本发明涉及电机系统故障检测，具体涉及一种多相电机系统的开路故障检测方法。
背景技术：
1、相较于三相电机，多相电机具有低频转矩波动小、单相电压等级低、无需附加硬件电路即可实现开路故障后容错运行等优势，在航空飞机、电磁驱动轨道交通、船舶推进等大功率电气系统中得到越来越广泛的应用。特别是双三相电机，具有结构简洁、电机内部磁场6相分布、控制简单等优越性。在电机系统的电机绕组、驱动变流器或绕组与驱动变流器之间的连接线等发生开路故障时，为实现多相电机系统开路故障后的高性能容错控制，需要对电机系统进行快速故障检测，以及快速确定故障的具体相。
2、针对多相电机系统的故障检测方法，文献《基于小波包能量分析的开关磁阻电机功率变换器故障诊断》（甘醇[j] 中国电机工程学报, 2014,34(9):1415-1422）通过采用小波包节点能量离散度的方法，分析电机相电流，确定开路故障相；文献《一种基于谐波平面检测的五相电机驱动系统单相断相故障诊断方法》（王庆丰[j] 中国电机工程学报, 2019,39(02):417-426）根据多相电机谐波电流在谐波子空间运行轨迹的位置角的不同，确定是否发生开路故障以及开路故障的具体相。
3、既有的针对多相电机系统的故障检测方法基本是基于离散数据的故障检测，适用对象是旋转电机的匀速阶段，而大功率牵引驱动系统中，电机系统通常速度不固定，存在加速、减速过程，电机相电流的基波频率也会随之发生变化，既有的开路故障检测方法不适用，急需开发新型快速在线相开路故障检测方法。另外，由于直线电机驱动系统，具有非重复周期的运行特殊性，既有方法不能适应多相直线电机系统的故障检测。此外，电机系统变负载运行过程中，相电流的有效值具有时变特性，这些都增加了电机系统快速故障检测方法设计的难度。因此，亟需研究开发适用于多相电机的开路故障实时检测方法，满足稳定牵引需求。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明提出一种双三相电机系统的开路故障检测方法，首先根据计算的故障指标g判断电机系统是否发生开路故障，再根据电机系统的各相故障指数dj=d1-jd2-j判断电机系统发生开路故障的具体相。本发明能够在变速、变负载的工况下实现双三相电机系统快速在线故障检测，当电机系统的电机绕组、驱动变流器或电机绕组与驱动变流器之间的连接线等发生开路故障时，能进行快速检测。
2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种双三相电机系统的开路故障检测方法，所述双三相电机系统包括电机和驱动电机的变流器，计算故障指标g，判断双三相电机系统是否发生开路故障，根据双三相电机系统的各相故障指数dj=d1-jd2-j，判断双三相电机系统发生开路故障的具体相；其中，j为电机的a、b、c、d、e、f相，d1-j为j相的第一类故障指数，由双三相电机的坐标变换矩阵确定，d2-j为j相的第二类故障指数，由双三相电机的电流约束关系确定。
4、对于双三相电机，根据电机相电流矩阵iabcdef经坐标变换得到静止αβxy坐标系下的电流矩阵iαβxy和同步旋转dqz1z2坐标系下的电流矩阵idqz1z2。
5、进一步地，对于双三相电机，设计故障指标g为：
6、；
7、其中，δ=n-m表示离散采样区间带采样次数，m、n、k分别为第m、n、k次的电机系统各相电流采样次数，m、n为自然数，ix、iy为电机在静止αβxy坐标系下x轴、y轴的电流，id、iq、iz1、iz2为电机在同步旋转dqz1z2坐标系下d轴、q轴、z1轴、z2轴的电流，在电机系统采样到下一组的电流值后，m、n分别更新为m+1、n+1，以此类推。
8、进一步地，设计故障指标阈值gth，若g大于或等于gth，电机系统出现了开路故障，若g小于gth，电机系统未出现开路故障。
9、设计两个数据组a和b的相似系数d为：
10、；
11、其中，a和b为两个数据数量相同的数据集合，若a和b相似，d趋近于1；若a和b负相似，d趋近于-1；若a和b不相似，d趋近于0。
12、进一步地，根据park坐标变换矩阵，电机相电流矩阵iabcdef和静止abxy坐标系下的电流矩阵iabxy的关系为：
13、；
14、其中，ia、ib、ic、id、ie、if为电机的a、b、c、d、e、f相电流，若a相出现了开路故障，ia=0，则ia =-ix。以a相为例，采用相似系数设计方法，设a为ia 、b为-ix，设计的a相的第一类故障指数d1-a为：
15、；
16、若a相出现了开路故障，d1-a趋近于1。以此类推，b相、c相、d相、e相、f相的第一类故障指数d1-b、d1-c、d1-d、d1-e、d1-f分别为：
17、；
18、双三相电机的电流约束关系为：
19、；
20、若a相出现了开路故障，ia=0，则ib =-ic。以a相为例，采用相似系数设计方法，设a为ib 、b为- ic，设计的a相的第二类故障指数d2-a为：
21、；
22、若a相出现了开路故障，d2-a趋近于1。以此类推，b相、c相、d相、e相、f相的第二类故障指数d2-b、d2-c、d2-d、d2-e、d2-f分别为：
23、；
24、设计电机系统的j相故障指数dj（j=a、b、c、d、e、f）为：
25、；
26、若电机系统的j相出现了开路故障，dj趋近于1。为避免电流测量误差的误诊断、实现故障的快速检测，根据电机系统实际运行情况，设计故障指数阈值δth，若dj大于或等于δth，电机系统的j相出现了开路故障，若dj小于δth，电机系统的j相未出现开路故障。
27、进一步地，所述双三相电机可以为旋转电机、直线电机以及其他类型电机。
28、进一步地，根据所述的双三相电机的开路故障检测方法的思想，可以扩展到五相电机、六相电机以及其他多相电机。
29、本发明的有益效果是：
30、本发明提出一种双三相电机系统的开路故障检测方法，首先设计并计算故障指标g判断电机系统是否发生开路故障；之后，设计双三相电机系统的各相的第一类和第二类故障指数d1-j、d2-j（j=a、b、c、d、e、f），基于此设计并计算电机系统的各相故障指数dj=d1-jd2-j，判断电机系统发生开路故障的具体相；在变速、变负载的工况下实现双三相电机系统快速在线故障检测。当电机系统的电机绕组、驱动变流器或电机绕组与驱动变流器之间的连接线等发生开路故障时，能进行快速检测发生故障的相。
1.一种双三相电机系统的开路故障检测方法，所述双三相电机系统包括电机和驱动电机的变流器，其特征在于，计算故障指标g，判断双三相电机系统是否发生开路故障，根据双三相电机系统的各相故障指数dj=d1-jd2-j，判断双三相电机系统发生开路故障的具体相；其中，j为电机的a、b、c、d、e、f相，d1-j为j相的第一类故障指数，由双三相电机的坐标变换矩阵确定，d2-j为j相的第二类故障指数，由双三相电机的电流约束关系确定。
2.根据权利要求1所述的一种双三相电机系统的开路故障检测方法，其特征在于，对于双三相电机，根据电机相电流矩阵iabcdef经坐标变换得到静止αβxy坐标系下的电流矩阵iαβxy和同步旋转dqz1z2坐标系下的电流矩阵idqz1z2；
3.根据权利要求2所述的一种双三相电机系统的开路故障检测方法，其特征在于，为判断两个数据集合a和b的之间的关系，设计的相似系数d为：
4.根据权利要求3所述的一种双三相电机系统的开路故障检测方法，其特征在于，双三相电机的电流约束关系为：
5.根据权利要求4所述的一种双三相电机系统的开路故障检测方法，其特征在于，设计电机系统的j相故障指数dj为：
6.根据权利要求1所述的一种双三相电机系统的开路故障检测方法，其特征在于，电机类型适用于旋转电机或直线电机。
