永磁同步电机匝间短路故障电流分析

周光亮，吴钦木

（贵州大学 电气工程学院，贵阳 550025）

0 引 言

由于现代燃油汽车的大量使用，其排放的尾气是导致全球环境受污染的原因之一，并且消耗了大量的自然资源。为了更好做到节能减排的效果，电动汽车的投入成为汽车市场的主流方向。永磁同步电机因其尺寸小、效率高、重量轻、噪声小、高功率密度、工作可靠等一系列性能特点，是电动汽车电机的最优选则［1-2］。但是，由于PMSM常运行在振动、高低温、湿度、粉尘等环境复杂情况下，再加上电机频繁起动、加速、减速等因素都可能导致电机发生故障［3］。永磁同步电机故障大致可分为3类：机械故障、电气故障和永磁体故障。定子匝间短路是PMSM电气故障中发生概率最高的故障，这使得电机绕组温度升高，从而导致绝缘失效，严重时则会影响永磁同步电机的安全运行以及使用寿命［4-5］。自80年代以来，各种新型的故障检测方法不断提出，目前最为广泛使用的是有限元分析法和参数辨识法等，但上述方法存在需要大量的算法以及附加设备等问题［6］。本文在abc坐标系中分别建立了正常的和带有匝间短路故障的永磁同步电机模型，对比二者的区别，查找故障发生相，并在MATLAB／simulink仿真平台中，对电机正常时以及发生故障时进行仿真实验，对其数据进行对比分析。

1 正常与匝间短路下的PMSM数学模型

如图1所示，假设故障发生在A相，故障绕组中含有一个短路回路，则该相绕组可以分为二部分：一相是正常部分a1，一相是故障部分a2，Rf为短路支路的短路电阻，if为短路电流［7-8］。……