1.一种PMSM永磁体局部退磁故障程度评估与数值化描述方法,其特征在于,以故障特征谐波为分析对象,基于自适应基波提取算法与分形盒维数相结合的方法,消除逆变器谐波及幅值较大的基波电流对表征永磁体局部退磁程度的微弱故障特征谐波的影响,实现了独立于PMSM驱动系统负载变化的永磁体局部退磁故障程度的准确评估与数值化描述,其步骤如下:步骤一:利用电流采样电路采集PMSM定子电流,并消除逆变器高频谐波对表征PMSM永磁体局部退磁程度的微弱故障特征谐波的影响;
步骤二:采用自适应基波提取算法提取采集的PMSM定子电流的基波,消除幅值较大的基波电流对表征PMSM永磁体局部退磁程度的微弱故障特征谐波的影响;
步骤三:计算表征PMSM永磁体局部退磁程度的微弱故障特征谐波的分形盒维数;
步骤四:分析PMSM驱动系统运行工况对故障特征信号分形盒维数计算结果的影响,实现独立于PMSM驱动系统负载变化的永磁体局部退磁故障程度的评估与数值化描述。
2.根据权利要求1所述的PMSM永磁体局部退磁故障程度评估与数值化描述方法,其特征在于,所述采集PMSM定子电流并滤除逆变器高频谐波的方法是:在PMSM电流内环、转速外环双闭环驱动系统中采用电流采样电路采集PMSM定子电流,并通过低通滤波电路滤除逆变器高频谐波,消除其对表征PMSM永磁体局部退磁程度的微弱故障特征谐波的影响。
3.根据权利要求1所述的PMSM永磁体局部退磁故障程度评估与数值化描述方法,其特征在于,所述的自适应基波电流提取算法是:设从PMSM定子电流i(t)中提取到的基波电流为iext(t),定义代价函数为 式中,θ为表征所提取基波电流的幅值、频率和相位瞬时值的参数向量;采用梯度下降法使代价函数J(t,θ)收敛于最小值的未知参数向量θ的调整方法为: 该收敛过程可以生成一组表征基波电流的幅值、频率及相位瞬时值提取过程的非线性微分方程,表达式为:
式中,I(t)、ω(t)、φ(t)分别表示提取基波电流iext(t)的幅值、频率及相位的瞬时值,e(t)为提取误差,μ1、μ2、μ3为正常数;对上述微分方程进行离散处理并求解,即可实现PMSM定子基波电流的提取,消除幅值较大的基波电流对表征永磁体局部退磁程度的微弱故障特征谐波的影响。
4.根据权利要求1所述的PMSM永磁体局部退磁故障程度评估与数值化描述方法,其特征在于,所述分形盒维数的计算方法为:设离散信号 Y是n维欧式空间Rn上的闭集,n用尽可能细的ε网格划分R ,Nε是集合Y的网格计数;以ε尺寸网格作为基准,逐步放大到kε尺寸网格,其中k取正整数;令Nkε为离散空间上集合Y的网格计数,则有:式中,i=1,2,…,N/k,N为采样点数,k=1,2,…,M,M
在lg(kε)-lgNkε双对数图中确定线性度较好的一段直线,令其起点和终点分别为k1和k2,则存在lgNkε=αlg(kε)+b,k1≤k≤k2,采用最小二乘法确定该直线的斜率,即获得离散信号的分形盒维数,表达式为:
5.根据权利要求1所述的PMSM永磁体局部退磁故障程度评估与数值化描述方法,其特征在于,所述分析PMSM驱动系统运行工况对故障特征信号分形盒维数计算结果的影响,实现独立于PMSM驱动系统负载变化的永磁体局部退磁故障程度的评估与数值化描述的方法是:分析PMSM驱动系统负载及运行速度变化对故障特征谐波分形盒维数计算结果的影响,确定不同永磁体局部退磁故障程度与其故障特征谐波分形盒维数的唯一映射关系,并存储为数据表格,实现独立于PMSM驱动系统负载变化的永磁体局部退磁故障程度的准确评估与数值化描述。