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龙图腾网获悉中车永济电机有限公司申请的专利一种永磁电机匝间短路故障在线检测方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114487904B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-04发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202111666172.9，技术领域涉及：G01R31/52；该发明授权一种永磁电机匝间短路故障在线检测方法是由张吉斌;赵芳;路瑶;杨高兴;丁志勇;张瑞峰;詹哲军设计研发完成，并于2021-12-30向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种永磁电机匝间短路故障在线检测方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种永磁电机匝间短路故障在线检测方法，涉及永磁电机的故障检测领域。本发明主要针永磁同步电机发生匝短时在线进行故障诊断，首先推导匝短故障数学模型及故障发生后产生的特征量，其中最直接特征量是短路电流以及故障时电压扰动量，实际匝短环路电流和故障电压扰动量无法直接测量，通过构造状态观测器提取电压扰动量。整个系统由三部分构成，分别是基于LESO电压扰动量观测模块、故障特征提取算法模块和故障诊断方法模块。本发明克服了背景技术中多个专利申请的计算缺陷，可以在现有TCU控制装置上实现在线计算，当电机发生匝间短路时能够进行实时保护，提高系统安全性；保证了电机匝间短路故障诊断的实时性和可靠性。

本发明授权一种永磁电机匝间短路故障在线检测方法在权利要求书中公布了：1.一种永磁电机匝间短路故障在线检测方法，其特征在于：该方法在三个模块中实现，三个模块分别为LESO电压扰动量观测模块、故障特征提取算法模块和故障诊断方法模块，具体包括如下步骤： 1假设三相绕组中的A相绕组发生匝间短路，建立匝短后d、q轴电压方程如下：当B、C相发生故障，将式中所有θ分别变为θ-120°或θ+120°； 式中： 其中，Ls0，Ms0自感与互感上的直流分量；Ls2电感上正弦分量的幅值；η是短路匝数比，Rf是短路电阻，Ld是d轴电感，Lq是q轴电感、Rs是电机相电阻；ψf为永磁体磁链的大小；θ为d轴与a轴轴线的夹角；p是微分运算符； 给定电压指令ud和uq，转速为ω，则： uan＝ua-un，uan是A相与星形连接电机实际中心点N之间的电压； 将公式2代入得： 2观察公式1中和故障的有关的定义为电压扰动项，电压扰动项是匝间短路故障最直接的特征之一： 将公式3代入公式4中化简得到： 式中，edf、eqf是d、q轴匝短后电压扰动量；η是短路匝数比，Rf是短路电阻；Ld、Lq、Rs是电机参数；δ1＝arctan-Rsω2Ld-Lq,δ2＝arctan-ωLd-2LqRs均为常数；由式5可知，电压扰动量分为直流分量和二次谐波分量； 3步骤1和2推导了匝间短路故障的建模过程以及故障发生后产生的特征量，其中最直接的特征量是短路电流以及故障电压扰动量，实际情况短路电流无法直接测得，而电压扰动量可以根据电机电压方程进行观测得到，电机电压方程如下： 其中，edf是匝短后d轴电压扰动量；eqf是匝短后q轴电压扰动量； 4根据永磁电机电压瞬态方程和线性扩展状态观测器LESO原理构造d、q轴扰动电压LESO扰动观测器，如下： 当电机未发生匝短故障时，当电机发生匝短故障时， 5经过分析发现，通过观测器得到的电压扰动等效为实际扰动； 6电压扰动特征量的选取与观测，电压扰动量分为直流分量和二次谐波分量，公式如下： 7选取电压扰动量二次谐波分量为匝短时特征量，对二次分量做正负序Park变换，变换后存在直流量、二次分量和四次分量，设计低通滤波器，提取系统的直流分量作为阈值判断的依据： 对二次分量做正序Park变换： 对上式进行低通滤波： 对次分量做负序Park变换： 对上式进行低通滤波： 8最终特征提取观测阈值： 忽略电阻，当凸极比LqLd2时，AB；当凸极比LqLd2时，AB；当LqLd＝1时，A＝0；因此观测特征量保证了不同凸极比电机都适用； 9最后采用阈值Th作为判断故障是否发生的判据，阈值Th根据系统满载和空载数字和半实物仿真观测Index的值进行确定，在实际试验时考虑非线性因素进行阈值Th的修正；当公式10计算得到的Index超过阈值Th，此时认为电机发生了匝短故障，相应的系统进行保护动作；反之，当Index小于阈值Th，则认为电机正常运行。

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