發(fā)布時間：2020-05-25 20:33

【摘要】：能源與環(huán)境問題逐漸成為了人們關(guān)注的焦點,各國政府越來越重視對新型節(jié)能環(huán)保交通工具的研發(fā),電動汽車就是其中的一大研究熱點。永磁同步電機(Permanent Magnet Synchronous Motor,簡寫為PMSM)作為電動汽車的關(guān)鍵部件,具有高功率密度、高功率因數(shù)、高轉(zhuǎn)矩比等優(yōu)點,因此非常適用于結(jié)構(gòu)緊湊的混合動力車與電動汽車中。但由于其工作原理與工作環(huán)境等因素,故障率較高。因此針對不同工作場合、不同運行狀態(tài)下的電機及驅(qū)動系統(tǒng)進行故障診斷研究,是提高系統(tǒng)可靠性與安全性的保障。本文以永磁同步電機為研究對象,重點研究定子繞組短路故障、轉(zhuǎn)子失磁故障及逆變器開路故障,采用零序電壓分量(Zero Sequence Voltage Component,簡寫為ZSVC)法、基于滑模觀測器(Sliding Mode Observer,簡寫為SMO)的方法與基于電流殘差的滑模觀測器法分別對上述三種故障進行診斷,實現(xiàn)了較好的診斷效果。所做工作包括:首先,通過閱讀大量文獻,深入了解永磁同步電機的組成結(jié)構(gòu)及工作原理,在此基礎(chǔ)上總結(jié)其常發(fā)生的故障類型,以及針對每種故障所用的故障診斷方法,對故障類型與診斷方法進行對比分析,為后文所進行的研究提供理論基礎(chǔ)。其次,對永磁同步電機定子繞組最常見的短路故障,匝間短路故障與相接地故障進行研究,深入分析故障后數(shù)學模型的變化。針對匝間短路故障,建立加入零序電壓后,健康狀態(tài)下與故障情況下永磁同步電機的數(shù)學模型,并且建立相應的故障指標來區(qū)分出故障。針對相接地故障,分別建立其故障后的電壓方程。通過仿真驗證,表明本章所用的故障診斷方法能較好地檢測并診斷出故障,且精度較高。然后,針對PMSM轉(zhuǎn)子失磁故障,根據(jù)失磁故障后磁鏈的變化,建立故障后的狀態(tài)方程,利用滑模觀測器對其進行故障診斷。利用Lyapunov穩(wěn)定性理論證明所設(shè)計的滑模觀測器具有很好的穩(wěn)定性。仿真結(jié)果表明在一定程度上減弱了系統(tǒng)的抖振現(xiàn)象,并能對失磁故障進行很好的故障檢測。最后,針對PMSM逆變器開路故障,設(shè)計基于電流殘差的滑模觀測器對故障進行診斷。針對逆變器單個橋臂發(fā)生兩個開關(guān)管開路的情況,建立其故障后的狀態(tài)方程,設(shè)計滑模觀測器對其電流量進行觀測,將觀測值與設(shè)定閾值進行對比分析,若超過閾值,則表明發(fā)生故障。通過仿真驗證了該理論的可行性。
【圖文】：

圖 2.3 永磁同步電機逆變器拓撲圖壓型逆變器由 6 個電力半導體器件組成，在實際的電驅(qū)動應用中，逆直流電能之間的轉(zhuǎn)換外，還能夠?qū)崿F(xiàn)電壓電流的變頻控制。隨著半導變器所用的半導體電力器件逐漸從不控型、半控型，發(fā)展成了全控型型晶體管(IGBT)是當今逆變器中常用的功率器件。M 的數(shù)學模型靜止坐標系下，PMSM 正常運行時的電壓方程為： 程為：

電動汽車永磁同步電機及驅(qū)動器故障診斷研究PMSM 的運動方程為： 其中， 為轉(zhuǎn)動慣量， 為電磁轉(zhuǎn)矩， 為負載轉(zhuǎn)矩， 為摩擦系數(shù)， 為轉(zhuǎn)子位置轉(zhuǎn)速。PMSM 定子繞組開路故障模型的建立由星形連接的三相永磁同步電機定子繞組，與逆變器相連接，當繞組中的某相路故障時，會引起很大的電磁轉(zhuǎn)矩與波動并且會導致嚴重的機械故障。假設(shè)定 C 相發(fā)生開路故障，，如圖 2.4 所示。
【學位授予單位】：濟南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM341

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前7條

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相關(guān)博士學位論文 前3條

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本文編號：2680708