2023年7月电工技术学报Vol.38No.14第38卷第14期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYJul.2023DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.221382基于容错齿磁通的五相永磁电机匝间短路故障诊断黄建1尹佐生1王天乙1宋志翌1隋义2（1.北京自动化控制设备研究所北京1000742.哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001）摘要匝间短路故障是一种常见的电机绕组故障，具有危害大、易扩散、诊断难的特点，是多相容错永磁同步电机研究过程中关注的重点。该文以一台高故障隔离能力五相永磁同步电机为基础，对基于齿磁通的故障诊断方法进行了研究。建立了五相永磁同步电机定子磁路模型，给出了匝间短路故障对绕线齿及容错齿磁通的影响规律。研究了不同绕制方式下探测线圈感应电动势随电机运行状态的变化规律，对各绕制方案的故障识别能力、故障灵敏度、复杂程度等进行了综合评价，提出基于容错齿磁通的匝间短路故障诊断方法，给出基于故障标志αi的故障识别和定位方法。研究表明，当电机发生匝间短路故障时，故障相αi值明显降低，剩余健康相αi值接近于1，根据这一特征可以对故障进行准确识别和定位。该方法不依赖傅里叶变换、不受负载和电机转速影响，具有准确度高、鲁棒性强的优点。该文进一步分析了槽口宽度、容错齿长度对故障敏感度和电机性能的影响，给出兼顾高低匝数短路故障诊断灵敏度和电机性能的尺寸选取方法。关键词：五相永磁同步电机匝间短路探测线圈故障诊断中图分类号：TM3510引言相比传统三相永磁同步电机，多相容错永磁同步电机具备相冗余特性，故障下通过剩余相电流重构可以保证电机继续运行，极大地提高了系统的可靠性和容错性，在航空航天、电动汽车等对可靠性要求较高的场合具有良好的应用前景[1-4]。绕组开路和短路故障是电机的易发故障，对于多相容错永磁电机而言，想要做到开路、短路等故障情况下的快速响应和容错运行，电机系统本身需要具备能够识别绕组故障的快速准确故障诊断功能[5-7]。电机绕组故障会导致转矩、气隙磁通及电枢电压、电流、阻抗等物理量的畸变或不平衡，进而引起额外的振动噪声，现有方法一般通过对上述物理量的监测实现故障诊断。其中，绕组开路故障的诊断相对简单，当电机某一相绕组出现开路故障时，该相电流持续为零，并且谐波平面电流分量会出现畸变[8-10]，因此可以采取监测各相电流过零点，或检测谐波平面电流分量的方法对开路故障进行诊断，当前研究的重点在于缩短故障诊断周期，提高响应速度[11]。...
