一種四相電勵磁雙凸極電機(jī)及其開路故障診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種四相電勵磁雙凸極電機(jī)及其開路故障診斷方法，屬于電機(jī)故障診 斷技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 雙凸極電機(jī)是一種由位置傳感器、電力電子功率變換器、永磁或電磁勵磁單元、控 制器和凸極定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機(jī)本體組成的新式電機(jī)。作為一種新型的變磁阻電機(jī)，其磁阻 最大值和最小值比值大，有更好的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換特性，在各行各業(yè)具有較好的應(yīng)用前景。四 相電勵磁雙凸極電機(jī)具有四相繞組，在發(fā)生單相故障后其余各相依然可以工作，因此非常 適合作為容錯電機(jī)，在高可靠性應(yīng)用場合應(yīng)用。
[0003] 準(zhǔn)確并及時的診斷技術(shù)是容錯電機(jī)實(shí)現(xiàn)容錯功能的前提?！吨袊姍C(jī)工程學(xué)報》 2009年第33期論文《雙凸極電機(jī)全橋變換器單管開路故障在線診斷》提出了一種利用中性 點(diǎn)電壓在故障前后的變化特征進(jìn)行故障診斷的方法，并開展了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。但是該方法僅能 用于三相電機(jī)的單管開路故障的診斷研宄。國內(nèi)外也有學(xué)者提出采用基于模型的模糊控制 和遺傳算法針對特定電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)下正常與故障運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行特征量提取，實(shí)現(xiàn)電機(jī)故障 診斷，此方法實(shí)現(xiàn)相對困難和復(fù)雜，而且難以實(shí)現(xiàn)故障實(shí)時診斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 所要解決的技術(shù)問題：
[0005]本發(fā)明公開的一種四相電勵磁雙凸極電機(jī)及其開路故障診斷方法，僅對設(shè)置的故 障檢測電阻的電壓進(jìn)行采樣并提取故障特征，適用于四相四相電勵磁雙凸極電機(jī)的單相開 路和單管開路故障診斷。
[0006] 技術(shù)方案：
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)以上功能，本發(fā)明提供了一種四相電勵磁雙凸極電機(jī)，其特征在于：該電 機(jī)包括A相繞組、B相繞組、C相繞組、D相繞組、四相全橋變換器和檢測電阻（R);電機(jī)的四 相繞組按照相位的不同分為兩個通道，兩個通道的中點(diǎn)連接有檢測電阻（R);所述電機(jī)還 設(shè)有控制器，所述控制器對檢測電阻的電壓進(jìn)行采樣并提取故障特征，以診斷出發(fā)生的故 障類型；
[0008] 所述電機(jī)的四相繞組按照相位的不同分為兩個通道，具體指A相繞組和C相繞組 反向串聯(lián)后分別接在A相上管Q1與A相下管Q2的中點(diǎn)和C相上管Q5與C相下管Q6的中 點(diǎn)，組成一個通道；B相繞組和D相繞組反向串聯(lián)后分別接在B相上管Q3與B相下管Q4的 中點(diǎn)和D相上管Q7與D相下管Q8的中點(diǎn)，組成另一個通道。
[0009] 一種四相電勵磁雙凸極電機(jī)開路故障診斷方法，其特征在于：該診斷方法具體步 驟如下：針對權(quán)上述四相電勵磁雙凸極電機(jī)，該診斷方法具體步驟如下：
[0010] 設(shè)A相繞組與勵磁繞組的互感開始上升時的電角度為0°，電角度為（0°，180° ] 時，給D相通以正電流，給B相通以負(fù)電流；
[0011] 電角度為（180°，360° ]范圍內(nèi)，給B相通以正電流，給D相通以負(fù)電流；
[0012] 電角度為（90°，270° ]范圍內(nèi)，給A相通以正電流，給C相通以負(fù)電流；
[0013] 電角度為（0°，90° ]和（270°，360° ]范圍內(nèi)，給C相通以正電流，給A相通以 負(fù)電流；
[0014] 在上述通電邏輯的基礎(chǔ)上，對檢測電阻的電壓進(jìn)行采樣并提取故障特征，以診斷 出發(fā)生的故障類型。
[0015] 進(jìn)一步的，對檢測電阻的電壓進(jìn)行采樣并提取故障特征，以診斷出發(fā)生的故障類 型具體指：該診斷方法在判斷單相開路故障時采用以下判斷邏輯：
[0016]若在電角度為（0°，180° ]時檢測電阻的電壓始終為負(fù)值，且在（180°，360° ] 時檢測電阻的電壓始終為正值，則發(fā)生了A相開路故障；
[0017]若在（0°，180° ]時檢測電阻的電壓始終為正值，且在（180° ,360° ]時檢測 電阻的電壓始終為負(fù)值，則發(fā)生了C相開路故障；
[0018] 若在（90 ° ，270 ° ]時檢測電阻的電壓始終為負(fù)值，且在 (0°，90°]U(270° ,360° ]時檢測電阻的電壓始終為正值，則發(fā)生了B相開路故障；
[0019]若在（90 ° ，270 ° ]時檢測電阻的電壓始終為正值，且在 (0°，90°]U(270° ,360° ]時檢測電阻的電壓始終為負(fù)值，則發(fā)生了D相開路故障。
[0020] 進(jìn)一步的，對檢測電阻的電壓進(jìn)行采樣并提取故障特征，以診斷出發(fā)生的故障類 型具體指：該診斷方法在判斷單管開路故障時采用以下判斷邏輯：
[0021]若在（0°，180° ]時檢測電阻的電壓始終為負(fù)值，且在（180° ,360° ]時檢測 電阻的電壓并非始終為正值，則發(fā)生了A相上管（Q1)開路故障；
[0022] 若在（0°，180° ]時檢測電阻的電壓始并非終為負(fù)值，且在（180° ,360° ]時 檢測電阻的電壓始終為正值，則發(fā)生了A相下管（Q2)開路故障；
[0023]若在（90 ° ，270 ° ]時檢測電阻的電壓始終為負(fù)值，且在 (0°，90°]U(270° ,360° ]時檢測電阻的電壓始并非終為正值，則發(fā)生了B相上管 (Q3)開路故障；
[0024] 若在（90 °，270 ° ]時檢測電阻的電壓并非始終為負(fù)值，且在 (0°，90° ]U(270° ,360° ]時檢測電阻的電壓始終為正值，則發(fā)生了B相下管（Q4) 開路故障；
[0025] 若在（0°，180° ]時檢測電阻的電壓始終為正值，且在（180° ,360° ]時檢測 電阻的電壓并非始終為負(fù)值，則發(fā)生了C相上管（Q5)開路故障；
[0026]若在（0°，180° ]時檢測電阻的電壓始并非終為正值，且在（180° ,360° ]時 檢測電阻的電壓始終為負(fù)值，則發(fā)生了C相下管（Q6)開路故障；
[0027]若在（90 °，270 ° ]時檢測電阻的電壓并非始終為正值，且在 (0°，90°]U(270° ,360° ]時檢測電阻的電壓始終為負(fù)值，則發(fā)生了D相上管（Q7)開 路故障；
[0028]若在（90 °，270 ° ]時檢測電阻的電壓始終為正值，且在 (0°，90°]U(270° ,360° ]時檢測電阻的電壓并非始終為負(fù)值，則發(fā)生了D相下管 (Q8)開路故障。
[0029]有益效果：
[0030] 本發(fā)明公開的電勵磁雙凸極電機(jī)勵磁故障容錯發(fā)電控制方法，僅對設(shè)置的故障檢 測電阻的電壓進(jìn)行采樣并提取故障特征，既可以診斷出單管開路故障，又可以診斷出單相 開路故障；控制器算法簡單，不需要復(fù)雜的運(yùn)算。
【附圖說明】
[0031] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明：
[0032] 圖1是本發(fā)明四相電勵磁雙凸極電機(jī)開路故障診斷方法原理圖；
[0033] 圖2是四相電勵磁雙凸極電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)角度控制電流圖；
[0034] 圖3是本發(fā)明四相電勵磁雙凸極電機(jī)正常狀態(tài)下的檢測電阻電壓圖；
[0035] 圖4是本發(fā)明四相電勵磁雙凸極電機(jī)A相開路時檢測電阻電壓圖；
[0036] 圖5是本發(fā)明四相電勵磁雙凸極電機(jī)B相開路時檢測電阻電壓圖；
[0037] 圖6是本發(fā)明四相電勵磁雙凸極電機(jī)C相開路時檢測電阻電壓圖；
[0038] 圖7是本發(fā)明四相電勵磁雙凸極電機(jī)A相上管Q1開路時檢測電阻電壓圖；
[0039] 圖8是本發(fā)明四相電勵磁雙凸極電機(jī)A相下管Q2開路時檢測電阻電壓圖；
[0040] 圖9是本發(fā)明四相電勵磁雙凸極電機(jī)D相下管Q8開路時檢測電阻電壓圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 本發(fā)明提供一種四相電勵磁雙凸極電機(jī)及其開路故障診斷方法，為使本發(fā)明的目 的，技術(shù)方案及效果更加清楚，明確，以及參照附圖并舉實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng) 當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0042] 圖1是本發(fā)明四相電勵磁雙凸極電機(jī)開路故障診斷方法原理圖。該電機(jī)包括A相 繞組、B相繞組、C相繞組、D相繞組、四相全橋變換器和檢測電阻R。所述四相全橋變換器包 括A相上管Q1、下管Q2,B相上管Q3、下管Q4,C相上管Q5、下管Q6,D相上管Q7、下管Q8， 各開關(guān)管分別反向并聯(lián)一個二極管。
[0043] 其中A相繞組和C相繞組反向串聯(lián)后分別接在A相上管Q1與A相下管Q2的中點(diǎn) 和C相上管Q5與C相下管Q6的中點(diǎn)，組成一個通道；B相繞組和D相繞組反向串聯(lián)后分別 接在B相上管Q3與B相下管Q4的中點(diǎn)和D相上管Q7與D相下管Q8的中點(diǎn)，組成另一個 通道。檢測電阻R分別接在A相繞組與C相繞組的中點(diǎn)和B相繞組與D相繞組的中點(diǎn)。控 制器對檢測電阻的電壓進(jìn)行采樣并提取故障特征，以診斷出發(fā)生的故障類型。
[0044]圖2是四相電勵磁雙凸極電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)角度控制電流圖。假設(shè)A相繞組與勵磁繞組的 互感開始上升時的電角度為0。在電角度為（0°，180° ]范圍內(nèi)，給D相通以正電流，給 B相通以負(fù)電流；在電角度為（180°，360° ]范圍內(nèi)