【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及驱动装备，具体涉及一种无刷双馈电机功率绕组匝间短路故障诊断方法及系统。
技术介绍
1、无刷双馈电机取消了电刷滑环，可以通过定子两套独立绕组实现双端口交流励磁，具有以低压小容量变流器驱动高压大容量电机的特点，且可靠性高、系统传动效率高，在高压防爆驱动领域具有广阔的应用前景。
2、然而，无刷双馈电机的功率绕组由于需要直接连接高压电网，其绕组的绝缘长期承受高电压，存在较大的绝缘失效风险，特别容易引起绕组的匝间短路，它不仅会造成较大的短路电流，而且还会对电机的电气性能造成极大的影响，极有可能导致整个线圈及电机铁芯的损坏，影响设备的正常运行，亟需一种功率绕组匝间短路故障诊断方法。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供一种无刷双馈电机功率绕组匝间短路故障诊断方法及系统，通过无刷双馈电机的特殊电磁耦合原理，在不加额外传感器的前提下利用控制绕组侧的变流器信号对无刷双馈电机功率绕组的匝间短路故障进行诊断，有效应对该类电机由于电压较高引起的绕组绝缘故障。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下的技术方案。
3、本专利技术提供一种无刷双馈电机功率绕组匝间短路故障诊断方法，包括以下步骤：
4、根据无刷双馈电机的基本电磁关系，获取当功率绕组高压绝缘出现匝间短路故障时，功率绕组故障特征频率在控制绕组侧所引起的故障特征频率；
5、将变流器与待诊断的无刷双馈电机控制绕组电连接，获取电机运行平稳状态时变流器内一段随时间变化的电流
6、获取电流信号的方均根值作为有效值，将各相有效值中增大的一相作为故障相，并提取电流信号的故障相的信号；
7、对故障相的信号进行傅里叶分解，获得电流信号的电流基波含量；
8、对故障相的信号进行离散小波变换，根据故障特征频率所处的细节信号层提取细节信号，并再次进行傅里叶变换提取故障特征信号，获得故障特征信号的谐波含量；
9、当功率绕组的电流基波含量增大，且经离散小波变换得到的故障特征信号的谐波含量增大，则判定功率绕组发生匝间短路故障，并根据谐波含量判定功率绕组匝间短路的严重程度。
10、优选地，所述功率绕组故障特征频率在控制绕组侧所引起的故障特征频率为(n/60)(pp+pc)-kfp，其中，kfp为功率绕组的故障特征频率，n为电机转子转速，k＝±1,±3,±5…，pp和pc分别为功率绕组和控制绕组的极对数。
11、优选地，所述有效值的求解如下式所示：
12、
13、其中，irms为电流信号的有效值，i(t)为电流随时间变化的信号，m对应时间段内离散电流的样本采集数量。
14、优选地，所述离散傅里叶分解系数如下式所示：
15、
16、其中，m为对应时间段内离散电流的样本采集数量；i(k)为时域信号，λ为频率索引。
17、优选地，所述故障特征信号的谐波含量的获取，包括以下步骤：
18、将短路故障的电磁特征分层分解，确定分解层数n，如下式所示：
19、
20、其中，fn是提取分量频率，f是信号的采样频率；
21、将频率分层，如下式所示：
22、
23、根据高峰值信噪比、低均方误差和最大容差的条件确定母小波；
24、确定尺度函数φ(t)和小波函数ψ(t)：
25、
26、其中，h(k)与g(k)分别为低、高通滤波器；
27、离散小波变换基于多分辨率分析，分解为多个层级，对应不同的频率带宽，在每个级别，信号被分为近似系数和细节系数：
28、
29、在每一级分解中，信号i(t)表示为：
30、
31、其中，n为分解层数，an是第n层的近似信号，dj是第j层的细节信号；
32、基于母小波进行离散小波变换，根据故障特征频率所处的细节信号层，提取细节信号并再次进行傅里叶变换，提取故障特征信号。
33、优选地，所述母小波为daubechies系小波。
34、一种无刷双馈电机功率绕组匝间短路故障诊断系统，包括：
35、处理器；
36、存储器，其上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序；
37、其中，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现所述的无刷双馈电机功率绕组匝间短路故障诊断方法的步骤。
38、本专利技术的有益效果：
39、本专利技术提出了一种无刷双馈电机功率绕组匝间短路故障诊断方法及系统，该方法利用无刷双馈电机控制绕组侧的变流器电流信号进行分析，可以在功率绕组电流缺失的情况下，通过无刷双馈电机的电磁耦合关系，计算出功率绕组匝间短路故障时，与变流器直接连接的控制绕组电流故障特征频率，并通过离散小波变换等数据处理方法对较为微弱的故障信号进行提取，通过综合对比判定匝间短路故障。本专利技术针对无刷双馈防爆电机系统中功率绕组电压高，容易发生绝缘故障的潜在问题所提出，可以无需在高压绕组侧加装电气信号传感器，在有效降低系统成本的前提下大幅提升了系统可靠性。
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1.一种无刷双馈电机功率绕组匝间短路故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的无刷双馈电机功率绕组匝间短路故障诊断方法，其特征在于，所述功率绕组故障特征频率在控制绕组侧所引起的故障特征频率为(n/60)(pp+pc)-kfp，其中，kfp为功率绕组的故障特征频率，n为电机转子转速，k＝±1,±3,±5…，pp和pc分别为功率绕组和控制绕组的极对数。
3.根据权利要求1所述的无刷双馈电机功率绕组匝间短路故障诊断方法，其特征在于，所述有效值的求解如下式所示：
4.根据权利要求1所述的无刷双馈电机功率绕组匝间短路故障诊断方法，其特征在于，所述离散傅里叶分解系数如下式所示：
5.根据权利要求1所述的无刷双馈电机功率绕组匝间短路故障诊断方法，其特征在于，所述故障特征信号的谐波含量的获取，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的无刷双馈电机功率绕组匝间短路故障诊断方法，其特征在于，所述母小波可选为Daubechies系小波。
7.一种无刷双馈电机功率绕组匝间短路故障诊断系统，其特征在于，包括：p>...
【技术特征摘要】
1.一种无刷双馈电机功率绕组匝间短路故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的无刷双馈电机功率绕组匝间短路故障诊断方法，其特征在于，所述功率绕组故障特征频率在控制绕组侧所引起的故障特征频率为(n/60)(pp+pc)-kfp，其中，kfp为功率绕组的故障特征频率，n为电机转子转速，k＝±1,±3,±5…，pp和pc分别为功率绕组和控制绕组的极对数。
3.根据权利要求1所述的无刷双馈电机功率绕组匝间短路故障诊断方法，其特征在于，所述有效值的求解如...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈曦，王梓添，聂福全，张岚清，汤伟，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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