基于三次与五次谐波子空间复矢量特征的六相电机匝间短路故障诊断方法

本发明属于电机故障诊断领域，具体涉及一种基于三次与五次谐波子空间复矢量特征的六相电机匝间短路故障诊断方法。

背景技术：

1、多相电机由于采用相数冗余的设计，可以在绕组发生故障时继续运行，具有容错运行能力，因此多相电机在电动汽车、航空航天装备等对安全可靠性具有严格要求的场合具有良好的应用前景。

2、匝间短路故障是电机绕组故障中最常见的故障类型之一，发生匝间短路故障时通常形成较大的短路电流，使得定子绕组温升迅速增加，容易引发故障的蔓延，具有严重的危害性。在短路相绕组中，匝间短路故障发生的位置多变，且短路匝数可变范围较大，因此匝间短路故障的故障状态具有多样性。另一方面，电机在负载运行时，不同的转速与转矩也会对匝间短路故障的特征产生影响。这些因素共同造成了匝间短路故障的准确诊断存在困难。六相电机在同步旋转坐标系下存在多个谐波子空间，在匝间短路故障状态下，各谐波子空间的数学模型发生变化，产生不同形式的故障特征。因此，通过同时利用三次与五次谐波子空间的故障特征，有利于充分利用不同谐波子空间的故障信息，提高不同短路匝间状态和不同负载工况下匝间短路故障诊断的准确性。

技术实现思路

1、为了解决匝间短路故障状态多样性和电机负载工况多样性使得六相电机匝间短路故障准确诊断困难的问题，本发明提供一种基于三次与五次谐波子空间复矢量特征的六相电机匝间短路故障诊断方法。

2、本发明所述基于三次与五次谐波子空间复矢量特征的六相电机匝间短路故障诊断方法，所述方法包括以下步骤：

3、s1、采集待诊断六相电机的各相电流，通过坐标变换矩阵将所述各相电流变换至同步旋转坐标系，获得三次谐波子空间电流与五次谐波子空间电流；

4、s2、从所述三次谐波子空间电流中提取第一特征阶次谐波，并从所述五次谐波子空间电流中提取第二特征阶次谐波；

5、s3、根据所述第一特征阶次谐波的幅值和所述第二特征阶次谐波的幅值，构造复矢量特征；

6、s4、根据所述复矢量特征在复平面上所处的预设矢量区间，判断所述六相电机是否发生匝间短路故障。

7、优选地，步骤s2中，所述第一特征阶次谐波为所述三次谐波子空间的直轴电流或交轴电流中的二次谐波，所述第二特征阶次谐波为所述五次谐波子空间的直轴电流或交轴电流中的四次谐波。

8、优选地，步骤s3中，所述复矢量特征的实部为所述三次谐波子空间的直轴电流或交轴电流的二次谐波幅值，所述复矢量特征的虚部为所述五次谐波子空间的直轴电流或交轴电流的四次谐波幅值。

9、优选地，步骤s4中，所述预设矢量区间包括正常状态矢量区间和匝间短路故障状态矢量区间，所述预设矢量区间是通过离线采集的样本数据集预先划分确定的，所述样本数据集包含电机在多种负载工况下的正常运行样本，以及在不同短路匝数和多种负载工况下的匝间短路故障样本。

10、优选地，步骤s4中，判断所述六相电机是否发生匝间短路故障的具体过程为：

11、若所述复矢量特征位于所述匝间短路故障状态矢量区间内，则判定所述六相电机发生匝间短路故障；

12、若所述复矢量特征位于所述正常状态矢量区间内，则判定所述六相电机处于正常运行状态。

13、优选地，在预先划分所述预设矢量区间时，将所有正常运行样本的复矢量特征均划分至所述正常状态矢量区间内。

14、优选地，步骤s2中，采用频谱分析法或数字滤波法提取所述第一特征阶次谐波和所述第二特征阶次谐波。

15、本发明的有益效果：本发明公开一种基于三次与五次谐波子空间复矢量特征的六相电机匝间短路故障诊断方法，考虑六相电机较常规的三相电机存在更多的谐波子空间的特点，将相互正交的三次谐波子空间和五次谐波子空间中的两种故障特征组合成复矢量特征，有利于充分利用六相电机的故障信息，提高六相电机匝间短路故障诊断的准确性。

1.基于三次与五次谐波子空间复矢量特征的六相电机匝间短路故障诊断方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于三次与五次谐波子空间复矢量特征的六相电机匝间短路故障诊断方法，其特征在于，步骤s2中，所述第一特征阶次谐波为所述三次谐波子空间的直轴电流或交轴电流中的二次谐波，所述第二特征阶次谐波为所述五次谐波子空间的直轴电流或交轴电流中的四次谐波。

3.根据权利要求2所述的基于三次与五次谐波子空间复矢量特征的六相电机匝间短路故障诊断方法，其特征在于，步骤s3中，所述复矢量特征的实部为所述三次谐波子空间的直轴电流或交轴电流的二次谐波幅值，所述复矢量特征的虚部为所述五次谐波子空间的直轴电流或交轴电流的四次谐波幅值。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于三次与五次谐波子空间复矢量特征的六相电机匝间短路故障诊断方法，其特征在于，步骤s4中，所述预设矢量区间包括正常状态矢量区间和匝间短路故障状态矢量区间，所述预设矢量区间是通过离线采集的样本数据集预先划分确定的，所述样本数据集包含电机在多种负载工况下的正常运行样本，以及在不同短路匝数和多种负载工况下的匝间短路故障样本。

5.根据权利要求4所述的基于三次与五次谐波子空间复矢量特征的六相电机匝间短路故障诊断方法，其特征在于，步骤s4中，判断所述六相电机是否发生匝间短路故障的具体过程为：

6.根据权利要求4所述的基于三次与五次谐波子空间复矢量特征的六相电机匝间短路故障诊断方法，其特征在于，在预先划分所述预设矢量区间时，将所有正常运行样本的复矢量特征均划分至所述正常状态矢量区间内。

7.根据权利要求1所述的基于三次与五次谐波子空间复矢量特征的六相电机匝间短路故障诊断方法，其特征在于，步骤s2中，采用频谱分析法或数字滤波法提取所述第一特征阶次谐波和所述第二特征阶次谐波。