無刷直流電機系統(tǒng)中電壓型逆變器故障模式研究.pdf

1、無刷直流電動機是利用電子換相技術(shù)代替直流電動機電刷換向的機電一體化產(chǎn)品。它既具有一般直流電動機的運行效率高、起動轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速范圍廣和機械特性為線性等優(yōu)點，又具有交流電動機的結(jié)構(gòu)簡單、維護方便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)、航空、軍事等領(lǐng)域。但是由于電力電子器件的易損壞性及其控制的復(fù)雜性，逆變器是系統(tǒng)中易發(fā)生故障的薄弱環(huán)節(jié)，其可靠性一直未能得到充分解決。一旦逆變器發(fā)生故障，整個驅(qū)動系統(tǒng)便喪失正常工作的能力，輕則影響生產(chǎn)的正常進行，重則將造成

2、災(zāi)難性事故。因此，研究逆變器故障模式對故障診斷技術(shù)以及電機系統(tǒng)的容錯控制技術(shù)有重要的理論意義。 本文首先對無刷直流電機的數(shù)學(xué)模型以及運行原理進行分析，在此基礎(chǔ)上進行系統(tǒng)運行特性的仿真研究，得到無刷直流電機正常運行時的動態(tài)性能。然后對無刷直流電機電壓型逆變器的幾種典型故障模式進行分析，重點對開關(guān)管的開路和短路故障特性進行深入研究。仿真分析了故障前后逆變電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電機電壓，電流，輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速以及輸出功率等系統(tǒng)輸出特性，獲得了

3、故障情況下系統(tǒng)輸出特征。這為下一步實現(xiàn)無刷直流電機控制系統(tǒng)的故障綜合與變頻器重組設(shè)計奠定基礎(chǔ)。 在上述理論研究的基礎(chǔ)上，搭建了以專用集成芯片MC33035和MC33039為核心的系統(tǒng)試驗平臺，通過設(shè)置逆變器開關(guān)管型故障模式，實測了無刷直流電機開關(guān)管不同故障前后空載與額定負(fù)載下的電流數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行了分析。試驗結(jié)果證明了理論分析的正確性，以及實現(xiàn)逆變器故障診斷的可行性。此研究對優(yōu)化系統(tǒng)保護電路，故障診斷以及設(shè)計具有容錯功能的控制