定子永磁型容錯電機(jī)的故障分析研究.pdf

1、定子永磁型電機(jī)是一種新型永磁無刷電機(jī),克服了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子永磁型電機(jī)的諸多缺點,具有轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、功率密度高等優(yōu)點。而模塊化磁通切換永磁(M-FSPM)電機(jī)作為一種新型結(jié)構(gòu)的定子永磁型電機(jī)在保留定子永磁型電機(jī)優(yōu)點的基礎(chǔ)上,還兼具容錯功能,在一些可靠性要求高的場合具有良好的應(yīng)用前景。本文以三相12／14極M-FSPM電機(jī)為研究對象,分析其結(jié)構(gòu)特點、工作原理,建立數(shù)學(xué)模型,并針對M-FSPM電機(jī)定子繞組內(nèi)部故障進(jìn)行深入分析和研究,為該電

2、機(jī)可靠性和容錯控制技術(shù)的進(jìn)一步研究奠定理論基礎(chǔ),對該類電機(jī)在航空航天、軍事裝備、礦井軋鋼等對系統(tǒng)效率和連續(xù)運(yùn)行有較高要求的領(lǐng)域的應(yīng)用具有十分重要的理論意義和工程實用價值。
　　 本文首先總結(jié)了國內(nèi)外定子永磁型電機(jī)的研究狀況,并系統(tǒng)地綜述了電機(jī)故障診斷技術(shù)。在分析了三種有代表性的定子永磁型電機(jī)優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上,提出研究一種新型結(jié)構(gòu)的定子永磁型容錯電機(jī)及進(jìn)行故障研究的必要性,接著對M-FSPM電機(jī)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析,建立了完整的基

3、于定、轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型和基于Matlab／Simulink的仿真模型,證明了矢量控制策略完全適用于M-FSPM電機(jī)。
　　 其次對M-FSPM電機(jī)定子繞組內(nèi)部潛在的故障類型如單相開路、單相短路和相間短路故障進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,并結(jié)合相應(yīng)的參數(shù)來模擬故障情況。仿真得到不同故障類型、不同短路匝數(shù)比下的定子故障電流、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩等參量的變化情況,繼而分析定子繞組內(nèi)部故障對相互關(guān)聯(lián)的各個電氣量的影響。仿真結(jié)果一定程度上反映了M-FSPM電機(jī)

4、具有良好的容錯性能。
　　 本文選取M-FSPM電機(jī)正常及三種故障狀態(tài)的電磁轉(zhuǎn)矩信號進(jìn)行小波包分析處理,得到用于故障診斷與識別的故障特征向量樣本。采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行故障診斷,基于故障特征向量樣本進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練,實現(xiàn)了對M-FSPM電機(jī)的故障診斷。
　　 在故障診斷的基礎(chǔ)上,提出了基于矢量控制方法的M-FSPM電機(jī)容錯控制策略,并進(jìn)行了仿真分析。最后在M-FSPM電機(jī)實驗平臺上,驗證了M-FSPM電機(jī)容錯控制策略的有效