定子永磁型容錯電機的故障分析研究.pdf

1、定子永磁型電機是一種新型永磁無刷電機,克服了傳統(tǒng)轉子永磁型電機的諸多缺點,具有轉子結構簡單、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)電機作為一種新型結構的定子永磁型電機在保留定子永磁型電機優(yōu)點的基礎上,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用前景。本文以三相12／14極M-FSPM電機為研究對象,分析其結構特點、工作原理,建立數(shù)學模型,并針對M-FSPM電機定子繞組內部故障進行深入分析和研究,為該電

2、機可靠性和容錯控制技術的進一步研究奠定理論基礎,對該類電機在航空航天、軍事裝備、礦井軋鋼等對系統(tǒng)效率和連續(xù)運行有較高要求的領域的應用具有十分重要的理論意義和工程實用價值。
　　 本文首先總結了國內外定子永磁型電機的研究狀況,并系統(tǒng)地綜述了電機故障診斷技術。在分析了三種有代表性的定子永磁型電機優(yōu)缺點的基礎上,提出研究一種新型結構的定子永磁型容錯電機及進行故障研究的必要性,接著對M-FSPM電機獨特的結構特征進行分析,建立了完整的基

3、于定、轉子坐標系的數(shù)學模型和基于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。
　　 其次對M-FSPM電機定子繞組內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行數(shù)學建模,并結合相應的參數(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、轉速、轉矩等參量的變化情況,繼而分析定子繞組內部故障對相互關聯(lián)的各個電氣量的影響。仿真結果一定程度上反映了M-FSPM電機

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