于分析永磁同步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行性能，也可用于分析電動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)性能。
[0065] H相靜止坐標(biāo)、兩相靜止坐標(biāo)及旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系間的Park變換關(guān)系如下 [006引fd,q,o=Pfa,e,o
[0067]fd,q,0 二PCfa,b,c二Kfa,b,c
[006引 其中，
[0071] 應(yīng)用Park變換，旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓狀態(tài)方程如下：
[0074]其中，
[0076] 磁鏈方程為：
[007引 電磁轉(zhuǎn)矩方程為：
[0080] 上式中的第一部分為磁阻轉(zhuǎn)矩，第二部分為永磁轉(zhuǎn)矩，對(duì)非凸極永磁同步電動(dòng)機(jī) 來(lái)說(shuō)，其電感為均勻分布，因此Le= 0,磁阻轉(zhuǎn)矩為零；對(duì)具有凸極結(jié)構(gòu)的永磁同步電動(dòng)機(jī) 來(lái)說(shuō)，其Le不為零。當(dāng)電流id為負(fù)時(shí)，磁阻轉(zhuǎn)矩為正向轉(zhuǎn)矩；反之，為負(fù)向轉(zhuǎn)矩。因此，在 凸極永磁同步電動(dòng)機(jī)中，通過(guò)合理的控制電機(jī)電流id,可W實(shí)現(xiàn)更大的轉(zhuǎn)矩輸出。
[0081] 在永磁同步電機(jī)運(yùn)行中，由于溫度等外界作用影響，永磁體磁鏈?zhǔn)噶糠岛头较?發(fā)生變化，永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)性能將會(huì)受到影響，因此，永磁磁鏈被認(rèn)為是很重要的電 機(jī)參數(shù)。在全階或降階的磁鏈觀測(cè)器中，由于相對(duì)于電流等狀態(tài)變量，永磁體磁鏈變化過(guò)程 較慢，一般將轉(zhuǎn)子永磁磁鏈作為恒定值處理。
[0082] 在實(shí)際應(yīng)用中，轉(zhuǎn)子永磁磁鏈在不同的工況下會(huì)發(fā)生較大的變化，如溫度上升和 磁場(chǎng)飽和、不合理的控制方法和惡劣的工況都可能導(dǎo)致永磁失磁，從而影響系統(tǒng)控制性能， 因此永磁同步電機(jī)的永磁磁鏈在線辨識(shí)變得極為重要。
[0083] 永磁體失磁造成磁密分布非正弦時(shí)，分析此時(shí)反電勢(shì)由磁密波形崎變引起的變 化。通過(guò)對(duì)電機(jī)的反電勢(shì)系數(shù)進(jìn)行傅里葉分析，在轉(zhuǎn)子同步參考坐標(biāo)系下，表現(xiàn)為6n次的 諧波?？蒞推斷此時(shí)轉(zhuǎn)子磁鏈也包含相同次數(shù)的諧波。
[0084] 當(dāng)永磁體失磁，磁密波形為非正弦崎變時(shí)，永磁體磁鏈在d-q軸產(chǎn)生新的分量 Vrd、Vrq
[0086] 因?yàn)榇沛溩兓鄬?duì)緩慢，可W將d-q軸磁鏈當(dāng)作穩(wěn)態(tài)值處理：
[008引構(gòu)建如下的狀態(tài)方程：
[0090] 永磁體失磁導(dǎo)致磁密波形變化，包括幅值變化、幅值和位置變化W及非正弦崎變 H種。其中，非正弦崎變最復(fù)雜。因此，選擇磁密非正弦崎變進(jìn)行分析。實(shí)際上，即使電機(jī) 沒(méi)有失磁，但是由于設(shè)計(jì)制造上的誤差，氣隙中磁密分布也不是完全正弦的。
[0091] 永磁體產(chǎn)生的磁鏈包含的諧波階數(shù)為5, 7, 11，…（3n次諧波抵消了）。轉(zhuǎn)換到同 步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下為6次，12次等6n次諧波。
[0093]磁密分布正弦時(shí)，轉(zhuǎn)子直軸磁鏈￥fd為常數(shù)，交軸磁鏈Vfq為0。但是當(dāng)永磁鐵失 磁，磁密分布非正弦時(shí)，從上面的方程中可W看出，￥fd。和Vfq。為恒定分量，此外磁鏈中還 包含6n次的諧波。諧波磁鏈中6次和12次分量最大。簡(jiǎn)化計(jì)算中，18次W上的諧波分量 可W忽略不計(jì)。
[0094]3、基于滑?？刂频挠来磐诫姍C(jī)失磁故障
[0097] 由電流方程得到PMSM的狀態(tài)方程為
[0098] X-- Ax+ Bu ^ Dii
[0099]式中：
[0102] 描述的對(duì)象構(gòu)造如下觀測(cè)器：
[0103] 惠。*4?電牛.及化牛&錢"{-V-片
[0104] 其中；?￡，為X的觀測(cè)值，sgn( ?)為符號(hào)函數(shù)，k為大于零的待設(shè)計(jì)的值。
[0105] 定義觀測(cè)器的偏差：
[0106] 建立偏差方程：
[0107] 會(huì)蘭.A狂寺IM…k Sgne
[010引選取滑模面
[0109] 友:=技?乂…表
[0110] 到達(dá)滑模面后由滑模等值原理可知：
[0111] 度?投?若一々
[0112] 可知
[011引Dd = ks即e
[0114] 由狀態(tài)方程，可進(jìn)一步化為：
[011 引
[011引取A= ?京，其中f.><)，則有；估計(jì)轉(zhuǎn)子磁通算式為
[0118] W上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，W上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于永磁同步電機(jī)防失磁診斷方法，其特征在于該方法包括如下步驟；1)永磁 同步電機(jī)失磁狀態(tài)的檢測(cè)方法 A、永磁體失磁造成磁密分布非正弦時(shí)，分析此時(shí)反電勢(shì)由磁密波形崎變引起的變化， 通過(guò)對(duì)電機(jī)的反電勢(shì)系數(shù)進(jìn)行傅里葉分析，在轉(zhuǎn)子同步參考坐標(biāo)系下，表現(xiàn)為6η次的諧 波；可W推斷此時(shí)轉(zhuǎn)子磁鏈也包含相同次數(shù)的諧波； 當(dāng)永磁體失磁，磁密波形為非正弦崎變時(shí)，永磁體磁鏈在d-q軸產(chǎn)生新的分量Vfd、Vfq因?yàn)榇沛溩兓鄬?duì)緩慢，可W將d-q軸磁鏈當(dāng)作穩(wěn)態(tài)值處理：構(gòu)建如下的狀態(tài)方程：永磁體失磁導(dǎo)致磁密波形變化，包括幅值變化、幅值和位置變化W及非正弦崎變?chǔ)ХN； 其中，非正弦崎變最復(fù)雜，因此，選擇磁密非正弦崎變進(jìn)行分析； Β、永磁體產(chǎn)生的磁鏈包含的諧波階數(shù)為5, 7, 11，…（化次諧波抵消了）。轉(zhuǎn)換到同步 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下為6次，12次等6η次諧波；磁密分布正弦時(shí)，轉(zhuǎn)子直軸磁鏈￥fd為常數(shù)，交軸磁鏈Vfq為0。但是當(dāng)永磁鐵失磁， 磁密分布非正弦時(shí)，從上面的方程中可W看出，￥fd。和Vfq。為恒定分量，此外磁鏈中還包含 6n次的諧波；諧波磁鏈中6次和12次分量最大；簡(jiǎn)化計(jì)算中，18次W上的諧波分量可此忽 略不計(jì)； 2)構(gòu)建轉(zhuǎn)磁通的滑模變結(jié)構(gòu)觀測(cè)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)子磁路的觀測(cè)方法 取狀態(tài)變量：令由電流方程得到PMSM的狀態(tài)方程為描述的對(duì)象構(gòu)造如下觀測(cè)器：其中：《，為X的觀測(cè)值，sgn( ·)為符號(hào)函數(shù)，k為大于零的待設(shè)計(jì)的值； 定義觀測(cè)器的偏差：I 建立偏差方程：選取滑模面到達(dá)滑模面后由滑模等值原理可知：可知 Dd=ksgne 由狀態(tài)方程，可進(jìn)一步化為：'其中則有；估計(jì)轉(zhuǎn) 子磁通算式為
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于永磁同步電機(jī)防失磁診斷方法，該方法包括如下步驟，永磁同步電機(jī)失磁狀態(tài)的檢測(cè)方法即永磁體失磁造成磁密分布非正弦時(shí)，分析此時(shí)反電勢(shì)由磁密波形畸變引起的變化，通過(guò)對(duì)電機(jī)的反電勢(shì)系數(shù)進(jìn)行傅里葉分析，在轉(zhuǎn)子同步參考坐標(biāo)系下，表現(xiàn)為6n次的諧波，不僅減少永磁體失磁故障而造成的經(jīng)濟(jì)損失，實(shí)現(xiàn)了對(duì)永磁電機(jī)永磁體失磁實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，避免電機(jī)失磁帶來(lái)的損失，從而降低維護(hù)成本，提高對(duì)永磁電機(jī)故障檢測(cè)和分析的能力，將成為保證永磁電機(jī)安全可靠運(yùn)行。
【IPC分類】H02P21/13
【公開(kāi)號(hào)】CN105322857
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410244208
【發(fā)明人】黃燕
【申請(qǐng)人】常州依道牽引科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2014年6月4日