六相永磁同步电机逆变器开路故障诊断研究
发布时间：2021-06-14 13:01
近年来对多相永磁同步电机故障诊断和容错研究的重视程度不断增加,并且对故障信号的诊断及故障预测处理的精确性成为排除电机故障的关键技术,故障诊断技术已逐渐成为国内外研究的一大热点。诊断出的故障信息对电机容错控制也有很大帮助,因此及时准确的诊断出故障信息具有非常重要的意义。本课题依托于国家自然科学基金项目“电动汽车用多相电机驱动控制系统故障诊断及容错控制研究（61603263）”,对六相永磁同步电机一相开路和两相开路故障进行容错控制研究。首先,本文以六相永磁同步电机逆变器为研究对象,利用开关函数得出逆变电路的数学模型,并在MATLAB/Simulink平台搭建出六相永磁同步电机驱动系统模型。将逆变器单桥臂和双桥臂开路故障情况分为四大类,对每类故障举例讨论电机输出电气量的在故障时的变化情况,并选定电机定子电流作为提取故障特征量的研究对象。然后,针对采集信号中有白噪声干扰问题,选择自适应RLS Volterra噪声抵消系统对EMD方法进行改进。并在每类故障中进行EMD能量熵和改进EMD能量熵的故障诊断仿真分析,对比两种故障诊断方法的仿真结果,可得出基于自适应RLS Volterra滤波改进的EM...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
六相永磁同步电机驱动系统结构图
沈阳工业大学硕士学位论文82.2.1逆变电路的数学模型六相电压源型逆变器的主电路拓扑结构如图2.2所示，其中Udc为直流电压，112T~T为功率开关器件，112D~D为反并联二极管。图2.2六相逆变器主电路拓扑结构框图Fig.2.2Blockdiagramofmaincircuittopologyofsix-phaseinverter由基尔霍夫定律和电路拓扑约束可得：anaonobnbobocncocounuouovnvovownwowouuuuuuuuuuuuuuuuuu======（2.1）其中，anu、bnu、cnu、unu、vnu和wnu为六相电机相电压值，aou、bou、cou、uou、vou和wou为六相输出电压值。因六相永磁同步电机绕组对称分布，假设每相定子绕组阻抗均相等，由定子电流的总和值为零、每相绕组阻抗均相等可得出六相电机相电压总和值也为零，即：0aabbccuuvvwwZi+Zi+Zi+Zi+Zi+Zi=（2.2）0anbncnunvnwnu+u+u+u+u+u=（2.3）其中，ai、bi、ci、ui、vi和wi为六相定子电流值，为六相电机定子绕组阻抗。将式（2.3）代入式（2.1），可得：1()6+++nonobocouovowou=u+u+uuuu（2.4）定义理想开关函数，即：1210aTST=导通导通3410bTST=导通导通
第2章逆变系统及开路故障研究分析11大部分：六相永磁同步电机模块、六相电压源型逆变电路及其控制模块、系统控制模块。电机模块的具体参数如表2.1所示：表2.1电机参数Tab.2.1Motorparameters六相电压源型逆变电路利用Simulink元件库中的IGBT和二极管自行进行搭建，具体如图2.3所示，四矢量SVPWM算法逆变器控制模块如图2.4所示图2.3逆变电路模型图Fig.2.3Invertercircuitmodeldiagram图2.4四矢量SVPWM算法模型图Fig.2.4ModeldiagramoffourvectorSVPWMalgorithm参数值极对数/pn3定子电阻/sR1.4直轴电感/dL8mH交轴电感/qL8mH永磁体磁链/f0.68Wb转动惯量/J0.0152kgm摩擦系数/BF0Nms
【参考文献】：
期刊论文
[1]双三相永磁同步电机在电动汽车中的应用研究[J]. 蔡萍,李永岗,赵赫. 微特电机. 2019(01)
[2]旋转机械故障诊断与预测方法及其应用研究[J]. 姚张春,李秉晏,王晨竣. 当代化工研究. 2018(03)
[3]基于电流矢量特征分析的逆变器开路故障快速诊断与定位方法[J]. 陈勇,刘志龙,陈章勇. 电工技术学报. 2018(04)
[4]基于输出电流轨迹的机车逆变器开路故障在线诊断方法[J]. 伍珣,陈特放,成庶,田睿,仝力. 电工技术学报. 2017(S2)
[5]五相电压源逆变器最近四矢量最小谐波电压调制方法[J]. 孙国栋,苏健勇,杨贵杰,周长攀. 中国电机工程学报. 2017(19)
[6]三电平逆变器多故障模式识别方法[J]. 沈艳霞,吴娟,赵芝璞,纪志成. 系统仿真学报. 2017(07)
[7]支持向量机和小波包分析下的轴承故障诊断[J]. 张智胜,张云鹏,刘青. 机械设计与制造. 2017(03)
[8]多尺度形态滤波模态混叠抑制方法[J]. 曹莹,段玉波,刘继承,侯永强,张雪松. 电机与控制学报. 2016(09)
[9]基于H桥变流器的IGBT开路故障诊断[J]. 韩丽,罗朋,汤家升,史丽萍,张晓蕾. 电工技术学报. 2016(16)
[10]基于混合逻辑动态模型的逆变器开路故障诊断[J]. 葛兴来,苟斌,蒲俊楷,王志远. 铁道学报. 2016(08)
博士论文
[1]双三相永磁同步电机驱动及容错控制技术研究[D]. 周长攀.哈尔滨工业大学 2016
[2]多能源储能系统中三相逆变器故障诊断方法与参数辨识的研究[D]. 王禹玺.浙江大学 2016
[3]电力牵引变流器故障诊断与容错控制技术研究[D]. 苟斌.西南交通大学 2016
[4]基于模型的纯电动车辆动力系统故障诊断研究[D]. 刘真通.北京理工大学 2016
[5]五相永磁同步电机驱动及容错控制技术研究[D]. 高宏伟.哈尔滨工业大学 2016
[6]往复压缩机轴承间隙故障诊断与状态评估方法研究[D]. 赵海洋.哈尔滨工业大学 2014
[7]六相永磁同步发电机控制技术研究[D]. 刘剑.哈尔滨工业大学 2014
[8]基于经验模态分解的故障诊断方法研究[D]. 杨贤昭.武汉科技大学 2012
[9]双三相永磁同步电机驱动技术研究[D]. 杨金波.哈尔滨工业大学 2011
[10]面向旋转机械故障诊断的经验模态分解时频分析方法及实验研究[D]. 胡劲松.浙江大学 2003
硕士论文
[1]基于模糊故障树的汽车故障诊断方法及其应用研究[D]. 夏淑英.湖北工业大学 2017
[2]五相永磁同步电机系统故障诊断与容错控制技术研究[D]. 侯雅晓.哈尔滨工业大学 2016
[3]水下永磁同步电机驱动器故障诊断与容错运行的研究[D]. 蔡费杨.哈尔滨工业大学 2016
[4]基于模型的电力牵引系统关键设备故障诊断研究[D]. 戴晨曦.西南交通大学 2016
[5]双Y移30°六相永磁同步电机控制技术研究[D]. 于亚新.哈尔滨工业大学 2015
[6]基于自适应滤波的噪声抵消算法研究与应用[D]. 谭滋中.河北科技大学 2015
[7]基于支持向量机的多分类方法研究[D]. 周涛丽.电子科技大学 2015
[8]基于键合图模型的电力电子电路故障诊断技术研究[D]. 施龙生.南京航空航天大学 2014
[9]同步电机的变频控制[D]. 陈达兴.东华大学 2012
[10]Volterra滤波器的自适应算法研究[D]. 张秀梅.杭州电子科技大学 2009
本文编号：3229885
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
六相永磁同步电机驱动系统结构图
沈阳工业大学硕士学位论文82.2.1逆变电路的数学模型六相电压源型逆变器的主电路拓扑结构如图2.2所示，其中Udc为直流电压，112T~T为功率开关器件，112D~D为反并联二极管。图2.2六相逆变器主电路拓扑结构框图Fig.2.2Blockdiagramofmaincircuittopologyofsix-phaseinverter由基尔霍夫定律和电路拓扑约束可得：anaonobnbobocncocounuouovnvovownwowouuuuuuuuuuuuuuuuuu======（2.1）其中，anu、bnu、cnu、unu、vnu和wnu为六相电机相电压值，aou、bou、cou、uou、vou和wou为六相输出电压值。因六相永磁同步电机绕组对称分布，假设每相定子绕组阻抗均相等，由定子电流的总和值为零、每相绕组阻抗均相等可得出六相电机相电压总和值也为零，即：0aabbccuuvvwwZi+Zi+Zi+Zi+Zi+Zi=（2.2）0anbncnunvnwnu+u+u+u+u+u=（2.3）其中，ai、bi、ci、ui、vi和wi为六相定子电流值，为六相电机定子绕组阻抗。将式（2.3）代入式（2.1），可得：1()6+++nonobocouovowou=u+u+uuuu（2.4）定义理想开关函数，即：1210aTST=导通导通3410bTST=导通导通
第2章逆变系统及开路故障研究分析11大部分：六相永磁同步电机模块、六相电压源型逆变电路及其控制模块、系统控制模块。电机模块的具体参数如表2.1所示：表2.1电机参数Tab.2.1Motorparameters六相电压源型逆变电路利用Simulink元件库中的IGBT和二极管自行进行搭建，具体如图2.3所示，四矢量SVPWM算法逆变器控制模块如图2.4所示图2.3逆变电路模型图Fig.2.3Invertercircuitmodeldiagram图2.4四矢量SVPWM算法模型图Fig.2.4ModeldiagramoffourvectorSVPWMalgorithm参数值极对数/pn3定子电阻/sR1.4直轴电感/dL8mH交轴电感/qL8mH永磁体磁链/f0.68Wb转动惯量/J0.0152kgm摩擦系数/BF0Nms
【参考文献】：
期刊论文
[1]双三相永磁同步电机在电动汽车中的应用研究[J]. 蔡萍,李永岗,赵赫. 微特电机. 2019(01)
[2]旋转机械故障诊断与预测方法及其应用研究[J]. 姚张春,李秉晏,王晨竣. 当代化工研究. 2018(03)
[3]基于电流矢量特征分析的逆变器开路故障快速诊断与定位方法[J]. 陈勇,刘志龙,陈章勇. 电工技术学报. 2018(04)
[4]基于输出电流轨迹的机车逆变器开路故障在线诊断方法[J]. 伍珣,陈特放,成庶,田睿,仝力. 电工技术学报. 2017(S2)
[5]五相电压源逆变器最近四矢量最小谐波电压调制方法[J]. 孙国栋,苏健勇,杨贵杰,周长攀. 中国电机工程学报. 2017(19)
[6]三电平逆变器多故障模式识别方法[J]. 沈艳霞,吴娟,赵芝璞,纪志成. 系统仿真学报. 2017(07)
[7]支持向量机和小波包分析下的轴承故障诊断[J]. 张智胜,张云鹏,刘青. 机械设计与制造. 2017(03)
[8]多尺度形态滤波模态混叠抑制方法[J]. 曹莹,段玉波,刘继承,侯永强,张雪松. 电机与控制学报. 2016(09)
[9]基于H桥变流器的IGBT开路故障诊断[J]. 韩丽,罗朋,汤家升,史丽萍,张晓蕾. 电工技术学报. 2016(16)
[10]基于混合逻辑动态模型的逆变器开路故障诊断[J]. 葛兴来,苟斌,蒲俊楷,王志远. 铁道学报. 2016(08)
博士论文
[1]双三相永磁同步电机驱动及容错控制技术研究[D]. 周长攀.哈尔滨工业大学 2016
[2]多能源储能系统中三相逆变器故障诊断方法与参数辨识的研究[D]. 王禹玺.浙江大学 2016
[3]电力牵引变流器故障诊断与容错控制技术研究[D]. 苟斌.西南交通大学 2016
[4]基于模型的纯电动车辆动力系统故障诊断研究[D]. 刘真通.北京理工大学 2016
[5]五相永磁同步电机驱动及容错控制技术研究[D]. 高宏伟.哈尔滨工业大学 2016
[6]往复压缩机轴承间隙故障诊断与状态评估方法研究[D]. 赵海洋.哈尔滨工业大学 2014
[7]六相永磁同步发电机控制技术研究[D]. 刘剑.哈尔滨工业大学 2014
[8]基于经验模态分解的故障诊断方法研究[D]. 杨贤昭.武汉科技大学 2012
[9]双三相永磁同步电机驱动技术研究[D]. 杨金波.哈尔滨工业大学 2011
[10]面向旋转机械故障诊断的经验模态分解时频分析方法及实验研究[D]. 胡劲松.浙江大学 2003
硕士论文
[1]基于模糊故障树的汽车故障诊断方法及其应用研究[D]. 夏淑英.湖北工业大学 2017
[2]五相永磁同步电机系统故障诊断与容错控制技术研究[D]. 侯雅晓.哈尔滨工业大学 2016
[3]水下永磁同步电机驱动器故障诊断与容错运行的研究[D]. 蔡费杨.哈尔滨工业大学 2016
[4]基于模型的电力牵引系统关键设备故障诊断研究[D]. 戴晨曦.西南交通大学 2016
[5]双Y移30°六相永磁同步电机控制技术研究[D]. 于亚新.哈尔滨工业大学 2015
[6]基于自适应滤波的噪声抵消算法研究与应用[D]. 谭滋中.河北科技大学 2015
[7]基于支持向量机的多分类方法研究[D]. 周涛丽.电子科技大学 2015
[8]基于键合图模型的电力电子电路故障诊断技术研究[D]. 施龙生.南京航空航天大学 2014
[9]同步电机的变频控制[D]. 陈达兴.东华大学 2012
[10]Volterra滤波器的自适应算法研究[D]. 张秀梅.杭州电子科技大学 2009
本文编号：3229885
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