本文關鍵詞：水下永磁同步電機驅動器故障診斷與容錯運行的研究

  更多相關文章： 永磁同步電機 多開關故障診斷法 模糊故障診斷 三相四開關 三相四橋臂 兩相四開關

【摘要】：永磁同步電機具有體積小、效率高、轉矩波動小、轉動慣量低等優(yōu)點,因此,基于永磁同步電機的電機驅動系統(tǒng)廣泛應用于工業(yè)設計中的各個領域。逆變器作為電機驅動系統(tǒng)的核心部件,若發(fā)生故障,直接影響到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性,重則導致整個電機驅動系統(tǒng)癱瘓。因此,具有故障診斷和容錯運行能力的電機驅動系統(tǒng)越來越受到研究者的重視。本文主要針對逆變器的開路故障,詳盡介紹了幾種行之有效的故障診斷和容錯運行方法。本文首先介紹分析了基于開關函數(shù)模型的故障診斷法和簡單直流法,通過仿真實驗分別驗證了這兩種方案存在的固有缺陷——添加額外的電壓傳感器和負載突變易產生誤診斷現(xiàn)象。為了消除以上缺點,提出了基于電流矢量的歸一化直流法,將三相電流進行歸一化處理,此方法很好地解決了負載突變所帶來的影響,但是在實驗中發(fā)現(xiàn)由于非故障相在故障情況下的偏移導致故障定位不準確,因此需要新的故障診斷策略。其次,為了消除非故障相電流偏移導致的誤診斷現(xiàn)象,以及針對多開關故障的檢測,提出了基于電流矢量的多開關故障診斷法,利用絕對值的平均值避免了電流偏移對故障診斷的影響,通過仿真和實驗驗證了方法的可行性以及對上述缺點的克服。再次,針對開關存在的時斷時續(xù)情況并對此種故障進行診斷,提出并分析了基于模糊理論的開關管故障診斷方法,將模糊理論運用至多開關故障診斷法中,實現(xiàn)將開路故障按故障等級進行劃分,檢測時斷時續(xù)的故障現(xiàn)象。但是此方法在診斷多開關時斷時續(xù)故障時會產生誤診斷現(xiàn)象。接著,在檢測出逆變器發(fā)生開路故障后,提出了一種三相四開關的拓撲結構,將故障相接入母線電容中點處,對電機驅動系統(tǒng)進行容錯控制,詳細闡述了四扇區(qū)SVPWM的生成方式,仿真對比了“四段式”和兩種“七段式”SVPWM控制下電機的轉矩脈動,并通過實驗驗證三相四開關容錯拓撲的可行性。但是由于算法的限制,三相四開關拓撲母線電壓利用率僅為正常情況的一半,帶載能力較正常情況差。最后,針對帶中性點的永磁同步電機,提出了三相四橋臂和兩相四開關的控制方式,通過理論分析,發(fā)現(xiàn)SVPWM生成方式分別與三相六開關生成方式和三相四開關生成方式相同,避免了算法開發(fā)上的復雜性。當采用=0控制方式時,電機兩相電流相位相差60°,但這兩種拓撲具有明顯缺陷——相電流較大,對功率開關性能要求較高。在Simulink中建立了帶中性點的永磁同步電機模型,仿真驗證了三相四橋臂和兩相四開關控制方式的可行性。
【關鍵詞】：永磁同步電機 多開關故障診斷法 模糊故障診斷 三相四開關 三相四橋臂 兩相四開關
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM341
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題背景及研究目的和意義10
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 功率開關管開路故障檢測發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 功率開關管開路故障容錯發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文的主要研究內容14-16
• 第2章 永磁同步電機逆變器開路故障診斷法16-35
• 2.1 引言16
• 2.2 基于開關函數(shù)模型的逆變器開路故障診斷法16-20
• 2.2.1 基于開關函數(shù)模型的故障診斷法的原理16-18
• 2.2.2 基于開關函數(shù)模型的故障診斷法仿真驗證18-20
• 2.3 歸一化平均電流故障診斷法20-27
• 2.3.1 歸一化平均電流故障診斷法的原理20-22
• 2.3.2 歸一化平均電流故障診斷法仿真驗證及實驗分析22-27
• 2.4 基于電流矢量的多開關故障診斷法27-34
• 2.4.1 基于電流矢量的多開關故障診斷法原理28-30
• 2.4.2 多開關故障診斷法仿真驗證及實驗分析30-34
• 2.5 本章小節(jié)34-35
• 第3章 基于模糊理論的逆變器開路故障診斷法35-45
• 3.1 引言35
• 3.2 模糊邏輯的數(shù)學基礎及模糊推理步驟35-39
• 3.2.1 模糊邏輯的數(shù)學基礎35-37
• 3.2.2 結合故障診斷的模糊推理的一般步驟37-39
• 3.3 基于電流矢量和模糊理論的逆變器開路故障診斷法39-44
• 3.3.1 基于模糊理論的逆變器開路故障診斷原理39-42
• 3.3.2 基于模糊理論逆變器開路故障診斷法仿真驗證42-43
• 3.3.3 基于模糊理論逆變器開路故障診斷法實驗分析43-44
• 3.4 本章小節(jié)44-45
• 第4章 永磁同步電機三相四開關容錯控制策略45-63
• 4.1 引言45
• 4.2 三相四開關容錯控制策略的運行原理45-50
• 4.3 三相四開關矢量控制容錯控制系統(tǒng)的設計50-59
• 4.3.1 三相四開關系統(tǒng)設計概述50-51
• 4.3.2 三相四開關SVPWM算法51-59
• 4.4 三相四開關矢量控制容錯控制策略的仿真驗證及實驗分析59-62
• 4.4.1 三相四開關矢量控制的仿真驗證59-62
• 4.4.2 三相四開關矢量控制的實驗分析62
• 4.5 本章小節(jié)62-63
• 第5章 中性點引出永磁同步電機的容錯控制策略63-75
• 5.1 引言63
• 5.2 三相四橋臂容錯控制策略63-68
• 5.2.1 三相四橋臂容錯控制策略運行原理63-67
• 5.2.2 三相四橋臂容錯控制策略仿真驗證67-68
• 5.3 兩相四開關容錯控制策略68-74
• 5.3.1 兩相四開關容錯控制策略運行原理68-72
• 5.3.2 兩相四開關容錯控制策略仿真驗證72-74
• 5.4 本章小節(jié)74-75
• 結論75-76
• 參考文獻76-80
• 附錄80-81
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文81-83
• 致謝83

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本文編號：625272