【摘要】：能源與環(huán)境問(wèn)題逐漸成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn),各國(guó)政府越來(lái)越重視對(duì)新型節(jié)能環(huán)保交通工具的研發(fā),電動(dòng)汽車(chē)就是其中的一大研究熱點(diǎn)。永磁同步電機(jī)(Permanent Magnet Synchronous Motor,簡(jiǎn)寫(xiě)為PMSM)作為電動(dòng)汽車(chē)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(diǎn),因此非常適用于結(jié)構(gòu)緊湊的混合動(dòng)力車(chē)與電動(dòng)汽車(chē)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(duì)不同工作場(chǎng)合、不同運(yùn)行狀態(tài)下的電機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)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(jī)為研究對(duì)象,重點(diǎn)研究定子繞組短路故障、轉(zhuǎn)子失磁故障及逆變器開(kāi)路故障,采用零序電壓分量(Zero Sequence Voltage Component,簡(jiǎn)寫(xiě)為ZSVC)法、基于滑模觀(guān)測(cè)器(Sliding Mode Observer,簡(jiǎn)寫(xiě)為SMO)的方法與基于電流殘差的滑模觀(guān)測(cè)器法分別對(duì)上述三種故障進(jìn)行診斷,實(shí)現(xiàn)了較好的診斷效果。所做工作包括:首先,通過(guò)閱讀大量文獻(xiàn),深入了解永磁同步電機(jī)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(lèi)型,以及針對(duì)每種故障所用的故障診斷方法,對(duì)故障類(lèi)型與診斷方法進(jìn)行對(duì)比分析,為后文所進(jìn)行的研究提供理論基礎(chǔ)。其次,對(duì)永磁同步電機(jī)定子繞組最常見(jiàn)的短路故障,匝間短路故障與相接地故障進(jìn)行研究,深入分析故障后數(shù)學(xué)模型的變化。針對(duì)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(jī)的數(shù)學(xué)模型,并且建立相應(yīng)的故障指標(biāo)來(lái)區(qū)分出故障。針對(duì)相接地故障,分別建立其故障后的電壓方程。通過(guò)仿真驗(yàn)證,表明本章所用的故障診斷方法能較好地檢測(cè)并診斷出故障,且精度較高。然后,針對(duì)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(guān)測(cè)器對(duì)其進(jìn)行故障診斷。利用Lyapunov穩(wěn)定性理論證明所設(shè)計(jì)的滑模觀(guān)測(cè)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(duì)失磁故障進(jìn)行很好的故障檢測(cè)。最后,針對(duì)PMSM逆變器開(kāi)路故障,設(shè)計(jì)基于電流殘差的滑模觀(guān)測(cè)器對(duì)故障進(jìn)行診斷。針對(duì)逆變器單個(gè)橋臂發(fā)生兩個(gè)開(kāi)關(guān)管開(kāi)路的情況,建立其故障后的狀態(tài)方程,設(shè)計(jì)滑模觀(guān)測(cè)器對(duì)其電流量進(jìn)行觀(guān)測(cè),將觀(guān)測(cè)值與設(shè)定閾值進(jìn)行對(duì)比分析,若超過(guò)閾值,則表明發(fā)生故障。通過(guò)仿真驗(yàn)證了該理論的可行性。
【圖文】：

圖 2.3 永磁同步電機(jī)逆變器拓?fù)鋱D壓型逆變器由 6 個(gè)電力半導(dǎo)體器件組成，在實(shí)際的電驅(qū)動(dòng)應(yīng)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(dǎo)變器所用的半導(dǎo)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(dāng)今逆變器中常用的功率器件。M 的數(shù)學(xué)模型靜止坐標(biāo)系下，PMSM 正常運(yùn)行時(shí)的電壓方程為： 程為：

電動(dòng)汽車(chē)永磁同步電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器故障診斷研究PMSM 的運(yùn)動(dòng)方程為： 其中， 為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 為電磁轉(zhuǎn)矩， 為負(fù)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(kāi)路故障模型的建立由星形連接的三相永磁同步電機(jī)定子繞組，與逆變器相連接，當(dāng)繞組中的某相路故障時(shí)，會(huì)引起很大的電磁轉(zhuǎn)矩與波動(dòng)并且會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的機(jī)械故障。假設(shè)定 C 相發(fā)生開(kāi)路故障，，如圖 2.4 所示。
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TM341

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

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本文編號(hào)：2680708