本文關鍵詞：地鐵永磁同步電機驅動系統(tǒng)傳感器故障診斷

  更多相關文章： 永磁同步電機 傳感器故障診斷 滑模觀測器 矢量控制 Jmag有限元模型 半實物實驗

【摘要】：隨著我國城市化進程的加快,軌道交通已成為促進經(jīng)濟發(fā)展、改善民生的重要工具,如何提高地鐵車輛的維修效率已成為越來越迫切的問題。牽引系統(tǒng)作為地鐵車輛的九大關鍵系統(tǒng)之一,如何對其工作狀態(tài)進行在線監(jiān)測已得到人們越來越多的關注。目前地鐵列車普遍采用異步牽引系統(tǒng),永磁牽引系統(tǒng)作為一種新興的牽引系統(tǒng),具有體積小、重量輕、效率高等特點,更具有發(fā)展?jié)摿?各大設備商正爭先搶奪永磁牽引系統(tǒng)的制高點。本文以永磁地鐵列車牽引系統(tǒng)傳感器故障診斷為研究對象,具體工作如下：首先,給出了永磁牽引系統(tǒng)位置傳感器、電壓電流傳感器的常見類型與工作原理。在前人研究的基礎上,進行了三類傳感器的故障建模。從理論角度分析了三種傳感器的各類故障對永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的影響,仿真驗證了理論分析的正確性。其次,給出了永磁同步電機數(shù)學模型,并建立了永磁同步電機全階滑模觀測器�；跇嫿ǖ幕Ｓ^測器給出了一種基于擴展反電動勢與轉子位置角估計值的故障診斷算法,但該方法難以實現(xiàn)對電流傳感器增益故障、偏移故障的定位。為了實現(xiàn)電流傳感器的故障定位,本文構建了基于兩相旋轉坐標系的永磁同步電機開環(huán)觀測器。該觀測器能夠實現(xiàn)對電流傳感器的診斷及定位,但該觀測器有效的前提是位置、電壓傳感器無故障。將兩種診斷算法結合,選擇合適的診斷變量,并構造相關的診斷邏輯,實現(xiàn)了對三種傳感器的故障診斷及定位。再次,由于基于模型的故障診斷方法對模型的精度要求較高,而傳統(tǒng)的永磁同步電機dq模型難以全面的反映電機的特性,因而本文基于Jmag軟件建立的地鐵永磁同步電機的有限元模型,該模型是業(yè)界公認的最準確的電機模型。分析了額定工況下電機的磁場、轉矩、相電壓等主要特性,給出了電機電感參數(shù)隨電流幅值、角度的變化規(guī)律。將有限元電機模型導入Matlab/Simulink中,并構建永磁同步電機矢量控制系統(tǒng),對永磁同步電機dq模型及有限元模型進行了仿真對比。最后,搭建了以DSP TMS320F28335控制器與RT-LAB平臺為核心的硬件在環(huán)半實物實驗平臺。該平臺以Jmag有限元模型代替?zhèn)鹘y(tǒng)永磁同步電機dq模型作為被控對象�；谠撈脚_完成了對地鐵永磁同步電機驅動系統(tǒng)的電路建模與矢量控制程序設計,進行了本文所述傳感器故障診斷算法的驗證。
【關鍵詞】：永磁同步電機 傳感器故障診斷 滑模觀測器 矢量控制 Jmag有限元模型 半實物實驗
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U264.1;TM341
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 傳統(tǒng)故障診斷算法12-13
• 1.2.2 傳感器故障診斷算法13-15
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 傳感器故障建模及其影響分析16-27
• 2.1 傳感器原理與分類16-18
• 2.1.1 位置傳感器原理與分類16-17
• 2.1.2 電流電壓傳感器原理與分類17-18
• 2.2 傳感器故障建模18-20
• 2.2.1 位置傳感器故障建模18-19
• 2.2.2 電壓電流傳感器故障建模19-20
• 2.3 傳感器故障對矢量控制系統(tǒng)的影響20-25
• 2.3.1 位置傳感器的影響20-22
• 2.3.2 電壓傳感器的影響22-23
• 2.3.3 電流傳感器的影響23-25
• 2.4 本章小結25-27
• 第3章 傳感器故障診斷算法27-47
• 3.1 永磁同步電機數(shù)學模型27-29
• 3.1.1 兩相同步旋轉坐標系下的數(shù)學模型27-28
• 3.1.2 兩相靜止坐標系下的數(shù)學模型28-29
• 3.2 基于滑模觀測器的診斷算法29-38
• 3.2.1 滑模觀測器基本原理29-30
• 3.2.2 滑模觀測器設計30-33
• 3.2.3 基于滑模觀測器的故障診斷33-38
• 3.3 基于開環(huán)觀測器的故障診斷38-40
• 3.4 聯(lián)合故障診斷40-46
• 3.4.1 診斷邏輯構建40-41
• 3.4.2 診斷仿真結果41-46
• 3.5 本章小結46-47
• 第4章 基于Jmag與Simulink的永磁同步電機聯(lián)合仿真47-62
• 4.1 基于Jmag的永磁同步電機建模47-52
• 4.1.1 有限元分析與Jmag軟件47-49
• 4.1.2 永磁同步電機有限元建模與驗證49-52
• 4.2 永磁同步電機矢量控制52-59
• 4.2.1 矢量控制基本原理52-55
• 4.2.2 最大轉矩/電流控制55-57
• 4.2.3 空間矢量調(diào)制57-59
• 4.3 聯(lián)合仿真結果59-61
• 4.4 本章小結61-62
• 第5章 傳感器故障診斷半實物實驗研究62-73
• 5.1 半實物實驗技術簡介62-63
• 5.2 半實物實驗平臺設計63-66
• 5.2.1 半實物實驗平臺結構63-65
• 5.2.2 基于TMS320F28335的控制程序設計65-66
• 5.3 半實物實驗結果分析66-72
• 5.3.1 電機控制實驗結果66
• 5.3.2 故障診斷算法實驗結果66-72
• 5.4 本章小結72-73
• 結論73-74
• 致謝74-75
• 參考文獻75-79
• 攻讀學位期間發(fā)表的論文及科研成果79

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本文編號：1056659