无刷直流电机匝间短路故障检测及识别方法研究程啟华盛国良（南京工程学院工业屮心，江苏南京，邮编：211167）摘要：匝间短路故障是无刷直流电机（BLDCM）定子绕组发生故障的主要形式之一，具有潜伏性、识别困难以及发展导致更为严重的故障等特点，因此，在早期对匝间短路故障进行检测和识别具有重要的意义。建立了无刷直流电机定子线圈匝间短路模型，提出了将定子绕组静态电阻测量和基于小波分析的反电动势相结合的故障识别方法，设计了信号检测电路并进行了试验研宂。分析结果表明，该方法对BLDCM早期匝间故障的识别是有效的。关键词：无刷直流电机（BLDCM）;匝间短路；故障识别；小波分析中图分类号：TM341；TM351文献标志码：ADetectionandrecognitionresearchingoninterturnshort-circuitfaultofbrushlessDCmotorCHENGQi-huaSHENGGuo-liang(IndustrialCenter,NanjingInstituteofTechnology,Nanjing,211167China)Abstract:Interturnshort-circuitfaultisoneofthemainfaultsofBLDCMstatorwinding;whichhascharacteristicsofpotential，difficulttoidentifyanddeveloptocausemoreseriousfault.Earlydetectandidentifyinterturnshort-circuitfaultisimportant.Themodelisestablishedthatstatorwindingoccursinterturnshort-circuitfault，faultidentifymethodisproposedthatiscombinedstatorwindingresistancemeasurementwithback-emfanalysisbasedonwavelet，Thecorrespondingdetectioncircuitisdesignedandexperimentalstudyisputforward.Theresultsshowthattheidentifymethodiseffectivetodetectearlyinterturnshort-circuitfault.Keywords:BrushlessDCMotor；Interturnshort-circuit；faultidentify；Waveletanalysis1.引言无刷直流电机具有交流电机结构简单的优点以及直流电机良好的调速性能，自其投入市场以來，在各个领域得到应用并且有越來越广泛的趋势。伴随BLDCM的广泛应用，电机的故障识别和设备维护问题凸显。由于定子绕组绝缘材料击穿所造成的电动机匝间短路故障是发生概率最高的故障之一［1］。早期轻微的匝间短路故障并不会显著影响电机的正常的工作，但是不相通的线匝间直接连通，形成低阻抗的环路，定子电流显著增加，绕组温度升高，电动机继续运行将有可能导致相间短路甚至对地短路故障的发生等更为严重的事故。电机电流分析方法对于判定定子线圈多匝短路故障所导致的电流值明显突变是有效的［2］;但早期细微的匝间短路，电流检测则很难发现，必须采用精度更高的检测手段更有针对性的信号分析方法，本文将在BLDCM匝间短路模型分析的基础上，对此问题进行研究和探讨。2.BLDCM匝间短路模型分析无刷直流电机由定子绕组，驱动控制电路，霍尔传感器、轴承、转子、永磁体等单元组成，其结构图如卽所示。图1无刷n流电机模型结构图则三相绕组的电压平衡方程可表示为［31叭基金项目：由京工程学院难金，难金编兮：YKJ201015作者简介：鸦?:啟华（1979—），女，网川成都人，溥士，讲师，研允方向为智能测控系UaR00參la=0/?000R•ib、（为定子相绕组电流；久为定子相绕组电动势；z为每相绕组间的A感；；卩为每相绕组间的互感。假设当一相（A相）绕组发生局部匝间短路时，Um为屮线电压。短路环线圈相对未短路的线圈而言类似于变压器的原负边。一组绕组匝间短路等效电路如图2所示。假设某相总匝数为N,发生匝间短路故障的线圈数为N。，将未短路线圈和短路线圈用变压器进行等效，则原副边等效电阻分别为R=N-NURR;等效电感分别为'N~N故障相电压平衡方程为:N娜N（2）故发生匝间短路故障电机的电压平衡方程为:（3）BLDCM匝间短路故障从数学模型来看，无匝间短路时，BLDCM三相定子绕组具有相同的电参数。因此，在电机转子以恒定转速运动时，处于离线状态下电机的定子反电动势幅伉相等，相角之间相差120°当某相绕组发生匝间短路故障时该相定子绕组的电阻和电感都将减小，该相的品质因素将降低，电机内部磁场将不再对称。短路相反电动势将减小，相位角也将发生偏移，这时三相反电动势之间的幅值及相位关系将不再保持对称关系。由上述分析可知，定子绕组匝间短路的故障特征是：匝间短...