船舶十五相电机推进装置故障诊断方法研究

发布时间：2020-05-06 06:41

【摘要】：自上个世纪80年代以来,随着电力电子技术等的突飞猛进发展,船舶电力推进系统的发展大大加快,应用前景较好。船舶电力推进系统要求推进电机可以驱动较重的负载且具有较高的可靠性,因此本文选取十五相感应电机,其相比于传统的三相电机,其转矩脉动小,功率密度高,可以实现低压大功率驱动,可以满足船舶电力推进系统对于推进电机的要求。船舶十五相电机推进装置由十五相逆变器、十五相感应电机及螺旋桨负载构成,其正常工作关系到全船的安全运行,因此船舶十五相电机推进装置故障诊断工作非常具有现实意义。本文在课题研究过程中对以下几个方面进行了深入研究:(1)对船舶十五相电机推进装置的组成结构与工作原理进行研究,利用Matlab/Simulink对船舶十五相电机推进装置进行建模,模拟船舶在各种不同工况运行时船舶十五相电机推进装置的运行情况。(2)对船舶十五相电机推进装置可能出现的主要故障进行机理与故障特征研究,对船舶十五相电机推进装置的几种主要故障建立Matlab/Simulink模型,选择合适的故障特征,根据所选择的故障特征,编写不同故障的诊断规则。(3)对恰当的故障特征信号进行故障特征的提取,本文对比了快速傅立叶变换(FFT)、小波包分解、希尔伯特-黄变换(HHT)三种故障特征提取方法,最终采用了希尔伯特-黄变换的方法提取故障特征。(4)建立船舶十五相电机推进装置的模糊故障树,对其进行定性分析与定量分析,分析造成船舶十五相电机推进装置故障的主要原因,计算各故障原因的模糊概率与模糊重要度,以便逐项查找准确的故障原因。(5)基于LabVIEW对船舶十五相电机推进装置的故障诊断进行实现,使用了传感器和采集板卡进行数据的采集与传输,设计故障诊断软件界面,对船舶十五相电机推进装置进行故障诊断并对故障原因进行解释,结合数据库进行历史数据的保存与查询。验证了船舶十五相电机推进装置故障诊断的可行性。
【图文】：

位置分布,位置分布,定子绕组,感应电动机

每套绕组各有五相绕组组成。十五相感应电动机定子绕组位置分布如图2.1 所示，三套绕组之间相差 12°电角度，每套绕组由五相绕组构成，每相绕组之间相差 72°电角度。在建立十五相感应电动机数学模型时，，为了简化建模过程，便于分析，通常进行如下假设[18-20]（1）十五相感应电动机定转子间气隙磁动势按正弦规律分布且空间谐波对其的影响忽略不计；（2）忽略铁磁材料的磁路饱和、磁滞现象，定、转子绕组间的互感及其各自的自感不受其他条件影响；（3）忽略定、转子绕组的铁芯损耗；（4）定子绕组采用三套相互独立的五相绕组构成，各相绕组的结构完全相同；（5）电机参数不受外界环境影响。多相感应电动机大多是由鼠笼型与绕线型组成。本文所分析的十五相感应电动机为鼠笼型转子结构，需要将转子上的各个参数进行折算。经过等效与折算，使转子与定子具有相同的级数和绕组匝数，即将转子绕组等效成十五组阻抗电路。由此得到的十五相感应电动机物理模型如图 2.2 所示。图 2.1 定子绕组位置分布图 2.2 十五相感应电动机简化物理模型

模型图,感应电动机,模型,绕组

每套绕组各有五相绕组组成。十五相感应电动机定子绕组位置分布如.1 所示，三套绕组之间相差 12°电角度，每套绕组由五相绕组构成，每相绕组之间 72°电角度。在建立十五相感应电动机数学模型时，为了简化建模过程，便于分常进行如下假设[18-20]1）十五相感应电动机定转子间气隙磁动势按正弦规律分布且空间谐波对其的影响不计；2）忽略铁磁材料的磁路饱和、磁滞现象，定、转子绕组间的互感及其各自的自感其他条件影响；3）忽略定、转子绕组的铁芯损耗；4）定子绕组采用三套相互独立的五相绕组构成，各相绕组的结构完全相同；5）电机参数不受外界环境影响。多相感应电动机大多是由鼠笼型与绕线型组成。本文所分析的十五相感应电动机笼型转子结构，需要将转子上的各个参数进行折算。经过等效与折算，使转子与定有相同的级数和绕组匝数，即将转子绕组等效成十五组阻抗电路。由此得到的十五应电动机物理模型如图 2.2 所示。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U672

【参考文献】