最火永磁体防退磁动态监测技术

永磁体防退磁动态监测技术

永磁电动机的永磁体退磁研究不仅在设计过程中进行仿真研究，防止永磁体退磁，很多学者还研究在电机运行中，即使用中进行动态监测永磁体的状态，从而预防发生的退磁现象。而动态监测技术则又分为开环动态监测及动态监测辅助闭环控制两种类型。前者仅通过永磁电动机的相关参数进行监测，进而间接得到永磁体的状态信息，并不采取闭环控制；后者则监测间接得到的永磁体状态信息，同时根据其状态信息进行动态控制，以防止发生更严重的退磁。

1开环动态监测

对永磁体状态进行监测时，文献[1 3]提出了一种利用在发电工况下，对永磁电动机的定子电流进行傅里叶分解，如果出现0．5次以其良好的抗损性、耐火性和耐渗透性(包括特种液压工作油在内的各种液体)及l．5次谐波，则判断永磁体出现退磁，但此方法中的电流仅限于并联绕组中的支路电流情况，对串联绕组电流及并联绕组总电流进行分析不能成立。并且该方法主要分析永磁电动机在发电工况下的磁体状态，对处于电动工况下的永磁体状态监测不具有适用性。

西班牙学者J．Roser0等人则利用提取永磁电动机在运行中定子电流信号，多年研究中，分别通过对该信号进行快速傅里叶变换、希尔伯特黄变换、连续小波变换、离散小波变换等多种信号处理方法进行处理，判断永磁体足否发生退磁，从而完成永磁体退磁故障监测。

其中，在使用快速傅里叶变换进行定子电流及零序电流分析，在高速区域中，利用定子电流l、5次谐波反映永磁体足否发生退磁现象；在中速区域中，利用定子电流l、5、13、17次谐波反映永磁体足否发生退磁现象；在低速区域中，利用定子电流6、9次谐波反映永磁体足否发生超过屈服载荷后退磁现象。

在使用希尔伯特黄变换进行定子电流分析中，首先对定子电流信号进行模态分解，得出本征模态函数，冉对模态函数进行希尔伯特变换，得到希尔伯特谱，即时频能量谱，从而分析永磁体足否发生退磁。

使用小波变换(包括连续小波变换及离散小波变换)对永磁电动机永磁体退磁研究中，进行定子电流分析。研究显示连续小波变换能够降低数据信号参数从而判断足否发生退磁，适用于工业快速检测中使用；而离散小波变换凶为含有定子电流信号的整个频谱信息，所以能够得到更精确的检测结果。

同时，该研究凶队经过多年研究，西班牙学者J．Roser0等人对定子电流信号分析，进行永磁体退磁故障监测得出以下结沦：

(1)快速傅里叶变换丢失了时间信息，所以不能用于监测动态情况下的电机失磁；

(2)使用希尔伯特黄变换得到的时间一频域能量谱分析方法在失磁动态检测过程中，仅适用于速变化较慢的情况；

(3)小波分析能够解决转速和转矩快速变化时的动态检测，足较好的失磁分析的工具。

但上述分析方法仅对永磁体发生退磁进行动态监测，并没有反馈控制等相应应对方法。

2动态监确保优良高产测辅助闭环控制

文献[1 8]提出了一种“D状态观测器”用来观测永磁转子磁链，具有需要稳态信息少，应用速度范围广等特点。文献[1 9]提夯实制造强国建设基础出一种改进的反电动势法间接观测永磁转子磁链，仅限应用于中、高速场合。上述方法日前主要应用于无位置传感器的永磁电动机控制领域，但可将其应用于观测永磁磁链模型间接估计永磁体状态信息，从而防止永磁体发生更严重的退磁。

文献[20]则直接提出一种永磁同步电机永磁体磁场状态监测方法，该方法使用定子电流和永磁体磁链作为状态变量，构建了卡尔曼滤波器用来估算永磁体磁链幅值和方向，从而作为永磁体磁链观测器，用于永磁电动机的闭环控制系统中，通过调整轴定向、电压极限环等参数，从而防止永磁体发生更严重退磁。该研究为动态监测永磁体状态，并进行闭环控制提供了参考。