开路故障下永磁容错轮缘推进电机直接转矩控制策略

针对轮缘推进电机的结构及特点,将六相永磁容错电机应用于轮缘推进系统中,对六相永磁容错轮缘推进电机直接转矩控制策略进行深入研究.借鉴三相永磁容错电机SVPWM控制策略,对电机的每一相进行磁链容错补偿,实现单相开路故障下六相永磁容错轮缘推进电机的直接转矩控制.同时,通过MATLAB/Simulink进行仿真,并与六相永磁容错电机bangbang控制策略进行对比分析,验证了基于SVPWM的直接转矩控制策略在开路故障下作为六相永磁容错电机容错控制方法的可行性及其独特的优越性.     

五相PMSM相邻两相开路故障容错控制策略

相永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)发生相邻两相开路故障会导致驱动系统不稳定运行，针对这种故障状况，提出一种基于空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation, SVPWM)技术的容错控制策略。首先构建永磁同步电机数学模型；进而为使机电能量实现平稳转换，重新构建降阶变换矩阵，得到故障后剩余相容错电流表达式；然后利用SVPWM技术，计算故障下空间电压矢量，建立6个扇区，进行目标矢量合成，进而计算相应基本合成电压矢量的作用时间，并给出对应扇区的空间电压矢量选择顺序；最后进行Matlab/Simulink仿真验证，仿真结果与理论计算一致，有效验证了所提SVPWM容错控制策略的正确性。利用该容错控制策略，五相永磁同步电机在故障状态下的运行性能得到明显改善，电机实现稳定运行。所提控制策略与传统电流滞环跟踪脉宽调制(pulse width modulation, PWM)控制方式对比分析，证明所提策略存在优越性。     

等三相感应电机单相运行磁场定向控制策略研究

本文研究三相感应电机出现故障导致缺相运行时,基于磁场定向控制理论控制电机继续可靠稳定运行,确保不出现连锁性事故.首先基于三相感应电机单相运行等效电路分析了电机运行的特点,通过构建单相供电下电机正负序电流,推导出电机单相运行下,磁场定向控制的电磁转矩显性表达式,得出相应的控制框图.MATLAB仿真结果表明,当三相电机某相出现开路导致缺相运行情形下,采用磁场定向控制策略,电机仍然能够可靠稳定运行,电机运行速度越高,其空载和带载两种情形下的稳定性越好,从而验证了本文控制方法的有效性.     

五相永磁同步电机开路故障诊断

针对五相永磁电机的单相(双相)开路故障,提出一种新的故障诊断策略。首先,分析了开路故障发生前、后逆变器端电压的输出特性,得到15种故障状态和正常状态下基波电流在α-β子空间的表达式。正常状态下基波电流在α-β子空间中的轨迹为圆形,而在故障状态为椭圆型,因此可以根据转子转过5个扇区时间内电流轨迹到α-β子空间原点距离的变化率来判定是否发生开路故障。其次,根据不同故障状态下逆变器端电压的输出特性,得到15种开路故障状态下三次谐波电流在基波旋转坐标系的轨迹分布特点。通过对比可知,在不同开路故障下,三次谐波电流轨迹分布的差异性很大,因此可以将轨迹分布特点作为故障定位的依据。在此基础上,分析了电机转速、负载转矩对三次谐波电流轨迹的影响。最后,采用以数字信号处理器为核心搭建的实验平台对所提出的故障诊断策略进行了验证。实验结果表明本文所述故障诊断策略在稳态和动态情况下均可以快速实现故障的判定与定位。     

无刷直流电机驱动控制容错方案研究

在分析一种容错逆变器工作原理的基础上,研究了逆变器侧发生故障的3种容错方案(A相容错、B相容错和C相容错).由常规的六开关三相无刷直流电机控制中的电流特性得到一条通用结论:只要控制非容错相的两相相电流就可以实现无刷直流电机逆变器侧故障情况下的电流控制.由此结论,提出了一种基于容错逆变器的无刷直流电机新型控制策略.该策略利用容错逆变器的4个"非对称电压矢量",仅通过非容错相的两相电流控制器实现了系统故障时电机三相电流的控制.该策略简单可行,仿真和实验进一步验证了策略的正确性和有效性.     

容错型开关磁阻起动/发电系统的非线性建模及仿真

建立了一种容错型开关磁阻起动/发电系统的非线性模型。基于开关磁阻电机的数学模型，包括电路方程和机械方程，利用模块化思想搭建了开放型模型，分析了模型的可行性：①电动状态下额定电压380 V时，输出转矩能达到恒转矩起动要求；②发电状态下在2 000 r/min的原动机的带动下，实现空载快速建压，能够快速稳定在270 V附近并实现调压。针对功率器件开路故障率高的特点，利用硬件冗余思想设计了一种容错性的功率变换器。为了验证系统的容错性能，人为设置故障进行了仿真对比分析，结果表明：①电动状态容错系统不仅消除了转矩死区，而且提高了平均转矩、减小了转矩脉动；②发电状态下输出电压在0.2 s内使得输出电压恢复到270 V左右，相电流也下降至正常运行范围，容错性能良好。     

电机驱动系统电流传感器故障诊断与容错控制

为有效解决电机驱动系统中的常见的电机电流传感器故障诊断与容错控制问题,结合Luenberger状态观测器与修正Bayes分类算法,提出了一种有效的传感器故障诊断与容错控制方法。该方法以一种可调增益矩阵的Luenberger状态观测器模型为基础,实现各种工况下电流值的实时估计。基于残差生成单元和修正的Bayes分类算法对故障传感器进行实时检测与定位,并在传感器故障工况下用观测器估计值代替电流传感器信号实现电机驱动系统的容错控制。仿真结果表明,本文所提算法能快速诊断出故障传感器并具有容错控制功能,可有效提高电机驱动系统可用性。     

混合动力汽车电机驱动系统传感器故障重构控制

针对混合动力汽车感应电机驱动系统可能存在的传感器故障模式,设计了一个主动容错重构控制系统.该系统能充分利用无故障的传感器信息,最大限度地维持驱动系统的控制性能,并在重构切换过程中,考虑电机转矩和转速的平滑过渡问题.此外,为提高车用感应电机驱动系统的性能,基于传统磁场定向控制(FOC)思想设计出一种新型鲁棒性PI控制器来实现电机转矩跟踪;利用滑模控制技术,设计了转子磁链-速度自适应观测器.为进一步提高交流电流传感器故障状态下电机驱动系统的容错能力,提出了用直流电流重构交流相电流的新思路.仿真研究表明,在发生传感器故障时,所设计的电机驱动系统仍能有效地保证车辆行驶过程中的转矩和速度跟踪性能以及系统的稳定性.     

三次谐波抑制的五相永磁电机容错控制策略及仿真分析

针对列车风机用五相永磁同步电机(FPMSM)一相断路故障情况,基于五相电机特有的三维子空间,提出一种考虑三次谐波抑制的五相永磁电机容错控制策略。建立五相永磁同步电机数学模型,根据驱动拓扑结构分析空间电压矢量分布规律,利用五相电机三维空间中大矢量与中矢量对磁链作用效果相反的特点,构建虚拟电压矢量抑制相电流三次谐波;根据不同扇区中虚拟电压矢量对转矩及磁链的作用效果,建立故障前后电压矢量开关选择表对转矩和磁链进行调节,降低一相断路故障引起的转矩脉动,使五相电机发生故障后仍能稳定运行,提高风机驱动系统运行可靠性。在MATLAB/Simulink环境下搭建五相电机系统仿真模型,对不同负载情况进行仿真,仿真结果表明:五相永磁电机在一相断路故障前后输出转矩和转速基本不变,风机驱动系统仍能稳定运行,证明了容错控制策略的有效性。该方法可扩展到多相永磁电机容错控制。     

三相正弦波逆变器容错控制

针对变频器逆变模块故障率高的问题,建立三相正弦波脉宽调制(SPWM)逆变模块中的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)发生短路故障后逆变模块的数学模型.根据这个故障模型,实现对系统故障的有效诊断,同时结合硬件冗余的容错控制策略对电路拓扑进行重构,使得三相逆变器在短路故障情况下仍能正常工作,从而提高系统硬件层的容错能力和可靠性.在MATLAB/Simulink环境下实施系统仿真,验证了三相正弦波逆变器容错控制的有效性和可行性.     

利用系统动态模型参数“在线”诊断电机故障

为了解决电机故障的在线诊断,首先对电机的系统动态模型参数进行在线最小二乘估计,根据估计的系统模型参数的变化,利用基于模型参数估计方法实现系统故障检测。根据模型参数的检测诊断方程,识别系统的故障因素,结合应用实例,证明其方法是可行有效的。     

伺服电机过热的机械传动原因分析

导致电机过热的因素很多。导轨压板、镶条与导轨的间隙太小,致机械阻力增大,使测得反向间隙补偿值增大,导致电机过热的原因有较大的隐蔽性,不易被发现。本文讨论了这类故障的原因、诊断方法及处理方法。     

同步电动机励磁故障分析与仿真研究

同步电动机励磁故障是影响其运行品质和造成其失步事故的主要原因,为解决其故障实验造成对电机和励磁装置损害的问题,研究了基于MATLAB/SIMULIK的励磁电路和同步电动机动静特性仿真模型,进行了同步电机在励磁正常和故障情况下的仿真实验并给出了仿真波形.仿真结果表明,仿真波形和同步电机运行的实际情况是相吻合的,证明仿真模型是准确有效的.只要简单地改变仿真模型极少的几根连线或改变某些参数设置就可以方便地对同步电机其它多种不同的故障进行仿真实验,避免对同步电机和励磁装置进行有损害性的实验,能极大地节约实验成本费用并提高实验效率.图8,参8.     

基于AR双谱的超声波电机故障诊断

针对超声波电机在工作时发生故障难于监测与判断,提出一种高阶谱诊断超声波电机故障的方法.利用高阶累积量对振动信号建立AR模型,再对其进行参数化AR双谱估计.实验结果表明:与正常状况时的超声波电机AR双谱相比,故障状况时其双谱能量分布出现分散,峰值减少,同时等高线图和双谱切片也存在明显差异,因此可以作为故障诊断的依据.     

基于阶次自分离的轮毂电机故障诊断方法研究

轮毂电机作为电动汽车四轮独立驱动系统的动力源,其运行状态直接关系着整车安全。为了逐步实现对轮毂电机运行状态的监测,本文提出一种新的方法--阶次自分离方法,以适应其复杂多变的行驶工况。本方法克服了传统阶次跟踪方法需同时采集转速信号和振动信号的局限性,仅针对转速信号进行研究,并提取其中蕴藏的非正常波动成分,同时借鉴传统阶次跟踪方法对时域非平稳信号的处理方式,对波动成分进行角域重采样和傅里叶变换,凸显出蕴藏于转速信号中的故障特征,进而实现对轮毂电机的故障诊断。结合Matlab仿真分析和轮毂电机漏电故障试验,结果表明阶次自分离方法可有效识别出轮毂电机漏电故障特征。     

基于现场可编程门阵列的电机控制器硬件在环测试

为实现电机控制器算法验证,提出了一种基于半实物仿真的新能源汽车电机控制器的测试平台设计方法.首先,在Simulink上搭建永磁同步电机矢量控制算法模型及故障诊断算法模型,并将代码下载到数字信号处理(digital signal process,DSP)电机控制板中.其次,搭建逆变器、永磁同步电机模型并下载到现场可编程门列阵(field programmable gate array,FPGA)板卡运行,连接DSP对电机控制算法进行测试.永磁同步电机模型可以作为该仿真平台中的电机模型,既可以是基于d-q 变换的永磁同步电机(permanent-magnet synchronous motor,PMSM)模型,也可以是基于有限元分析(finite element analysis,FEA)的PMSM模型.在硬件在环(hardware-in-loop,HIL)仿真平台上测试了控制器基本功能及逆变器开路和短路等故障模式,验证了控制器控制功能以及故障检测算法的可行性可见HIL仿真平台对电机控制器故障测试具有重要意义.     

基于神经网络的非侵入式电机故障检测方法

为了克服传统电机故障检测方法的准确率低、测量过程为侵入式、严重依赖先验知识的缺点,提出了一种基于卷积神经网络的非侵入式电机故障检测方法.通过将电机与其他设备共同工作时的总电源信号作为检测样本,实现检测过程的非侵入式,并基于残差优化卷积网络结构进行神经网络训练,最终实现电机超载、单相短路及相间短路故障的非侵入式检测与分类...     

基于邻域粒子群优化神经网络的异步电动机振动故障诊断

为了提高异步电动机振动故障诊断的准确性,提出了基于邻域粒子群优化神经网络的异步电动机振动故障诊断方法.首先对实验室异步电动机各类常见故障进行测试,然后选择异步电动机不同位置振动信号的特征频率作为神经网络的输入,最终利用邻域粒子群优化后的神经网络进行异步电动机振动的故障诊断.实验结果表明:与其他诊断方法相比,该方法具有较高的诊断精度.此方法适合应用在异步电动机振动故障诊断中,具有推广应用价值.     

无速度传感器感应电机转子断条的故障诊断

在基于定子电流信号进行异步电机故障诊断时,转子断条故障特征频率分量常常被电流的基频分量淹没.针对这种情况,文中提出一种新型无速度传感器感应电机矢量控制转子断条故障方法.该方法通过转子反电动势与电流矢量的叉乘构建无功功率,然后对无功功率进行频谱分析,其中特征频率2sf被用作转子断条的故障诊断判据.同时利用该无功功率进行速...