永磁同步电机匝间短路故障短路线圈定位方法

为了研究基于电机外部电信号的直驱永磁同步电机早期匝间短路故障检测及定位方法,提出一种基于探测线圈阵列的DDPMSM的ISF短路线圈定位方法。首先,提出一种基于电机绕组分布及连接方式的探测线圈阵列;其次,分析了探测线圈工作机理,建立了考虑短路线圈位置的探测线圈反电势矩阵;然后,利用所建立的探测线圈反电势矩阵,分析用于ISF短路线圈位置的故障特征量。提出了利用探测线圈反电势差值进行ISF故障检测和故障线圈组的定位,利用探测线圈反电势残差进行短路线圈的定位,提出基于上述定位特征量的ISF定位方法。仿真和实验结果验证了所提出方法的正确性和有效性。最后,以样机为例,将所提出的定位方法与现有故障定位方法进行比较,进一步证明方法的准确性和灵敏性。     

车用内置式永磁同步电机局部退磁分析

抗退磁能力是评价永磁电机性能优劣的重要因素之一,车用永磁同步电机受工作环境、功率密度等影响,永磁体易产生局部退磁。本文概述了永磁体的退磁机理,以一台存在局部退磁风险的8极48槽内置式永磁同步电机为例,分析了电机产生局部退磁时的转子磁场分布,提出在局部退磁区域增加辅助槽以增大该区域等效气隙来消除永磁体局部退磁风险的方法,分析了辅助槽尺寸对永磁体退磁情况及电机输出转矩的影响,通过选择合适的辅助槽尺寸消除了电机永磁体局部退磁的风险。     

基于电流波动特征的永磁同步电机匝间短路与局部退磁故障分类诊断研究

针对永磁同步电机匝间短路故障与局部退磁故障难以区分的问题,该文提出一种基于电机同相与异相电流幅值波动特征的故障分类诊断方法。在分析定子绕组匝间短路故障与转子局部退磁故障对电流幅值影响机理的基础上,分别提取转子旋转一周内同相电流幅值波动特征和异相电流幅值之间的波动特征,建立了故障分类诊断指示器。仿真与实验结果表明,该指示器可有效识别定子绕组匝间短路故障与转子局部退磁故障。该文提出的方法可直接嵌入永磁同步电机控制软件,不需要增加额外的传感设备,具有较好的实用价值。     

基于信号注入法的Prius永磁同步电机退磁故障诊断

永磁同步电机在电动汽车领域得到广泛应用,但由于弱磁控制与碰撞震动等因素,容易发生退磁故障。信号注入法得到的特征信号明显,噪声小,能够很好地反映电机不同故障状态。以Prius 2017款永磁同步电机为研究对象,分析了永磁体退磁规律,以此建立了永磁同步电机退磁故障模型,并通过信号注入法实现了退磁故障诊断。     

采用多级负载评估电梯永磁同步电机的退磁

为了研究电梯永磁同步电机的退磁状态评估,提出一种基于参数自调节滑模算法的永磁同步电机退磁故障检测方法,通过获取电机多级负载状态下的电压与电流数据,对电机的空载反电动势进行估算,并作为退磁评估依据。方法在使用传统滑模观测器(SMO)估算电机扩展反电动势的基础上,将不同负载下的永磁体的工作点变动及定子电阻、电感参数的变化纳入考虑,构建了电机空载反电动势估算误差方程。通过对滑模算法中的电阻、电感参数进行调节,来抵消上述因素的影响,进而实现对电机空载反电动势的获取,并根据电阻、电感参数对估算结果的不同影响特性,实现了电阻与电感参数的自调节。经过仿真分析与实验验证,该方法能够在无须测量编码器数据的前提下,对电机内部永磁体的性能进行量化分析,方法适用于局部退磁与均匀退磁两种故障类型,且准确度高,可用于电梯永磁同步电机外置退磁检测。     

基于新型探测线圈的永磁电机转子失磁故障在线监测方法

在永磁同步电机(PMSM)靠近定子侧的气隙中布置特殊节距及联接方式的新型探测线圈,转子局部失磁故障会在其端口引起特定频率的交流电压,理论上可作为转子失磁故障的判据。由于电机实际运行中转速的波动和采样频率的限制,采用传统信号处理方法难以准确提取探测线圈电压采样信号中的故障特征频率,可能会将转子失磁故障误判为定子内部短路故障。因此提出借助现代功率谱估计算法中的最小二乘旋转参数不变估计结合模拟退火算法,即使在转速扰动造成非整周期同步采样的情况下,也能够准确计算出探测线圈电压监测信号中各种分量的实际频率和有效值等,在此基础上提出了一种PMSM转子局部失磁故障的在线监测方案。通过样机实验,验证了这种在线监测方案的可靠性和灵敏性,为PMSM的安全运行提供了更完善的保障。     

永磁同步电机永磁体退磁故障性能分析

潮湿、高温、化学腐蚀等复杂环境,会造成永磁同步电机永磁体退磁故障,这将会直接影响到永磁同步电机的性能。为了分析永磁体退磁故障对电机性能的影响,文章以一台3 kW、1 500 r/min的永磁同步电机为研究对象,建立了二维瞬态电磁场物理模型,并通过对实验和仿真数据的对比分析,验证了模型的正确性。利用有限元方法分析了永磁体退磁故障对电机转矩及其波动、电流、空载反电动势、损耗等性能的影响,得到了永磁体不同退磁程度对电机性能影响的规律。     

电梯永磁同步电机的磁钢退磁机理和检测方法初探

随着现代化建筑的快速发展,电梯作为一种必不可少的垂直交通工具,对其安全性、节能性和舒适性等方面的要求也越来越高。永磁同步电机作为电梯驱动系统中的核心部件,受到了广泛关注。然而,在实际应用中,永磁同步电机中的磁钢退磁问题往往会对电机的性能和寿命造成影响,甚至会导致电机故障。为此,研究电梯永磁同步电机的磁钢退磁机理及其检测方法,对于提高电梯的安全性、可靠性和使用寿命具有重要意义。研究主要探讨了电梯永磁同步电机的磁钢退磁的相关内容。     

永磁同步电机故障诊断方法研究综述

永磁同步电机（Permanent magnet synchronous motors, PMSMs）具有结构简单、运行稳定、效率高和外形多样等显著优点,在生产制造领域得到广泛应用。PMSM在工作中不断受到速度变化和负载波动等复杂工况的影响,不可避免地会出现各种故障,例如轴承故障、偏心故障、退磁故障和匝间短路故障等。本文综述了PMSM常见故障类型,并总结了自动化领域中基于信号的状态监测方法的现有研究,以用于各种电气和机械故障的检测和诊断。随后对诊断方法进行了总结,并分析了其优势与限制,探讨了不同信号处理方法在应用中的利弊。最后,根据当前研究现状,讨论了PMSM故障监测与诊断存在的问题和未来发展方向。关键词：永磁同步电机;轴承故障;偏心故障;退磁故障;匝间短路故障;故障诊断;     

带阻尼线圈的无轴承永磁同步电机控制研究

分析了无轴承永磁同步电机(BPMSM)的悬浮原理,在转子中加入了一组阻尼线圈,建立了带有阻尼线圈BPMSM径向悬浮力的精确数学模型。通过对加入阻尼线圈前后的数学模型进行计算、对比、分析,证明了阻尼线圈对转子稳定性的增强。采用转子磁场定向控制策略设计并构建了BPMSM的控制系统,对转子的位移等参数进行仿真。结果表明加入阻尼线圈后,有效提高了电机的稳定悬浮性能及系统的鲁棒性。     

基于线圈子单元的永磁同步电机健康与定子绕组短路故障数学模型

针对相绕组为基本单元的永磁同步电机定子绕组短路故障数学模型,存在故障空间位置影响无法计及、不同短路故障需要重新建模,且无法研究健康状态时线圈对电机性能的贡献等问题,该文提出一种基于线圈子单元的永磁同步电机健康与定子绕组短路故障数学模型（APM）。首先,将每个线圈分割为多个线圈子单元,分别建立各子单元的电压、阻抗和空载反电动势等物理量的矩阵方程,利用基尔霍夫电压定律建立所有子单元的电压方程,建立电机的电磁功率和转矩方程。其次,利用有限元法和拟合法建立考虑槽内空间位置关系的线匝电感矩阵,通过矩阵变换得到计及位置信息的子单元电感矩阵。然后,在Matlab/Simulink中建立APM的仿真模型和图形化界面,通过修改抽头编号及图形化界面中短路电阻模块的连接位置,计算电机健康和不同类型定子绕组短路故障下的电磁特性。最后,有限元仿真和实验结果验证了模型的正确性和准确性,表明APM不仅可以精细地分析健康状态时线圈对电机性能的贡献,也可以高效、准确地分析线圈内部不同位置短路故障对电机性能的影响。该文研究可以为永磁同步电机的设计、故障诊断和容错控制提供依据。     

基于电流残差矢量模平方的永磁同步电机匝间短路故障鲁棒检测与定位方法研究

该文提出一种基于电流残差矢量模平方的永磁同步电机匝间短路故障鲁棒检测与定位方法。在同步旋转坐标系下,建立永磁同步电机健康状态和故障状态的数学模型。在此基础上,利用龙伯格观测器预估由匝间短路故障引起的交直轴电流残差。基于电流残差矢量模平方中二次谐波分量重构故障检测指标和故障相定位指标。仿真和实验结果表明,该方法能有效地实现匝间短路故障检测和故障相位定位。另外,提出的方法不需要额外的硬件,对参数不匹配及转速变化具有良好的鲁棒性。     

基于探测线圈永磁电机转子位置估计

针对无位置传感器中存在的受电机结构和参数影响大的问题,本文提出通过探测线圈感应电压来获取永磁电机气隙磁场转子位置的方法,有不受电机结构参数影响的优点,通用性好,在永磁电机无位置传感器控制领域应用前景良好。通过在永磁电机内部的定子齿槽上布置两套正交的探测线圈以感应气隙磁场中的基波电压,研究布置方案和探测线圈电压幅值与相位之间的关系,提出探测线圈优化布置方案,并采用基于锁相环的位置解调方法。采用一台表贴式六相永磁电机进行仿真,结果表明所提探测线圈布置方案可提升感应电势基波的信噪比,较好的抑制三次谐波,位置估计稳态误差为1.44°,具有较好的跟踪性能。     

基于探测线圈的永磁电机转子位置估计

针对无位置传感器中存在的受电机结构和参数影响大的问题,本文提出通过探测线圈感应电压来获取永磁电机气隙磁场转子位置的方法,有不受电机结构参数影响的优点,通用性好,在永磁电机无位置传感器控制领域应用前景良好.通过在永磁电机内部的定子齿槽上布置两套正交的探测线圈以感应气隙磁场中的基波电压,研究布置方案和探测线圈电压幅值与相位...     

基于分形维数的PMSM局部退磁故障诊断

为了实现永磁同步电机(PMSM)永磁体局部退磁故障诊断,首先建立计及永磁体局部退磁故障的PMSM数学模型,实现永磁体局部退磁故障电气特性的定性与定量描述。在此基础上,提出了集成自适应基波提取和经验模态分解(EMD)于一体,基于分形维数的永磁体局部退磁故障诊断方法。最后,通过PMSM驱动系统稳态和动态运行工况对所提出的永磁体局部退磁故障诊断方法进行仿真测试和实验验证,综合系统仿真和实验验证结果证实了该方法的可行性和有效性。     

电动汽车永磁同步电机失磁故障数学模型的初步研究

以V型磁路结构的8极42 kW内嵌式永磁同步电机为研究模型,分析了单个磁极发生不可逆失磁故障对单槽空载反电动势的具体影响,推导出了任意磁极和任意多个磁极发生不同程度的不可逆失磁故障下单槽的空载反电动势数学模型.该模型简单有效且计算量小,有限元仿真结果验证了该模型是正确的.     

基于统一模型的永磁同步电机故障诊断

针对永磁同步电机系统故障诊断问题,提出一种基于统一模型的永磁同步电机开路故障诊断方法.该方法把逆变器和电机看成一个整体,将电压输入离散为开关量组合作用的时间,建立统一电机模型,模拟故障前后的真实电机.实际运行时,将模拟故障前电机状态的健康模型与实际电机输出电流的残差值作为特征量,提取三相残差的比例关系作为故障诊断依据,...     

基于反电动势数学模型分析电动汽车永磁同步电机失磁故障

以V型磁路结构的8极42 kW内置式永磁同步电机为研究模型,推导出了任意磁极或任意多个磁极发生不同程度的不可逆失磁故障下单槽和单相的空载反电动势数学模型。利用有限元方法仿真验证了该模型是正确的。该模型简单有效且计算量小,考虑了转子磁场谐波的影响。结合该模型与有限元仿真对失磁故障进行了分析,结果表明:单槽反电动势波形能反映失磁磁极的具体位置和失磁严重程度,单相反电动势波形不能辨别失磁磁极的具体位置,只能反映所有磁极的整体失磁程度,且不含有故障谐波分量,监测故障谐波分量诊断永磁同步电机的失磁故障须考虑绕组的连接型式。     

基于退磁限制的无轴承永磁同步电机性能参数分析

无轴承永磁同步电机磁场中不仅存在转矩绕组电流产生的磁通,而且存在径向悬浮力绕组电流产生的磁通,这两种磁场会导致永磁体退磁。设计永磁体参数需考虑产生最为有效径向悬浮力、电磁转矩和避免永磁体退磁三者之间的关系。论文分析了转矩绕组电流产生的磁通和径向力绕组电流产生的磁通共同作用下,转子表面永磁体容易引起退磁的关键区域;在电机气隙不变情况下,分析得出了保证产生最为有效的径向力时最佳永磁体厚度;基于永磁体退磁限制,采用有限元分析计算,针对论文中设计的永磁体厚度及气隙长度,得出了无轴承永磁同步电机最大转矩电流、径向悬浮力电流和产生的最大径向悬浮力。     

基于矢量控制的永磁同步电机研究

通过对永磁同步电机（PMSM）数学模型的分析,得出了基于矢量控制的永磁同步电机数学表达式,并通过MATLAB／sIMuLINK建立仿真模型。仿真结果表明该方法具有较高的精度,提高了系统的控制性能。