CN109738780A - 多相角接无刷励磁机旋转二极管一管开路检测方法与系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种多相角接无刷励磁机旋转二极管一管开路检测方法与系统。获取进入励磁机的定子励磁绕组的励磁电流后，将励磁电流分为两路，得到第一励磁电流和第二励磁电流，将第一励磁电流延迟基准时间后得到第一延迟励磁电流，将第一延迟励磁电流和第二励磁电流相减得到含有奇数次谐波的电流，将第一延迟励磁电流和第二励磁电流相加得到第三励磁电流，滤除第三励磁电流中的直流分量和相数倍基准频率的分量，得到含有偶数次谐波的电流，根据含有奇数次谐波的电流和含有偶数次谐波的电流进行二极管一管开路检测。该方法不仅能实现故障的准确判别，还不需要改造电机结构，降低了工艺难度和成本，检测可靠性高。

Description

多相角接无刷励磁机旋转二极管一管开路检测方法与系统

技术领域

本申请涉及励磁机技术领域，特别是涉及一种多相角接无刷励磁机旋转二极管一管开路检测方法与系统。

背景技术

多相角接无刷励磁机不仅可以降低大功率励磁系统对单个二极管的容量的要求，还能提高整流电压的质量、改善系统的容错性，得到了广泛的应用。但多相角接无刷励磁机中的旋转整流器处于高速旋转状态，运行时二极管很容易被损坏，在开路故障初期励磁机仍能给主发电机提供正常电流，但如果任由故障继续恶化将严重影响主发电机的正常运行，造成严重后果，且因为二极管工作时处于高速旋转状态，对其状态的监测十分困难。

传统的旋转整流器故障检测方法为霍尔元件检测法，它通过检测旋转整流器每相电流在固定时间是否存在来判断是否故障，但该方法无法检测熔断器未熔断时的二极管损坏，且霍尔元件传感器探头容易劣变，检测时也容易发生误动，影响检测结果的准确性，传统的旋转整流器故障检测方法可靠性低。

发明内容

基于此，有必要针对传统的旋转整流器故障检测方法可靠性低的问题，提供一种多相角接无刷励磁机旋转二极管一管开路检测方法与系统。

一种多相角接无刷励磁机旋转二极管一管开路检测方法，包括以下步骤：

获取进入励磁机的定子励磁绕组的励磁电流；

将所述励磁电流分为两路，得到第一励磁电流和第二励磁电流，将所述第一励磁电流延迟基准时间后得到第一延迟励磁电流；

将所述第一延迟励磁电流和所述第二励磁电流相减得到含有奇数次谐波的电流；

将所述第一延迟励磁电流和所述第二励磁电流相加得到第三励磁电流；

滤除所述第三励磁电流中的直流分量和相数倍基准频率的分量，得到含有偶数次谐波的电流；

根据所述含有奇数次谐波的电流和所述含有偶数次谐波的电流进行二极管一管开路检测。

一种多相角接无刷励磁机旋转二极管一管开路检测系统，包括采集装置和处理装置，所述采集装置连接所述处理装置装置，所述采集装置用于获取进入励磁机的定子励磁绕组的励磁电流，所述处理装置用于将所述励磁电流分为两路，得到第一励磁电流和第二励磁电流，将所述第一励磁电流延迟基准时间后得到第一延迟励磁电流，将所述第一延迟励磁电流和所述第二励磁电流相减得到含有奇数次谐波的电流，将所述第一延迟励磁电流和所述第二励磁电流相加得到第三励磁电流，滤除所述第三励磁电流中的直流分量和相数倍基准频率的分量，得到含有偶数次谐波的电流，当所述含有奇数次谐波的电流和所述含有偶数次谐波的电流在预设范围內时，判断所述励磁机的二极管出现了开路故障。

上述多相角接无刷励磁机旋转二极管一管开路检测方法与系统，根据获取的进入励磁机的定子励磁绕组的励磁电流进行处理后得到含有奇数次谐波的电流和含有偶数次谐波的电流，由于多相角接无刷励磁机正常运行时，含有奇数次谐波的电流和含有偶数次谐波的电流很小，而当发生二极管一管开路时，含有奇数次谐波的电流和含有偶数次谐波的电流均为故障特征量且幅值明显增大，通过对含有奇数次谐波的电流和含有偶数次谐波的电流的分析，当这两个电流在预设范围內时，判断多相角接无刷励磁机的二极管出现了开路故障，该方法不仅能实现故障的准确判别，还不需要改造电机结构，降低了工艺难度和成本，检测可靠性高。

附图说明

图1为一个实施例中多相角接无刷励磁机旋转二极管一管开路检测方法的流程图；

图2为一个实施例中定子励磁绕组与旋转二极管结构图；

图3为一个实施例中无刷励磁机旋转二极管一管开路的转子电枢电势和电枢电流波形图；

图4为另一个实施例中多相角接无刷励磁机旋转二极管一管开路检测方法的流程图；

图5为一个实施例中11相无刷励磁系统正常运行时定子励磁电流波形图；

图6为一个实施例中11相无刷励磁系统旋转二极管故障时定子励磁电流波形图；

图7为一个实施例中39相无刷励磁系统正常运行时定子励磁电流波形图；

图8为一个实施例中39相无刷励磁系统旋转二极管故障时定子励磁电流波形图；

图9为再一个实施例中多相角接无刷励磁机旋转二极管一管开路检测方法的流程图；

图10为又一个实施例中多相角接无刷励磁机旋转二极管一管开路检测方法的流程图；

图11为一个实施例中多相角接无刷励磁机旋转二极管一管开路检测系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行更加全面的描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在一个实施例中，提供一种多相角接无刷励磁机旋转二极管一管开路检测方法，请参见图1，包括以下步骤：

步骤S100：获取进入励磁机的定子励磁绕组的励磁电流。

定子励磁绕组又称电枢，是用来产生电动势的部件。多相角接无刷励磁机在工作时，由励磁装置供给多相角接无刷励磁机一定励磁电流，产生一个恒定磁场，定子励磁绕组旋转切割产生的磁场，感应出电动势，定子励磁绕组与旋转二极管连接，其连接方式如图2所示，旋转二极管用于将定子励磁绕组感应出的交流电动势变成直流电动势后供发电机励磁。多相角接无刷励磁机正常运行时，各相电枢电势与电流波形相同，而当多相角接无刷励磁机的旋转二极管发生开路故障时，会引起电枢的电势和电流发生变化，在多相角接无刷励磁机的定子端对进入定子励磁绕组的电流进行同步采样后，通过对励磁电流的分析可以检测多相角接无刷励磁机的旋转二极管是否发生了开路故障，不用改变励磁机的原有结构，降低了成本。

具体地，请参见图2，以检测多相角接无刷励磁机的旋转二极管一管开路故障为例，励磁机正常运行时，各相电枢电势与电流波形相同，相位依次相差2nπ/m(倍数n＝1,2,3,…)电角度，以第1、2相为例，则正常运行时第1、2相电枢电压与电流表达式为：

在表达式中，E为电枢电压有效值，ω表示转子旋转角速度，t表示时间，ωt则为电角度。

假设发生开路故障的是D₃二极管，那么该二极管开路只会影响到1、2相的电枢电流，而其他相的电枢电流均为正常值，当D₃管不再导通时，可看做由1、2相电枢串联电压共同决定D₁和D₅二极管是否导通，则1、2相的合成电势为：

一管开路故障后，第1相电枢电流相比正常时滞后nπ/m，第2相电枢电流相比正常时超前nπ/m，由于上桥臂二极管的故障与否无法影响到下桥臂二极管的工作状态，因此故障时i₂、i₃波形负半轴与正常情况下相同，故障后第1相和第2相电枢电流的表达式为:

图3为多相角接无刷励磁机旋转二极管一管开路故障的转子电枢电势和电枢电流波形。将第2相桥臂发生开路故障后1、2相的电枢电流看成正常运行时1、2相电枢电流与Δi₁,Δi₂的叠加，即：

若不考虑磁路饱和的影响，故障运行时，1、2相的电枢反应磁动势是正常运行时1、2相电流产生的电枢反应磁动势与Δi₁、Δi₂产生的磁动势的叠加。由于只有1、2两相的电枢电流有变化，因此只需考虑Δi₁,Δi₂产生的合成磁动势即可完成D₃二极管开路故障下电枢反应磁动势的分析。Δi₁,Δi₂可以表示为：

对Δi₁进行傅里叶分析，可得：

Δi₁＝c₀+Σ(a_kcoskωt+b_ksinkωt) k＝1,2,3,... (7)

其中：

对Δi₂进行傅里叶分析，可得：

Δi₂＝c₀+∑(a_kcoskωt+b_ksinkωt) k＝1,2,3,... (9)

其中：

由此可见，当多相角接无刷励磁机的旋转二极管发生开路故障时，会引起电枢的电势和电流发生变化，变化的电流电流Δi₁,Δi₂中含有电流分量，这些电流分量会产生分数次和整数次空间谐波磁动势，分数次磁场在定子励磁绕组中感应电势之和为零，主要分析整数次空间谐波磁动势在定子绕组中感应的电动势频率。

电枢绕组中的低次(k＝0,1,2，3,...)谐波电流会产生基波和奇数次(j＝1,3,5,...)空间谐波磁动势。对于其j次谐波磁动势来说，它的极对数是基波的j倍，但是转速为基波的k/j倍。其正转分量相对定子转速为k/j-1倍，在定子中感应的电动势频率为基波的k-j倍。同理可得，其反转分量相对定子转速为k/j+1倍，在定子中感应的电动势频率为基波的k+j倍。即电枢绕组中的k次谐波电流产生的j次空间谐波磁动势会在定子励磁绕组中感应出基波和2，3，4等次的谐波电流。可通过采集励磁电流中的这些低次谐波电流进行故障保护设计，通过对励磁电流的分析可以检测多相角接无刷励磁机的旋转二极管是否发生了开路故障，不用改变励磁机的原有结构，降低了成本。

步骤S200：将励磁电流分为两路，得到第一励磁电流和第二励磁电流，将第一励磁电流延迟基准时间后得到第一延迟励磁电流。

采集励磁电流中的低次谐波电流的方式并不唯一，在一个实施例中，可以将励磁电流分为两路，得到第一励磁电流和第二励磁电流，将第一励磁电流延迟基准时间后得到第一延迟励磁电流，第一延迟励磁电流中包含励磁电流原来的部分和延迟的部分，可以将特征部分从原来的励磁电流部分中分离出来，使处理更加便捷。

步骤S300：将第一延迟励磁电流和第二励磁电流相减得到含有奇数次谐波的电流。

由于第一延迟励磁电流中包含励磁电流原来的部分和延迟的部分，通过将延迟前和延迟后的励磁电流相减可以滤除励磁电流中的非特征部分，减小非特征部分对检测结果的影响，得到含有奇数次谐波的电流，更好地提取励磁电流中的低次谐波分量。

步骤S400：将第一延迟励磁电流和第二励磁电流相加得到第三励磁电流。

由于第一延迟励磁电流中包含励磁电流原来的部分和延迟的部分，通过将延迟后第一延迟励磁电流和延迟前的第二励磁电流相加，可以保留由步骤S300消除的部分电流分量，有利于实现特征量的最大提取。

步骤S500：滤除第三励磁电流中的直流分量和相数倍基准频率的分量，得到含有偶数次谐波的电流。

第三励磁电流中包含直流分量、相数倍基准频率分量和含有偶数次谐波的电流，含有偶数次谐波的电流包含二极管故障特征量，但与直流分量和相数倍基准频率分量相比，含有偶数次谐波的电流幅值较低，一般在0.01A至0.2A左右，在实际操作中，要从第三励磁电流中提取含有偶数次谐波的电流对故障进行分析操作难度大，而滤除第三励磁电流中的直流分量和相数倍基准频率的分量后，就可以更好地提取第三励磁电流中的含有偶数次谐波的电流，实现多相无刷励磁机故障的检测。

步骤S600：根据含有奇数次谐波的电流和含有偶数次谐波的电流进行二极管一管开路检测。

励磁电流中的低次谐波均由二极管一管开路故障引起，滤除励磁机正常运行时含有的直流量，以及相数倍基准频率的谐波后，得到的奇数次和偶数次谐波分量可包含所有的故障特征量，实现故障特征的最大程度提取，根据含有奇数次谐波的电流和含有偶数次谐波的电流可进行二极管一管开路检测，为二极管一管开路的检测与保护提供了一条有效的途径。

在一个实施例中，请参见图4，步骤S500包括步骤S520至步骤S560。

步骤S520：将第三励磁电流分为两路，得到第四励磁电流和第五励磁电流。

滤除第三励磁电流中的直流分量和相数倍基准频率的分量的方式并不唯一，在一个实施例中，可以将第三励磁电流分为两路，得到第四励磁电流和第五励磁电流，将第三励磁电流分为两路后不仅可以保留第三励磁电流中本来包括的部分，还能对通过另一路励磁电流进行其他处理，以便于实现滤除直流分量和相数倍基准频率的分量的目的。

步骤S540：将第五励磁电流延迟参考时间后得到第二延迟励磁电流。

将第五励磁电流延迟参考时间后得到第二延迟励磁电流，第二延迟励磁电流中包含第五励磁电流原来的部分和延迟的部分，可以将特征部分从原来的励磁电流部分中分离出来，使处理更加便捷。

步骤S560：将第四励磁电流和第二延迟励磁电流相减，滤除第三励磁电流中的直流分量和相数倍基准频率的分量，得到含有偶数次谐波的电流，参考时间为基准时间与励磁机的相数的商。

励磁机的相数并不是唯一的，只要大于1即可。由于第二延迟励磁电流中包含第三励磁电流原来的部分和延迟的部分，通过将延迟前和延迟后的励磁电流相减可以滤除第三励磁电流中的直流分量和相数倍基准频率的分量，得到含有偶数次谐波的电流，减小第三励磁电流中的直流分量和相数倍基准频率的分量对检测结果的影响，更好地提取励磁电流中的低次谐波分量。

在一个实施例中，基准时间为两倍励磁机励磁电流频率的倒数。具体地，当励磁机励磁电流频率为f₀时，基准时间为参考时间为在本实施例中，设励磁电流为：

式中：k为定子励磁电流谐波次数；I_fd,k、φ_fd,k分别为定子励磁电流k次谐波有效值和相角，ω₀＝2πf₀为同步角速度，f₀励磁机励磁电流频率。

将励磁电流分为两路，得到第一励磁电流和第二励磁电流，将第一励磁电流延迟基准时间，即在t轴方向向左平移后，可得第一延迟励磁电流如下：

将第一延迟励磁电流和第二励磁电流相减，即(11)(12)两式相减，得到含有奇数次谐波的电流如下：

从式(13)可知，将励磁电流与其在t轴方向左移后的波形相减后得到的电流中不再含有直流和偶数次谐波，而只保留了1、3、5等奇数次谐波。

将第一延迟励磁电流和第二励磁电流相加，即(11)(12)两式相加，得到第三励磁电流如下：

从式(14)可见，将励磁电流与其在t轴方向左移1/(2f₀)后的波形相加后得到的电流中不再含有基波及奇数次谐波，却保留了直流和相数倍基准频率谐波。

可以将第三励磁电流写为：

为了滤除第三励磁电流中的直流分量和相数倍基准频率的分量，得到含有偶数次谐波的电流，可以将第三励磁电流分为两路，得到第四励磁电流和第五励磁电流，将第五励磁电流延迟参考时间即在t轴方向向左平移后，可得到第二延迟电流如下式(16)：

将第四励磁电流和第二延迟励磁电流相减，即(14)(15)式相减，可得：

从式(17)可见，处理后的励磁电流中的直流分量和相数倍基准频率的分量已经被滤除，得到了含有2，4，6等偶数次谐波的电流。最终可分别提取出仅含有1、3等奇数次谐波的电流i_d1和仅含有2、4等次偶数次谐波的电流i_d2，可实现对故障特征量的最大有效提取，根据含有奇数次谐波的电流和含有偶数次谐波的电流可以进行二极管一管开路检测。

以11相角形无刷励磁系统和39相角形无刷励磁系统为例，图5和图6分别为11相无刷励磁系统正常运行和旋转二极管一管开路的定子励磁电流波形图，获取两种工况下励磁电流波形，并进行快速傅里叶变换，结果如表1所示：

表1

图7和图8分别为39相无刷励磁系统二极管正常运行与旋转二极管一管开路故障的定子励磁电流波形图，其两种工况下励磁电流傅里叶分析如表2所示：

表2

从表1和表2可以看到，无刷励磁系统在发生二极管一管开路故障后，定子励磁电流中除了含有直流分量和相数倍频次谐波外，还含有较大基波和2、3、4等低次谐波分量，这些谐波均是由二极管一管开路故障引起。但选用这些谐波进行故障检测与保护存在如下问题：故障发生前，理论上定子励磁电流中不含有低次谐波分量，但是励磁机正常运行时由于电机制造的误差，也会存在低含量的低次谐波电流分量，需要在故障保护设计时考虑。故障发生后定子励磁谐波电流中幅值最大的是基波和2、3、4次谐波分量，如果提取这些谐波作为参考量，整定合适的动作值，理论上完全可以反应这个故障。但是这些谐波的幅值均在0.01A至0.2A左右，相比励磁电流直流量，幅值较低，在实际检测中会比较困难。考虑到定子励磁电流中的低次谐波均由二极管一管开路故障引起，若能将励磁机正常运行时含有的直流量，以及相数倍频的谐波滤除，得到的奇数次和偶数次谐波分量可包含所有的故障特征量，实现故障特征的最大程度提取。

在一个实施例中，请参见图4，步骤S600包括步骤S620至步骤S660。

步骤S620：根据含有奇数次谐波的电流得到含有奇数次谐波的电流稳态有效值。

含有奇数次谐波的电流是一个大小、和方向按正弦规律变化的值，是变化的瞬时值，含有奇数次谐波的电流稳态有效值是指含有奇数次谐波的电流在一个周期内消耗的电能，可以准确、稳定地表征含有奇数次谐波的电流的大小。

步骤S640：根据含有偶数次谐波的电流得到含有偶数次谐波的电流稳态有效值。

含有偶数次谐波的电流是一个大小、和方向按正弦规律变化的值，是变化的瞬时值，含有偶数次谐波的电流稳态有效值是指含有偶数次谐波的电流在一个周期内消耗的电能，可以准确、稳定地表征含有偶数次谐波的电流的大小。

步骤S660：根据含有奇数次谐波的电流稳态有效值和含有偶数次谐波的电流稳态有效值进行二极管一管开路检测。

含有奇数次谐波的电流稳态有效值表征的是含有奇数次谐波的电流在一个周期内的均方根值，含有偶数次谐波的电流稳态有效值表征的是含有偶数次谐波的电流在一个周期内的均方根值，根据含有奇数次谐波的电流稳态有效值和含有偶数次谐波的电流稳态有效值作为故障判断的依据，可以有效减少电流突变引起的检测误差，该方法不仅能实现故障的准确判别，还不需要改造电机结构，降低了工艺难度和成本，检测可靠性高。可以理解，在其他实施例中，也可以对含有奇数次谐波的电流和含有偶数次谐波的电流进行其他处理后作为多相角接无刷励磁机旋转二极管一管开路判断的依据，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，步骤S620包括：

其中，I_d1表示含有奇数次谐波的电流稳态有效值，i_d1表示含有奇数次谐波的电流，T表示励磁电流的周期，t表示获取励磁电流的采样时间。由式(18)可以根据含有奇数次谐波的电流得到含有奇数次谐波的电流稳态有效值。可以理解，在其他实施例中，T也可以是用户根据需求设定的其他时间值，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，步骤S640包括：

其中，I_d2表示含有偶数次谐波的电流稳态有效值，i_d2表示含有偶数次谐波的电流，T表示励磁电流的周期，t表示获取励磁电流的采样时间。由式(19)可以根据含有偶数次谐波的电流得到含有偶数次谐波的电流稳态有效值。可以理解，在其他实施例中，T也可以是用户根据需求设定的其他时间值，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，请参见图9，步骤S660包括步骤S662至步骤S666。

步骤S662：获取含有奇数次谐波的电流稳态有效值和含有偶数次谐波的电流稳态有效值的和值。

含有奇数次谐波的电流稳态有效值和含有偶数次谐波的电流稳态有效值的和值可以完整地体现故障特征量，有利于准确检测故障。

步骤S664：获取含有奇数次谐波的电流稳态有效值和含有偶数次谐波的电流稳态有效值的比值。

多相角接无刷励磁机旋转二极管发生一管开路故障时，含有奇数次谐波的电流和含有偶数次谐波的电流均为故障特征量且幅值明显增大，可由此计算励磁电流的稳态有效值，作为故障判断的依据，同时为区别于一相开路故障，当含有奇数次谐波的电流稳态有效值和含有偶数次谐波的电流稳态有效值的比值位于一定区间时可判断一管故障发生，实现故障的准确判别，灵敏性很高。

步骤S666：当和值与比值在对应的预设范围內时，判断励磁机的二极管出现了开路故障。

得到的含有奇数次谐波的电流稳态有效值和含有偶数次谐波的电流稳态有效值可包含所有的故障特征量，实现故障特征的最大程度提取，通过计算两者比值和和值可准确判断故障，并且可以和二极管一相开路故障有所区别，当和值与比值在对应的预设范围內时，判断励磁机的二极管出现了开路故障，为二极管相开路故障的检测与保护提供了一条有效的途径。可以理解，在其他实施例中，也可以将含有奇数次谐波的电流稳态有效值和含有偶数次谐波的电流稳态有效值进行其他比较，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，和值为含有奇数次谐波的电流稳态有效值和含有偶数次谐波的电流稳态有效值的平方和的算术平均根。

由于含有奇数次谐波的电流和含有偶数次谐波的电流均是随时间变化的量，用两者的平方和的算术平均根作为检测多相角接无刷励磁机旋转二极管一管开路的检测的依据之一时，可以更稳定、更完整地体现含有奇数次谐波的电流稳态有效值和含有偶数次谐波的电流稳态有效值的集中位置。

在一个实施例中，步骤S666包括：

其中，I_d1表示含有奇数次谐波的电流稳态有效值，I_d2表示含有偶数次谐波的电流稳态有效值，ξ表示预设的门槛定值。

ξ为无刷励磁机在各种工况下正常运行时的励磁电流值，根据无刷励磁机种类的不同，ξ在不同的情况下取值也不一样，当含有奇数次谐波的电流稳态有效值和含有偶数次谐波的电流稳态有效值的平方和的算术平均根大于或等于预设的门槛定值且这两者的比值在0.1-10之间时，认为含有奇数次谐波的电流稳态有效值和含有偶数次谐波的电流稳态有效值的和值与比值在对应的预设范围內，可进行多相角接无刷励磁机旋转二极管一管开路的检测。

以11相角形无刷励磁系统和39相角形无刷励磁系统为例，表3为11相和39相无刷励磁系统正常运行和二极管一管开路时得到的含有奇数次谐波的电流稳态有效值和含有偶数次谐波的电流稳态有效值。

表3

分析上表，留取一定预量，39相励磁机ξ可取0.01A，11相励磁机ξ取1A,当时，可断定发生旋转二极管发生了开路故障，该法简单有效，区分度高。

为了更好地理解上述实施例，以下用一个实施例进行具体的解释说明。在一个实施例中，请参见图10，首先，在励磁机定子端对进入定子励磁绕组的电流进行同步采样，并将采样数据送入计算机，然后将采集到的电流分成两路，一路电流i_s将采集的电流分别直接送入减法器和加法器，另一路电流i_s′将采集的电流经过一个1/(2f₀)秒的延时电路后再分别同时送入到减法器和加法器(f₀＝励磁电流频率)，经减法器将两路电流i_s、i_s′相减得到含有奇数次的谐波电流i_d1，加法器将两路电流相加得到含有直流分量和偶数次谐波的电流i_d2′，再将i_d2′电流分两路，一路电流i₁直接送入减法器，另一路电流i₂经过一个1/(2mf₀)的延时电路后送入减法器(m＝相数)，减法器将两路电流i₁、i₂相减得到去除直流分量和2m倍频后的i_d2；由i_d1和i_d2分别求出稳态有效值I_d1和I_d2：

其中：T为电流的周期，t为时间，T＝P/f₀，P为极对数；

当且时，判断旋转整流器发生一管开路故障，该方法可以实现故障的准确判别。

上述多相角接无刷励磁机旋转二极管一管开路检测方法，根据获取的进入励磁机的定子励磁绕组的励磁电流进行处理后得到含有奇数次谐波的电流和含有偶数次谐波的电流，由于多相角接无刷励磁机正常运行时，含有奇数次谐波的电流和含有偶数次谐波的电流很小，而当发生二极管一管开路时，含有奇数次谐波的电流和含有偶数次谐波的电流均为故障特征量且幅值明显增大，通过对含有奇数次谐波的电流和含有偶数次谐波的电流的分析，当这两个电流在预设范围內时，判断多相角接无刷励磁机的二极管出现了开路故障，该方法不仅能实现故障的准确判别，还不需要改造电机结构，降低了工艺难度和成本，检测可靠性高。

在一个实施例中，请参见图11，提供一种多相角接无刷励磁机旋转二极管一管开路检测系统，包括采集装置110和处理装置120，采集装置110连接处理装置120，采集装置110连接励磁机的定子励磁绕组，采集装置110用于获取进入励磁机的定子励磁绕组的励磁电流，处理装置120用于将励磁电流分为两路，得到第一励磁电流和第二励磁电流，将第一励磁电流延迟基准时间后得到第一延迟励磁电流，将第一延迟励磁电流和第二励磁电流相减得到含有奇数次谐波的电流，将第一延迟励磁电流和第二励磁电流相加得到第三励磁电流，滤除第三励磁电流中的直流分量和相数倍基准频率的分量，得到含有偶数次谐波的电流，当含有奇数次谐波的电流和含有偶数次谐波的电流在预设范围內时，判断励磁机的二极管出现了开路故障。

上述多相角接无刷励磁机旋转二极管一管开路检测系统，根据获取的进入励磁机的定子励磁绕组的励磁电流进行处理后得到含有奇数次谐波的电流和含有偶数次谐波的电流，由于多相角接无刷励磁机正常运行时，含有奇数次谐波的电流和含有偶数次谐波的电流很小，而当发生二极管一管开路时，含有奇数次谐波的电流和含有偶数次谐波的电流均为故障特征量且幅值明显增大，通过对含有奇数次谐波的电流和含有偶数次谐波的电流的分析，当这两个电流在预设范围內时，判断多相角接无刷励磁机的二极管出现了开路故障，该方法不仅能实现故障的准确判别，还不需要改造电机结构，降低了工艺难度和成本，检测可靠性高。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多相角接无刷励磁机旋转二极管一管开路检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取进入励磁机的定子励磁绕组的励磁电流；

将所述励磁电流分为两路，得到第一励磁电流和第二励磁电流，将所述第一励磁电流延迟基准时间后得到第一延迟励磁电流；

将所述第一延迟励磁电流和所述第二励磁电流相减得到含有奇数次谐波的电流；

将所述第一延迟励磁电流和所述第二励磁电流相加得到第三励磁电流；

滤除所述第三励磁电流中的直流分量和相数倍基准频率的分量，得到含有偶数次谐波的电流；

根据所述含有奇数次谐波的电流和所述含有偶数次谐波的电流进行二极管一管开路检测。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滤除所述第三励磁电流中的直流分量和相数倍基准频率的分量，得到含有偶数次谐波的电流的步骤，包括以下步骤：

将所述第三励磁电流分为两路，得到第四励磁电流和第五励磁电流；

将所述第五励磁电流延迟参考时间后得到第二延迟励磁电流；

将所述第四励磁电流和所述第二延迟励磁电流相减，滤除所述第三励磁电流中的直流分量和相数倍基准频率的分量，得到所述含有偶数次谐波的电流，所述参考时间为所述基准时间与所述励磁机的相数的商。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基准时间为两倍所述励磁机励磁电流频率的倒数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述含有奇数次谐波的电流和所述含有偶数次谐波的电流进行二极管一管开路检测的步骤，包括以下步骤：

根据所述含有奇数次谐波的电流得到含有奇数次谐波的电流稳态有效值；

根据所述含有偶数次谐波的电流得到含有偶数次谐波的电流稳态有效值；

根据所述含有奇数次谐波的电流稳态有效值和所述含有偶数次谐波的电流稳态有效值进行二极管一管开路检测。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述含有奇数次谐波的电流得到含有奇数次谐波的电流稳态有效值，包括：

其中，I_d1表示所述含有奇数次谐波的电流稳态有效值，i_d1表示所述含有奇数次谐波的电流，T表示所述励磁电流的周期，t表示获取所述励磁电流的采样时间。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述含有偶数次谐波的电流得到含有偶数次谐波的电流稳态有效值，包括：

其中，I_d2表示所述含有偶数次谐波的电流稳态有效值，i_d2表示所述含有偶数次谐波的电流，T表示所述励磁电流的周期，t表示获取所述励磁电流的采样时间。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述含有奇数次谐波的电流稳态有效值和所述含有偶数次谐波的电流稳态有效值进行二极管一管开路检测的步骤，包括以下步骤：

获取所述含有奇数次谐波的电流稳态有效值和所述含有偶数次谐波的电流稳态有效值的和值；

获取所述含有奇数次谐波的电流稳态有效值和所述含有偶数次谐波的电流稳态有效值的比值；

当所述和值与所述比值在对应的预设范围內时，判断所述励磁机的二极管出现了开路故障。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述和值为所述含有奇数次谐波的电流稳态有效值和所述含有偶数次谐波的电流稳态有效值的平方和的算术平均根。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述当所述和值与所述比值在对应的预设范围內时，判断所述励磁机的二极管出现了开路故障，包括：

其中，I_d1表示所述含有奇数次谐波的电流稳态有效值，I_d2表示所述含有偶数次谐波的电流稳态有效值，ξ表示预设的门槛定值。

10.一种多相角接无刷励磁机旋转二极管一管开路检测系统，其特征在于，包括采集装置和处理装置，所述采集装置连接所述处理装置，所述采集装置连接所述励磁机的定子励磁绕组；

所述采集装置用于获取进入励磁机的定子励磁绕组的励磁电流，所述处理装置用于将所述励磁电流分为两路，得到第一励磁电流和第二励磁电流，将所述第一励磁电流延迟基准时间后得到第一延迟励磁电流，将所述第一延迟励磁电流和所述第二励磁电流相减得到含有奇数次谐波的电流，将所述第一延迟励磁电流和所述第二励磁电流相加得到第三励磁电流，滤除所述第三励磁电流中的直流分量和相数倍基准频率的分量，得到含有偶数次谐波的电流，当所述含有奇数次谐波的电流和所述含有偶数次谐波的电流在预设范围內时，判断所述励磁机的二极管出现了开路故障。