带变频驱动系统的感应电机故障诊断研究

为了研究带驱动系统的感应电机故障诊断,利用逆变器和整流器的开关函数,对感应电机发生故障时的逆变器直流侧电流和整流器交流侧电流进行解析分析,推导出电机故障特征信息在驱动系统中的传播规律,在逆变器直流侧电流和整流器交流侧电流谱中得到了相应电机故障的特征频率分量.以电机转子故障为例进行仿真和实验,实验结果证明了理论分析的正确...     

基于电机驱动系统的齿轮故障诊断方法对比研究

电机的电磁转矩、定子电流等信号可以反映负载转矩的变化,故而在采用电机驱动的齿轮传动系统中,可直接利用电机本体作为传感器来实现齿轮故障的无损诊断。建立了电机、齿轮一体化机电系统模型,对电磁转矩分析法(ETSA)和电机电流特征分析法(MCSA)的故障诊断原理进行了分析与仿真验证,发现电磁转矩信号不受电流基波的影响,更能直观地体现出故障信息;且故障特征在频域下比时域下更为明显。实验平台综合对比了不同转速和负载转矩下两种方法的诊断效果。结果表明两种方法均受转速和负载转矩影响较大,低速重载有利于故障诊断的进行;但ETSA比MCSA适用的转速范围更广。     

HEV驱动电机检测系统的设计

为了对HEV驱动电机的性能进行研究,开发了基于虚拟仪器的HEV驱动电机的检测与分析系统。该系统以DSPTMS320F2812为控制核心,以LabVIEW为检测系统的开发平台,以CAN通信为系统通信模块,实现了对HEV驱动电机的检测及控制,并提供了数据分析、数据存储、故障保护等功能。试验结果表明该系统具有较高的控制精度及测试效率。     

混合式步进电机细分驱动系统建模及故障仿真

为提高步进电机细分驱动系统的故障诊断水平,在Simulink下建立了包含两相混合式步进电机本体、细分驱动、功率驱动及电流控制等模块在内的仿真模型。针对H型逆变桥臂四个功率开关管正常运行、短路及开路故障等状况进行了仿真,得到了相应的相电流波形。对各类故障进行了研究,分析了不同故障条件下电流波形的特征,分析结论为步进电机细分驱动系统的故障诊断提供了参考。     

基于双模控制的永磁直流电机驱动系统的研究

根据混合动力的工作模式,针对电机电动和回馈制动两种运行状态,提出了双模PWM电流控制策略,在电动运行时,采用PI调节和受限单极PWM控制;在制动过程中,根据通常的PWM控制不能对回馈电流峰值进行有效的控制而可能损坏电池,提出采用电流滞环控制,仿真表明,该控制效果要优于PWM控制回馈制动。以数字信号处理器(DSP)为核心,采用智能功率模块设计了永磁直流电机PWM驱动系统。并对混合动力电动汽车(HybridElectricVehicle,简称HEV)进行了静态和运行实验,实验结果表明本文采用的方法和研制的驱动系统的有效性。     

变频电源驱动的感应电机定子短路故障诊断方法

针对由变频电源驱动的感应电机,分析了电网负序电压分量对感应电机定子电流的影响,发现电网负序电压分量不会在定子电流中产生负序电流。因此,对变频电源驱动的感应电机定子故障进行诊断,不再需要对电网负序电压对定子电流的影响进行补偿。基于对逆变器直流侧电流的分析,提出了一种基于逆变器直流侧电流的定子故障诊断方法和一种评估定子故障严重程度的故障严重因子,这种故障严重因子完全独立于电源与负载,同时在物理意义上还具"阻抗"的概念。采用在电机两相之间接短路电阻的方法,模拟定子线圈非金属性短路故障进行实验。实验结果表明:该方法不需要对电网负序电压的影响进行补偿,而且只需要采集一路电流信号,其算法也相对简单,是一种简单有效的方法。     

基于小波变换的无刷直流电机逆变器故障诊断

故障诊断是实现电机容错控制的前提,为了提高电机系统的可靠性,针对无刷直流电机驱动系统中逆变器功率管的开路故障,采用小波变换对电机三相电流信号进行分析,为了能快速地提取故障信息,提出利用3层以上细节信号的乘积作为检测信号,根据乘积信号的小波变换能够准确找到故障点,以低频小波信号的能量值作为提取特征来识别发生故障的逆变器功率管。该方法故障识别可靠性高,信号特征提取算法简单。仿真及实验结果验证了所提方法的有效性和准确性。     

混合动力汽车IPMSM鲁棒自调节效率优化控制

针对传统混合动力汽车(HEV)系统效率优化控制方法存在的参数依赖性问题,提出了一种IPMSM电机鲁捧自调节最大转矩电流比(MTPA)优化方法。该方法通过在定子电流矢量角上叠加一个高频正弦小信号,通过数字信号处理提取出反映转矩变化规律的功率信号,并采用PI调节器锁定出最优矢量角。此外,设计了高频电流控制器进行内环电流调节器动态补偿,从而提高鲁棒MTPA控制的动态响应性能。最后,搭建了一台22 kW的永磁同步电机HEV系统实验样机,对所提鲁棒MTPA方法的动、稳态性能进行了实验验证,结果表明该方法下HEV系统具备较强的鲁棒性和高效性。     

笼型异步电机转子断条故障诊断

通过对电机电流信号分析,提取电流故障特征,实现鼠笼异步电机系统的状态检测及电机电气故障诊断。对比较常见的转子断条故障进行分析,根据电流信号谐波分量的变化提取故障有效特征;对电机轴承故障电流进行分析,并根据多回路理论建立电机故障状态下的仿真模型,对电机转子断条故障运行状态进行了仿真。     

基于开关振荡的驱动电机匝绝缘故障诊断

绝缘失效会引起电机匝间、相地和对地故障，轻则造成设备停机，重则危害人身安全，产生灾难性的后果。为了在匝绝缘劣化的早期能够对劣化状态进行在线灵敏监测，提出一种基于开关振荡的多频率特征逆变器驱动电机匝绝缘故障诊断的新方法。首先，利用高频电压传感器和高频电流传感器对信号进行提取；然后，判断是否为开关暂态过程，如果是，则提取开关瞬态下的电流幅值峰值，利用带通滤波器对信号进行多频带处理，并计算一个周期下的电流幅值峰值点的平均值，根据结果选出绝缘故障敏感频率；最后，做出不同工况下的开关瞬态下电流峰值点均值图及开关事件下电流幅值的散点图。根据实验结果可知，当绝缘发生劣化，可通过多频率特征下的开关振荡电流信号对匝绝缘进行故障诊断。     

基于电机驱动系统的齿轮故障诊断方法综述

齿轮故障诊断技术对减少工业事故所造成的人员伤亡和经济损失具有重要的意义。首先介绍了振动诊断法和噪声分析法,然后重点对基于电机驱动系统的齿轮故障诊断方法做了综述。振动诊断法和噪声分析法属于常用的齿轮故障诊断方法,这两种方法分别需要安装振动传感器和声音传感器,齿轮传动机构结构紧密而且构造复杂,安装机械传感器多有不便。电机电流特征分析法、负载转矩特征分析法和运动误差辨识法是基于电机驱动系统的无创诊断方法,电机电流、负载转矩以及运动误差信号都承载有齿轮的故障信息,电机电流信号可以从电机驱动器处获得,负载转矩和运动误差信号借助于辨识器也可以从驱动器处获得,避免了安装机械传感器的需求。同时分析了各种诊断方法的优缺点,总结现有研究成果及有待解决的问题,展望了未来的研究方向。     

永磁电机无电解电容驱动系统网侧电流谐波抑制策略

无电解电容驱动方式可以延长永磁电机系统运行寿命、降低系统体积。为了提升无电解电容电机驱动系统网侧电能质量,提出一种阻抗重塑的网侧电流谐波抑制方法。通过对无电解电容驱动系统频域特性建模分析,阐明网侧LC谐振对驱动系统导纳的影响,揭示网侧电流谐波畸变与母线电感电流的内在关系。在此基础上,提出一种驱动系统有源阻尼控制方法,通过提取母线电压谐波特征信号,构建反馈控制回路,重塑驱动系统等效阻抗。研究控制方法的优化实现方式,获取有源阻尼电压信号,从而抑制特定频率网侧电流谐波。在5.5kW无电解电容永磁电机驱动平台上验证了所提出控制方法的有效性。     

一种感应电机无速度传感器系统的电流传感器容错控制策略

在无速度传感器感应电机驱动系统中,需要利用电流传感器提供电流信号以实现速度估计。然而,电流传感器作为驱动系统的脆弱部件,易发生故障。当电流传感器出现故障时,系统控制性能显著恶化。为进一步提高感应电机驱动系统的可靠性,该文研究一种适用于感应电机无速度传感器系统的电流传感器容错控制策略。该方案通过坐标变换实现电流传感器的故障诊断,并利用二阶广义积分器–锁频环重构故障电流信息,并将其反馈到基于滑模观测器的速度估计方案中,实现感应电机无速度传感器控制系统的电流传感器容错控制。此外,在所提出的控制策略中进一步采用改进型二阶广义积分器–锁频环,以克服直流偏置带来的不利影响。最后,利用实验测试验证所研究方法的可行性。     

三相混合式步进电机正弦波细分驱动的研究

本文分析三相混合式步进电机细分驱动绕组正弦波电流的机理 ,设计出电流控制型的PWM信号产生电路 ,实现采用IGBT、工作于高电压大电流的细分驱动系统。实验结果表明 ,本文设计的细分驱动器消除了低频振荡 ,有良好的矩频特性。     

考虑电压电流约束的感应电机容错运行对比研究

围绕电机驱动系统可靠性提高问题,对现有几种具备容错运行能力的三相感应电机驱动系统性能开展了对比研究。对容错控制策略的评估应考虑电机驱动系统输出的实际转矩和转速,而这主要取决于系统电流和电压约束。考虑到励磁电流的存在,感应电机驱动系统中的电流极限不如永磁电机驱动系统中的电流极限直观,同时逆变器和电机都存在对系统电压的限制,故通过推导故障后电机驱动系统的电压方程,分析得到了电机参数、运行工作点和电压电流约束对输出转速的影响,并指出优化拓扑可使故障后电机运行在额定转速以上以获得额外的功率。利用搭建的感应电机驱动测试平台开展了实验研究,不同容错策略的对比实验结果验证了理论分析。     

一种基于PWM细分的高压,大功率步进电机驱动系统

介绍一种基于ＰＷＭ型连续多倍细分信号控制的高电压、大电流、大功率步进电机驱动方法及其控制电路,详细论述了各功能模块的控制原理与实现的关键技术。经实验验证,这种采用大功率场效应管的驱动系统能实现ＰＷＭ细分信号控制的大功率步进电机驱动,并具有优良的驱动性能。     

三相混合式步进电机正弦波细分驱动的研究

本文分析三相混合式步进电机细分驱动绕组正弦波电流的机理，设计出电流控制型的PWM信号产生电路，实现采用IGBT、工作于高电压大电流的细分驱动系统。实验结果表明，本文设计的细分驱动器消除了低频振荡，有良好的矩频特性。     

十二相永磁电机驱动系统的容错控制策略

以采用多通道控制技术的十二相永磁推进系统为研究对象,研究基于分组控制的驱动系统容错控制方式。首先在建立dq坐标系下多相永磁同步电机多Y数学模型的基础上,分析容错模式时的电机转矩输出能力,并将矢量控制与分组控制结构相结合,以相绕组最大电流为约束条件建立驱动系统的容错控制策略,保证永磁同步电动机缺相时输出转矩的平稳性。最后,对十二相永磁电机驱动系统的断相故障状况进行仿真和实验,验证了采用基于多Y数学模型的分组控制策略,当某相出现故障时切除该相所在整套绕组及控制通道,更适用于对可靠性要求高的多相电机驱动系统。     

基于滑模变结构控制的DSEM驱动系统研究

从电励磁双凸极电机(DSEM)的基本原理出发,设计了基于滑模变结构控制(SMC)的双闭环驱动系统。该系统的转速外环采用变指数趋近律的SMC,电流内环采用滞环控制。基于有限元分析法建立了DSEM驱动系统的场-路联合仿真系统,与外环采用比例积分(PI)控制、内环采用滞环控制的双闭环驱动系统进行仿真及实验对比。结果表明DSEM驱动系统采用SMC可提高电机的转速响应速度,具有很好的鲁棒性。     

特高压换流变真空有载分接开关振动及电机电流信号自适应分离方法

有载分接开关(OLTC)是特高压(UHV)换流变压器的核心部件，基于驱动电机电流和振动信号的OLTC机械状态在线监测技术是近年来研究热点。为了将振动信号和驱动电机电流信号片段从OLTC长时在线监测数据中自动提取出来，本文提出基于端点检测的信号自适应分离方法。首先，介绍端点检测基本原理，提出振动信号及电机电流信号分离流程；然后，搭建OLTC在线监测系统，并在特高压换流站实际部署；最后，分析在线监测信号时域、频域特征，采用差异化的端点检测方法分别分离出OLTC振动信号和电机电流信号，并结合信号起止点划分驱动电机的3个工作阶段。结果表明，该方法能实现OLTC振动及电流电机信号片段自适应分离，定位误差小于5 ms,为OLTC在线监测数据分析和故障诊断提供基础。