CN109991539A - 多相角接无刷励磁机旋转二极管一相开路检测方法与*** - 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相开路检测方法与***。获取进入励磁机的定子励磁绕组的励磁电流后，滤除励磁电流中的直流分量和相数倍频分量，得到同时含有奇数次和偶数次谐波的电流，然后将同时含有奇数次和偶数次谐波的电流分为两路，得到第一电流和第二电流，将第二电流延迟基准时间后得到第一延迟励磁电流，将第一电流和所述第一延迟励磁电流相减得到含有奇数次谐波的电流，根据同时含有奇数次和偶数次谐波的电流和含有奇数次谐波的电流进行旋转二极管一相开路检测。该方法不仅能实现故障的准确判别，还不需要附加装置，不用改造电机结构，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相开路检测方法与***

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相开路检测方法与***。

背景技术

励磁***是保证发电机安全及电力***稳定运行的基础，相比于静止励磁，由于无刷励磁***取消了发电机的碳刷和滑环，显著提高了励磁***的可靠性，是大容量核电机组的首选励磁方式。多相角接无刷励磁机不仅可以降低大功率励磁***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***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相开路检测方法与***。

一种多相角接无刷励磁机旋转二极管一相开路检测方法，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；

滤除所述励磁电流中的直流分量和相数倍频分量，得到同时含有奇数次和偶数次谐波的电流；

将所述同时含有奇数次和偶数次谐波的电流分为两路，得到第一电流和第二电流，将所述第二电流延迟基准时间后得到第一延迟励磁电流；

将所述第一电流和所述第一延迟励磁电流相减得到含有奇数次谐波的电流；

根据所述同时含有奇数次和偶数次谐波的电流和所述含有奇数次谐波的电流进行旋转二极管一相开路检测。

一种多相角接无刷励磁机旋转二极管一相开路检测***，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，所述处理装置用于获取进入励磁机的定子励磁绕组的励磁电流，滤除所述励磁电流中的直流分量和相数倍频分量，得到同时含有奇数次和偶数次谐波的电流，将所述同时含有奇数次和偶数次谐波的电流分为两路，得到第一电流和第二电流，将所述第二电流延迟基准时间后得到第一延迟励磁电流，将所述第一电流和所述第一延迟励磁电流相减得到含有奇数次谐波的电流，根据所述同时含有奇数次和偶数次谐波的电流和所述含有奇数次谐波的电流进行旋转二极管一相开路检测。

上述多相角接无刷励磁机旋转二极管一相开路检测方法与***，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同时含有奇数次和偶数次谐波的电流及含有奇数次谐波的电流，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，而当发生二极管一相开路时，含有偶数次谐波的电流为故障特征量且幅值明显增大。通过对同时含有奇数次和偶数次谐波的电流及含有奇数次谐波的电流进行分析，提取出含有偶数次谐波的电流作为故障判断依据，可进行多相角接无刷励磁机旋转二极管一相开路故障检测，该方法不仅能实现故障的准确判别，还不需要附加装置，不用改造电机结构，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相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相开路的转子电枢电势和电枢电流波形图；

图4为一个实施例中一相开路故障引起的电流大小图；

图5为另一个实施例中多相角接无刷励磁机旋转二极管一相开路检测方法的流程图；

图6为一个实施例中11相无刷励磁***二极管一相开路故障前后整个过渡过程的电流波形图；

图7为一个实施例中11相无刷励磁***旋转二极管一相开路故障的电流波形图；

图8为一个实施例中39相无刷励磁***二极管一相开路故障前后整个过渡过程的电流波形图；

图9为一个实施例中39相无刷励磁***旋转二极管一相开路故障的电流波形图；

图10为再一个实施例中多相角接无刷励磁机旋转二极管一相开路检测方法的流程图；

图11为又一个实施例中多相角接无刷励磁机旋转二极管一相开路检测方法的流程图；

图12为一个实施例中多相角接无刷励磁机旋转二极管一相开路检测方法的流程原理图；

图13为一个实施例中多相角接无刷励磁机旋转二极管一相开路检测***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相开路检测方法，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，是核电机组的首选励磁方式。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一相开路故障时，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一相开路故障，不用改变励磁机的原有结构，降低了成本。

步骤S200：滤除励磁电流中的直流分量和相数倍频分量，得到同时含有奇数次和偶数次谐波的电流。

励磁电流中包含直流分量、相数倍基准频率分量、含有偶数次谐波的电流和含有奇数次谐波的电流，相数倍基准频率分量无刷励磁机正常运行时也存在较大值，并非由二极管一相开路故障引起，而含有偶数次谐波的电流和含有奇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幅值较低，在实际操作中，要从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S300：将同时含有奇数次和偶数次谐波的电流分为两路，得到第一电流和第二电流，将第二电流延迟基准时间后得到第一延迟励磁电流。

采集同时含有奇数次和偶数次谐波的电流中的低次谐波电流的方式并不唯一，在一个实施例中，可以将同时含有奇数次和偶数次谐波的电流分为两路，得到第一电流和第二电流，将第二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同时含有奇数次和偶数次谐波的电流原来的部分和延迟的部分，可以将特征部分从原来的同时含有奇数次和偶数次谐波的电流部分中分离出来，使处理更加便捷。

步骤S400：将第一电流和第一延迟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同时含有奇数次和偶数次谐波的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同时含有奇数次和偶数次谐波的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S500：根据同时含有奇数次和偶数次谐波的电流和含有奇数次谐波的电流进行旋转二极管一相开路检测。

考虑到定子励磁电流中的偶次谐波分量(除相数倍频分量)均由二极管一相开路故障引起，通过对同时含有奇数次和偶数次谐波的电流及含有奇数次谐波的电流进行分析，提取出含有偶数次谐波的电流作为故障判断依据，为二极管一相开路故障的监测与保护提供了一条有效的途径。

具体地，请参见图2，不失一般性，假设第2相桥臂发生一相开路故障，首先只会影响第1相和第2相的电枢电流，而其余各相的电枢电流与正常时相同。发生一相开路故障后，电枢绕组第1相电势与第2相电势串联共同作用于第1桥臂使其导通，从而故障后第1相和第2相电枢绕组始终流过相同电流。

正常运行情况下，各相电枢电势和电流依次相差2nπ/m(n＝1,2,3,…)电角度，可以写出第1相与第2相电枢电势和电流表达式为：

故障后，各相电枢感应电压不变，第1相和第2相合成电势为：

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，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相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

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第2相桥臂开路故障下电枢反应磁动势的分析。请参见图4，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+Σ(a_kcoskωt+b_ksinkωt)k＝1,2,3,... (9)

其中：

可以看出电流Δi₁,Δi₂中不含直流分量和偶数次谐波分量，只存在基波和奇数次谐波分量。这些电流分量会产生分数次和整数次空间谐波磁动势，分数次和偶数次谐波磁场在定子励磁绕组中感应电势之和为零，主要分析基波和奇数次空间谐波磁动势在定子绕组中感应的电动势频率。

电枢绕组中的基波和奇数次(k＝1,3,5,...)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2，4等偶数倍频的谐波电流，可利用定子励磁电流中的这些偶次谐波电流进行故障保护设计。

上述多相角接无刷励磁机旋转二极管一相开路检测方法，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同时含有奇数次和偶数次谐波的电流及含有奇数次谐波的电流，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，而当发生二极管一相开路时，含有偶数次谐波的电流为故障特征量且幅值明显增大。通过对同时含有奇数次和偶数次谐波的电流及含有奇数次谐波的电流进行分析，提取出含有偶数次谐波的电流作为故障判断依据，可进行多相角接无刷励磁机旋转二极管一相开路故障检测，该方法不仅能实现故障的准确判别，还不需要附加装置，不用改造电机结构，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5，步骤S200包括步骤S210至步骤S230。

步骤S210：将励磁电流分为两路，得到第一励磁电流和第二励磁电流。

滤除励磁电流中的直流分量和相数倍频分量的方式并不唯一，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，将励磁电流分为两路后不仅可以保留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频分量的目的。

步骤S220：将第二励磁电流延迟参考时间后得到第二延迟励磁电流。

将第二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二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第二励磁电流部分中分离出来，使处理更加便捷。

步骤S230：将第一励磁电流和第二延迟励磁电流相减，滤除励磁电流中的直流分量和相数倍频分量，得到同时含有奇数次和偶数次谐波的电流，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二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二励磁电流中的直流分量和相数倍频分量，得到同时含有奇数次和偶数次谐波的电流，减小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：I_fd0为定子励磁电流的直流量；k为定子励磁电流谐波次数；分别为定子励磁电流k次谐波的有效值和相角；ω₀＝2πf₀为同步角速度，其中f₀为同步频率。

若将定子励磁电流各次谐波在t轴方向向右平移1/(2mf0)，这时：

将(11)(12)两式相减，得：

从上式可见，将定子励磁电流与其在t轴方向右移1/(2mf0)后的波形相减后得到的电流i₁中不再含有直流量及2m的倍数次谐波，却保留了奇数次和各偶数次谐波，得到了得到同时含有奇数次和偶数次谐波的电流。

将同时含有奇数次和偶数次谐波的电流分为两路，得到第一电流和第二电流，将第二电流延迟基准时间后得到第一延迟励磁电流，将第一电流和第一延迟励磁电流相减得到含有奇数次谐波的电流的具体过程如下：

将同时含有奇数次和偶数次谐波的电流在t轴方向向右平移1/(2f0)，这时：

将(13)(14)式相减，得；

从上式可见，电流i₂中保留了基波和奇数次谐波分量，即为含有奇数次谐波的电流。当发生二极管一相开路故障时，励磁电流偶数次谐波幅值明显增大，通过对同时含有奇数次和偶数次谐波的电流及含有奇数次谐波的电流进行分析，提取出含有偶数次谐波的电流作为故障判断依据，可进行多相角接无刷励磁机旋转二极管一相开路故障检测，可靠性高。

以11相角形无刷励磁***和39相角形无刷励磁***为例，图6和图7为11相角形无刷励磁机的定子励磁电流波形，图6是故障前后整个过渡过程的波形，在t＝10s时二极管发生一相开路故障，那么t<10s的波形代表故障前的正常稳态运行状态，t>10s的波形代表发生故障后的过渡过程，图7代表故障后的稳态波形(下同)。对故障前后定子励磁电流稳态电流进行傅里叶分析，结果见表1。

表1

同样，图8和图9为39相角形无刷励磁机的定子励磁电流波形，故障时间为5s，该电流的傅里叶分析结果见表2。

表2

从表1和表2可以看到，无刷励磁***在发生二极管一相开路故障后，定子励磁电流中含有较大的2，4，6等偶次谐波分量，这些谐波均是由二极管一相开路故障引起，可以以这些谐波为依据进行故障监测与保护。

在一个实施例中，请参见图10，步骤S500包括步骤S510至步骤S530。

步骤S510：根据同时含有奇数次和偶数次谐波的电流得到同时含有奇数次和偶数次谐波的电流稳态有效值。

同时含有奇数次和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，同时含有奇数次和偶数次谐波的电流稳态有效值是指同时含有奇数次和偶数次谐波的电流在一个周期内消耗的电能，可以准确、稳定地表征同时含有奇数次和偶数次谐波的电流的大小。

步骤S520：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S530：根据同时含有奇数次和偶数次谐波的电流稳态有效值和含有奇数次谐波的电流稳态有效值进行旋转二极管一相开路检测。

同时含有奇数次和偶数次谐波的电流稳态有效值表征的是同时含有奇数次和偶数次谐波的电流在一个周期内的均方根值，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，根据含有奇数次谐波的电流稳态有效值和同时含有奇数次和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同时含有奇数次和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相开路判断的依据，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，请参见图11，步骤S510包括步骤S511和步骤S512。

步骤S511：获取同时含有奇数次和偶数次谐波的电流在一个电流周期内的平方和的均值。

步骤S512：获取平方和的均值的算术平方根，得到同时含有奇数次和偶数次谐波的电流稳态有效值。

具体地，步骤S511和步骤S512包括：

其中，I₁表示同时含有奇数次和偶数次谐波的电流稳态有效值，i₁表示同时含有奇数次和偶数次谐波的电流，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(16)可以根据同时含有奇数次和偶数次谐波的电流得到同时含有奇数次和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11，步骤S520包括步骤S521和步骤S522。

步骤S521：获取含有奇数次谐波的电流在一个电流周期内的平方和的均值。

步骤S522：获取平方和的均值的算术平方根，得到含有奇数次谐波的电流稳态有效值。

具体地，步骤S521和步骤S522包括：

其中，I₂表示含有奇数次谐波的电流稳态有效值，i₂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(17)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，请参见图11，步骤S530包括步骤S531和步骤S532。

步骤S531：获取同时含有奇数次和偶数次谐波的电流稳态有效值和含有奇数次谐波的电流稳态有效值的比值。

无刷励磁***在发生二极管一相开路故障后，定子励磁电流中含有较大的2，4，6等偶次谐波分量，这些谐波均是由二极管一相开路故障引起。理论上，可以选用这些谐波进行故障监测与保护，但存在如下问题：旋转整流器一相开路故障后定子励磁电流偶次谐波明显增加，如果只考虑以偶次谐波的稳态有效值作为阈值判断故障，将难以和旋转整流器一管故障以及电机内部故障做区分。此外，故障发生前后，理论上定子励磁电流中不含有基波和奇数次谐波分量，但是励磁机正常运行时由于电机制造的误差，也会存在低含量的基波和奇数次谐波电流分量，而且，相数倍频的励磁电流谐波分量在正常运行时也存在较大值，并非由二极管一相开路故障引起，需要在故障保护设计时考虑。

考虑到定子励磁电流中的偶次谐波分量(除相数倍频分量)均由二极管一相开路故障引起，求出励磁机定子励磁电流中的同时含有奇数次和偶数次谐波的电流稳态有效值，与含有奇数次谐波的电流稳态有效值之比，不论励磁机正常运行还是发生一管开路故障或别的内部故障，该比值的取值都会较低，而当无刷励磁机旋转二极管发生一相开路故障时，该比值较高，因此将该比值作为故障保护判断的依据，可以区分二极管的一相开路故障与其他故障，可靠性很高，为二极管一相开路故障的监测与保护提供了一条有效的途径。

步骤S532：当比值在预设阈值以上时，判断励磁机的旋转二极管出现了一相开路故障。

预设阈值是用户在进行故障检测之前已经确定的阈值，预设阈值的取值并不是唯一的，根据无刷励磁机种类的不同，预设阈值在不同的情况下取值也不一样，对于同一种无刷励磁机，由于工作环境或其他条件的不同，预设阈值也可以根据实际需求调节，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，预设阈值为1000。具体地，以11相和39相无刷励磁***为例，表3为根据上述实施例记载的方法得到的11相和39相无刷励磁***正常运行和二极管一相开路时得到的i₁与i₂有效值的比值，其中i₁为同时含有奇数次和偶数次谐波的电流，i₂为含有奇数次谐波的电流。

表3

由表3可知，i₁与i₂有效值的比值能反映二极管一相开路故障带来的特征，并且能够区别于励磁机正常运行和旋转整流器一管开路故障和励磁机内部故障，且故障运行时i₁与i₂有效值的比值均大于1000，说明了本多相角接无刷励磁机旋转二极管一相开路检测方法能检测出旋转二极管的一相开路故障，可靠性高。

在一个实施例中，步骤S400可由步骤S410实现。

步骤S410：通过反相加法电路或差分电路对第一电流和第一延迟励磁电流相减，得到含有奇数次谐波的电流。

具体地，执行对第一电流和第一延迟励磁电流相减的动作的方式并不是唯一的，例如可以通过反相加法电路或差分电路对第一电流和第一延迟励磁电流相减，得到含有奇数次谐波的电流。反相加法电路又称为差动输入运算电路，利用反相加法电路进行计算时，第一电流和第一延迟励磁电流相减分别输入同相输入端和反相输入端，反相加法电路先对反相输入端接入的信号实现反相，然后再做加法运算，实现将第一电流和第一延迟励磁电流相减的动作。差分电路是反相输入和同相输入相结合的放大电路，在理想运放情况下，电路看成虚短现象，差分电路可用于实现两个电压相减，其制作简单，成本低。

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12，首先，在无刷励磁机机端对定子励磁绕组中的励磁电流进行采样，并将采样数据送入计算机，然后将采集到的电流分为两路，一路电流i_fd是将采集的电流直接送到加法器，另一路电流i′_fd是将采集的电流经过一个1/(2mf₀)秒的延时电路后再送入到加法器，m为励磁机电枢绕组相数，f₀为无刷励磁机额定频率，加法器将两路电流i_fd、i′_fd相减得到只含有奇数次和各偶数次谐波分量(除2m倍频量)的电流i₁，再将得到的电流分为两路，一路电流是将i₁直接送到加法器，另一路电流i′₁是将i₁经过一个1/(2f₀)秒的延时电路后再送入到加法器，加法器将两路电流i₁、i′₁相减得到只含奇数次谐波分量的电流i₂，并按下式分别求出电流i₁、i₂的稳态有效值I₁、I₂：

其中：T为电流的周期，t为时间，T＝P/f₀，P为极对数；

当时，判断旋转整流器发生一相开路故障。

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相开路检测***，请参见图13，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用于获取进入励磁机的定子励磁绕组的励磁电流，滤除励磁电流中的直流分量和相数倍频分量，得到同时含有奇数次和偶数次谐波的电流，将同时含有奇数次和偶数次谐波的电流分为两路，得到第一电流和第二电流，将第二电流延迟基准时间后得到第一延迟励磁电流，将第一电流和第一延迟励磁电流相减得到含有奇数次谐波的电流，根据同时含有奇数次和偶数次谐波的电流和含有奇数次谐波的电流进行旋转二极管一相开路检测。

上述多相角接无刷励磁机旋转二极管一相开路检测方法与***，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同时含有奇数次和偶数次谐波的电流及含有奇数次谐波的电流，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，而当发生二极管一相开路时，含有偶数次谐波的电流为故障特征量且幅值明显增大。通过对同时含有奇数次和偶数次谐波的电流及含有奇数次谐波的电流进行分析，提取出含有偶数次谐波的电流作为故障判断依据，可进行多相角接无刷励磁机旋转二极管一相开路故障检测，该方法不仅能实现故障的准确判别，还不需要附加装置，不用改造电机结构，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相开路检测方法，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；

滤除所述励磁电流中的直流分量和相数倍频分量，得到同时含有奇数次和偶数次谐波的电流；

将所述同时含有奇数次和偶数次谐波的电流分为两路，得到第一电流和第二电流，将所述第二电流延迟基准时间后得到第一延迟励磁电流；

将所述第一电流和所述第一延迟励磁电流相减得到含有奇数次谐波的电流；

根据所述同时含有奇数次和偶数次谐波的电流和所述含有奇数次谐波的电流进行旋转二极管一相开路检测。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滤除所述励磁电流中的直流分量和相数倍频分量，得到同时含有奇数次和偶数次谐波的电流的步骤，包括以下步骤：

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；

将所述第二励磁电流延迟参考时间后得到第二延迟励磁电流；

将所述第一励磁电流和所述第二延迟励磁电流相减，滤除所述励磁电流中的直流分量和相数倍频分量，得到同时含有奇数次和偶数次谐波的电流，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，所述根据所述同时含有奇数次和偶数次谐波的电流和所述含有奇数次谐波的电流进行旋转二极管一相开路检测的步骤，包括以下步骤：

根据所述同时含有奇数次和偶数次谐波的电流得到同时含有奇数次和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得到含有奇数次谐波的电流稳态有效值；

根据所述同时含有奇数次和偶数次谐波的电流稳态有效值和所述含有奇数次谐波的电流稳态有效值进行旋转二极管一相开路检测。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述同时含有奇数次和偶数次谐波的电流得到同时含有奇数次和偶数次谐波的电流稳态有效值的步骤，包括以下步骤：

获取所述同时含有奇数次和偶数次谐波的电流在一个电流周期内的平方和的均值；

获取所述平方和的均值的算术平方根，得到所述同时含有奇数次和偶数次谐波的电流稳态有效值。

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的步骤，包括以下步骤：

获取所述含有奇数次谐波的电流在一个电流周期内的平方和的均值；

获取所述平方和的均值的算术平方根，得到所述含有奇数次谐波的电流稳态有效值。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述同时含有奇数次和偶数次谐波的电流稳态有效值和所述含有奇数次谐波的电流稳态有效值进行旋转二极管一相开路检测的步骤，包括以下步骤：

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

当所述比值在预设阈值以上时，判断所述励磁机的旋转二极管出现了一相开路故障。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预设阈值为1000。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述第一同时含有奇数次和偶数次谐波的电流和所述第一延迟励磁电流相减得到含有奇数次谐波的电流的步骤，包括以下步骤：

通过反相加法电路或差分电路对所述第一电流和所述第一延迟励磁电流相减，得到含有奇数次谐波的电流。

10.一种多相角接无刷励磁机旋转二极管一相开路检测***，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，所述处理装置用于获取进入励磁机的定子励磁绕组的励磁电流，滤除所述励磁电流中的直流分量和相数倍频分量，得到同时含有奇数次和偶数次谐波的电流，将所述同时含有奇数次和偶数次谐波的电流分为两路，得到第一电流和第二电流，将所述第二电流延迟基准时间后得到第一延迟励磁电流，将所述第一电流和所述第一延迟励磁电流相减得到含有奇数次谐波的电流，根据所述同时含有奇数次和偶数次谐波的电流和所述含有奇数次谐波的电流进行旋转二极管一相开路检测。