磁通量，从而求解出永磁体的退磁系数t。
[0010]优选的，步骤S1中，在永磁同步电机的定子齿中嵌入高斯计的线性霍尔传感器探
头，监测获取永磁同步电机在不同状态下的气隙磁密波形。
[0011]优选的，步骤S2运用KVL法则对d轴磁网络所有网孔建立方程组为：
[0012][0013]式中：R1的表达式为R2的表达式为R2＝R
sj
+R
rj
；R
st1
为定子齿磁阻；R
a1
为气隙磁阻；R
b1
为转子侧漏磁阻；R
pm1
为永磁体磁阻。
[0014]优选的，所述永磁同步电机采用的是4对极36槽的永磁同步电机，所述永磁同步电机控制采用i
d
＝0电流滞环控制策略。
[0015]本专利技术提出的一种基于d轴磁网络法永磁同步电机均匀退磁故障程度计算方法，采用的是4对极36槽的永磁同步电机，电机采用i
d
＝0电流滞环控制策略，用d轴磁网络法对永磁同步电机磁路进行建模，对模型进行数值分析，可以精确地计算出永磁同步电机均匀退磁程度，从而解决在i
d
＝0控制下永磁同步电机均匀退磁后永磁体退磁程度分析的问题。在i
d
＝0控制下，采用d轴磁网络法对永磁同步电机磁路进行建模，数值分析后，推导出均匀退磁永磁同步电机永磁体中心对应的磁通量、正常永磁同步电机永磁体中心对应的磁通量与退磁程度t的关系式。分别用高斯计仪器对均匀退磁永磁同步电机的气隙磁密波形和正常永磁同步电机的气隙磁密波形进行测量，获取均匀退磁永磁同步电机和正常永磁同步电机的d轴气隙磁密，均匀退磁后退磁永磁体中心对应磁密、正常电机永磁体中心对应磁密分别乘以一个定子齿的表面积，即获得均匀退磁后退磁永磁体中心对应磁通量、正常电机永磁体中心对应磁通量；从而计算出永磁体的退磁程度t。本专利技术计算简便，精确地计算出永磁同步电机均匀退磁后永磁体的退磁程度。即使发生轻度的退磁，也可以计算出退磁程度。均匀退磁是永磁同步电机常发的永磁体故障类型，在永磁同步电机发生均匀退磁后，永磁体退磁程度的计算有利于保证永磁同步电机运行的安全性。
[0016]本专利技术能在永磁同步电机发生均匀退磁后对永磁体退磁程度进行精确计算，保证电机在故障后能及时得到保护，提高了电机运行的安全性、可靠性。本专利技术提出的方法计算简单，易于实现，准确度高，是一种能够有效计算永磁同步电机均匀退磁后永磁体退磁程度的方法，不仅能对永磁同步电机均匀退磁故障程度的分析，还可以通过气隙磁密波形对退磁种类进行辨别。
附图说明
[0017]图1为4对极36槽永磁同步电机的d轴磁网络模型图；
[0018]图2为4对极36槽永磁同步电机i
d
＝0控制下d轴磁网络简化图；
[0019]图3为正常永磁同步电机的气隙磁密波形图；
[0020]图4为均匀退磁永磁同步电机(退磁程度为50％)的气隙磁密波形图；
[0021]图5为4对极36槽永磁同步电机的控制框图。
具体实施方式
[0022]本专利技术提出一种基于d轴磁网络法永磁同步电机均匀退磁故障程度计算方法，包括以下步骤：
[0023]S1、在4对极36槽永磁同步电机的定子齿中嵌入高斯计的线性霍尔传感器探头，线性霍尔传感器产生的霍尔电压与气隙磁密成正比，可以实时监测永磁同步电机气隙磁密波形的变化，从而获取在永磁同步电机不同状态下的气隙磁密波形。
[0024]S2、对永磁同步电机磁路建立d轴磁网络模型，并对建立的模型进行数学分析，运用KVL法则对d轴磁网络模型所有网孔建立方程组。具体包括以下步骤：
[0025]S21、对4对极36槽永磁同步电机进行d轴磁网络建模：
[0026]4对极36槽永磁同步电机的d轴磁网络模型图如图1所示，图1中：R
st1
为定子齿磁阻；R
s1
为定子侧漏磁阻；R
a1
为气隙磁阻；R
pm1
为永磁体磁阻；R
b1
为转子侧漏磁阻；F
ad1
为直轴电枢磁动势；F
pm1
为永磁体磁动势。
[0027]如图5所示，由于该电机采用i
d
＝0的电流滞环控制策略，由得F
ad1
＝F
ad2
＝...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于d轴磁网络法永磁同步电机均匀退磁故障程度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取永磁同步电机在不同状态下的气隙磁密波形；S2、对永磁同步电机磁路建立d轴磁网络模型，并对建立的模型进行数学分析，运用KVL法则对d轴磁网络模型所有网孔建立方程组；S3、引入退磁系数t，均匀退磁永磁同步电机的永磁体磁动势为正常永磁同步电机的永磁体磁动势的t倍，分别将均匀退磁永磁同步电机的永磁体磁动势、正常永磁同步电机的永磁体磁动势代入步骤S2中的KVL方程组，求解均匀退磁永磁同步电机的永磁体中心表面对应磁通量和正常永磁同步电机的永磁体中心表面对应磁通量；推导出均匀退磁永磁同步电机的永磁体中心表面对应磁通量、正常永磁同步电机的永磁体中心表面对应磁通量和永磁体退磁系数t的关系式；S4、根据步骤S1监测的均匀退磁永磁体电机气隙磁密波形和正常永磁体电机气隙磁密波形，获得均匀退磁永磁同步电机的永磁体中心对应磁密、正常电机永磁体中心对应磁密；将均匀退磁永磁同步电机的永磁体中心对应磁密、正常永磁同步电机的永磁体中心对应磁密分别乘以一个定子齿的表面积，即获得均匀退磁永磁同步电机的退磁永磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁石川，何旺，杭俊，方洁，吴正兴，王群京，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：