电流再分配方法在弱耦合径向磁力轴承执行器容错控制中的应用

在Eric H.Maslen等人提出的偏流线性化方法的基础上,以12磁极弱耦合结构的径向磁力轴承为研究对象,提出了在执行器故障时电流重构的新方法,并利用ANSYS和MATLAB对该方法下得到的电流重构矩阵进行了仿真分析。从磁场的分布、电流分配矩阵的求解以及转子的动态响应等方面,验证了该方法在主动磁力轴承执行器容错控制上的可行性以及部分优越性。     

五相永磁同步电机一相断路容错策略推导及仿真验证

针对多相电机的开路故障时的容错运行控制策略及其验证问题,对五相永磁电机一相定子绕组开路的容错策略、五相电机Matlab仿真建模及容错策略的仿真验证进行了研究。根据定子绕组磁动势不变的原则,利用基本的三角函数变换,详细推导了五相永磁电机一相开路时的电流容错策略,利用旋转坐标系下的五相永磁电机数学模型,在Matlab中建立了电流源激励的五相永磁电机模型,对一相开路时的电流容错策略进行了仿真验证。研究结果表明,五相永磁电机开路故障时电流容错控制策略的推导方法和结论正确,在Matlab中建立电流源激励的五相永磁电机模型,是验证五相电机电流容错策略的简单、有效的方法。     

基于定子电流监测机械系统扭转振动的研究

本文介绍了一种利用定子电流监测机械系统故障的方法。机械系统发生故障时,就会引起齿轮啮合刚度的变化,使轴产生扭转振动,与之相连的交流电机的气隙扭矩就会波动,气隙扭矩的波动通过定子磁通引起定子电流的变化。分析定子电流的信号来监测系统的故障。     

基于逆变器死区补偿电流极性检测方法的改进

在传统坐标变换法的基础上,提出了一种改进坐标变换法的电流极性检测方法。首先将三相定子电流通过dq变换到同步旋转坐标系下,利用低通滤波器对变换后的电流进行滤波;然后通过2/3变换矩阵,将滤波后的旋转坐标系下两相直流电流转换成基波三相交流电流,进而可以直接判断三相电流的极性。实验表明该方法简单易于实现,检测速率高,具有良好工程应用价值。     

一种永磁偏置磁轴承容错方法的试验研究

磁轴承控制系统的结构复杂,单个磁轴承控制通道的损坏都会导致磁轴承系统整体失效,其可靠性问题成为制约其应用于要求严格场合的瓶颈问题.为提高磁轴承系统的可靠性,提出一种采用电流分配阵的容错控制方法.该方法针对一种采用Homopolar磁极结构的永磁偏置径向磁轴承的磁悬浮飞轮,通过磁路分析和力不变原理,求解一路线圈或相应功放系统故障情况与正常工作情况下的控制电流关系,进而得到故障情况下的电流分配矩阵.该方法具有原理简单、易于工程实现的特点.试验结果表明:该方法能够在磁轴承线圈(功放)损坏的情况下实现磁悬浮飞轮的静态悬浮和升速,实现了磁轴承线圈(功放)系统的容错控制,提高了磁悬浮飞轮磁轴承系统的可靠性.     

五相永磁同步电机容错控制仿真

研究了五相永磁同步电机的容错控制,基于五相电机多相短路以及逆变器发生短路和断路故障提出解决方案并进行过程仿真。当五相电机逆变器发生故障时,通过双向晶闸管切除故障支路,接通冗余支路使电机正常运行;当五相电机发生两相断路时,无论是毗邻的两相还是非毗邻的两相,利用降维的修正克拉克和帕克变换矩阵,重新分配正常三相的定子电流,使空间磁动势不变,并且保证转子磁链在2 s坐标系下保持圆形轨迹,使电机在缺相下正常运行。容错方案均在Matlab/simulink环境下进行了仿真。     

基于风速时空分布的双馈风力发电机定子绕组匝间短路故障特性分析

考虑由风剪切和塔影效应引起的叶轮扫掠面内风速时空分布,研究考虑风速时空分布的双馈风力发电机组机械和电气故障特性。首先,建立了考虑风速时空分布的等效风速模型,分别推导得到了考虑风速时空分布前后的风力发电机组机械转矩、转速,正常运行时和定子绕组匝间短路故障时定子电流的解析表达式及其变化特性;其次,在Matlab/Simulink平台搭建双馈风力发电机模型和故障模型,对定子电流进行频谱分析;最后,在风力发电机组故障模拟实验台进行了实验测试与研究。结果表明：考虑等效风速后,定子绕组匝间短路故障时定子电流中除了基频和基频的奇数倍,还会有调制频率3kf_w。     

基于EEMD样本熵的电机轴承电流信号复杂性评估

电机轴承损伤会导致电机定子电流产生相应的电流谐波,电流谐波频率包含轴承故障特征频率。为了有效评估定子电流信号的复杂性（即电流谐波出现概率）,采用总体平均经验模态分解（EEMD）结合样本熵来实现。该方法先用EEMD将定子电流信号分解为若干个内禀模态分量,再计算分量的样本熵。通过比较得出在评估损伤轴承定子电流信号复杂性时EEMD样本熵的效果较样本熵更好,并且EEMD样本熵增大一减小一增大的变化趋势与轴承损伤逐渐加大时定子电流的变化趋势一致。根据上述结论该方法可应用于封闭结构中电机轴承运行状态的监测和预判,也可以作为智能故障识别的信号源。     

变频供电异步电动机转子断条故障诊断

异步电机转子断条故障发生时,定子电流（变频器输出侧电流）中会出现对称频率（1±2s）f1（f1为定子电流频率）的故障特征附加电流信号。以此为依据,定子电流特征频谱分析（MCSA）发展为经典转子断条故障在线检测方法。在工程实际过程中,变频供电异步电动机容易采集到的信号是开关柜二次侧供电电流（变频器输入侧电流）．因此要实现变频异步电动机转子断条故障诊断,必须清楚供电电流中是否也含有断条故障特征信息。首次对变频异步电动机供电电流进行分析．得出供电电流中也包括转子断条故障特征信息的结论,以此为基础。利用连续细化傅立叶和自适应滤波相结合的方法,实现了变频异步电动机转子断条故障诊断。     

采用像素编码技术的感应电机定子故障诊断

分析了三相定子电流Park矢量轨迹与电机故障特征之间的内在联系,确定可以将Park矢量轨迹像素作为定子线圈故障诊断的依据.在此基础上,从模式识别的角度,提出了一种基于Park矢量轨迹的极坐标系"像素"编码的定子线圈匝问短路故障诊断方法.该方法采用像素矩阵编码提取匝间短路故障特征矢量,运用RBF神经网络实现对故障的自动识别.试验结果表明,该方法诊断定子线圈短路故障,具有较高的准确性.     

智能变电站二次系统回路安全在线监测技术研究

针对目前智能变电站二次系统回路监测方法有效性较差的问题,提出智能变电站二次系统回路安全在线监测技术。将极性作为智能变电站二次系统回路的重要特征,定义广义变比,在此基础上辨识系统回路的极性,分析极性监测受回路综合误差产生的影响,获得极性故障判断依据,以此实现回路故障检测。结合灰色关联分析法和熵权法对检测到的故障进行识别,完成智能变电站二次系统回路安全在线监测。实验结果表明,该监测技术的故障识别正确率高、故障检测误判率低、故障检测效率高、故障识别效率高,以及鲁棒性好。     

基于定子磁场定向的无轴承异步电动机控制策略

集旋转与悬浮于一体的无轴承异步电动机是一个非常复杂的非线性系统,电磁转矩与径向悬浮力之间的非线性解耦是实现电动机稳定悬浮运行的基础.提出基于转矩绕组定子磁场定向控制策略,设计自适应磁通观测器观测定子磁通,径向悬浮控制所需的转矩绕组气隙磁通由观测的定子磁通和定子电流适时辨识.应用Matlab/Simulink对样机进行了仿真研究,计算机仿真表明,电磁转矩与径向悬浮力之间的完全解耦可以实现,验证了定子磁场定向控制策略的有效性.     

基于单电流检测的电动变桨系统容错控制

针对电动变桨系统中常见的电流传感器故障,提出一种基于单电流检测的电动变桨系统变论域模糊容错控制方法。当变桨系统发生单个或两个电流传感器故障时,该方法利用直流母线电流传感器对所缺失的电流信息进行重构,保证三相电流能在任意两个相邻采样周期内得到及时更新,确保闭环系统稳定,并通过自适应阈值故障判断法完成故障相电流传感器的切换及容错。针对调制法引起的重构信号误差及电动变桨系统的主要控制目标,将变论域模糊控制方法应用于速度环,以改善系统抗负载扰动能力,提高容错系统鲁棒性。结果表明,该容错控制方法使得变桨系统在传感器故障情况下,牺牲部分系统性能后依然具有较理想的控制特性,并且该方法的正确性也得到了验证。     

无轴承异步电机传感器故障容错控制

为了避免转速和电流传感器故障对无轴承异步电机(BAM)矢量控制系统中转速环、电流环以及悬浮控制的影响,提出了一种无轴承异步电机传感器故障容错控制策略。首先,设计扩张观测器实现对无轴承异步电机转速及误差的观测,利用数据融合策略来实现故障时转速的平滑切换,再根据转速观测误差设计合理阈值实现速度传感器的故障诊断及容错。其次,根据状态方程实现电流的观测,同时利用扩张观测器补偿状态方程的观察扰动,再根据电流观测误差设计合理阈值实现电流传感器的故障诊断及容错。最后的仿真和实验结果表明,所提出的无轴承异步电机传感器故障容错控制系统能在0.025 s内准确的实现转速和电流的故障诊断及容错控制,且其误差分别在±63 r/min和58 r/min以内,此外整个过程转子位移波动幅度在±38μm以内,这表明转子能实现良好悬浮。     

径向磁力轴承磁极布置对磁场和磁力的影响

使用有限元方法对8极径向磁力轴承的磁场进行了建模,计算了气隙磁通密度和磁力,对比分析了在转子不同的偏心情况下两种磁极布置形式(NSNS交替磁极布置和NNSS成对磁极布置)的磁力轴承的气隙磁通密度和磁力,并通过实验测试验证了有限元磁场建模和计算的准确性.结果表明,在同样大小的电流激励下,NSNS布置比NNSS布置的气隙磁通密度大,偏心时产生的磁力也较大,适合小尺寸的磁力轴承,而NSNS布置磁极之间的磁耦合比NNSS布置形式强,增加了控制系统的复杂性.研究结论对磁力轴承的结构设计和控制系统设计具有一定的指导意义.     

基于单电流检测的电动变桨系统容错控制（英文）

针对电动变桨系统中常见的电流传感器故障,提出一种基于单电流检测的电动变桨系统变论域模糊容错控制方法。当变桨系统发生单个或两个电流传感器故障时,该方法利用直流母线电流传感器对所缺失的电流信息进行重构,保证三相电流能在任意两个相邻采样周期内得到及时更新,确保闭环系统稳定,并通过自适应阈值故障判断法完成故障相电流传感器的切换及容错。针对调制法引起的重构信号误差及电动变桨系统的主要控制目标,将变论域模糊控制方法应用于速度环,以改善系统抗负载扰动能力,提高容错系统鲁棒性。结果表明,该容错控制方法使得变桨系统在传感器故障情况下,牺牲部分系统性能后依然具有较理想的控制特性,并且该方法的正确性也得到了验证。     

基于注意力机制改进的SAB异步电机故障诊断

由于电机结构及其运行环境复杂,导致各类故障与故障特征存在较强的非线性关系,单一信号信息含量有限,无法满足诊断需求。针对此问题,以电流、磁场信号为监测信号,提出基于注意力机制改进的支持向量机-自适应提升算法（SVM-AdaBoost,简称SAB）的故障诊断方法。首先,通过希尔伯特变换和快速傅里叶变换提取信号频域特征;其次,通过SAB分类器,对多源样本分别进行训练,获取各子分类器预测结果;最后,基于注意力机制调整权重矩阵参数,对电流、电磁信号进行信息融合,改进SAB分类器以提高故障诊断的准确率。研究结果表明：不同信号对各类故障的敏感程度不同;所提方法可以实现对转子断条故障、定子短路故障、轴承故障的诊断分类,与传统方法对比,该方法明显提高了故障诊断的鲁棒性和准确性。     

笼型感应电机转子断条故障诊断方法

依据多回路理论,本文建立了笼型感应电机正常及断条故障时的有限元模型.应用场路耦合有限元方法对电机转子断条故障前后的定子起动电流波形及气隙磁密基波、三次谐波进行仿真分析,并且仿真结果与利用探测线圈技术和示波器测得的数据进行了比较.另外,应用谐波分析程序得到电流及电压三次谐波随故障演化而变化的规律,从而提取故障特性量.理论研究与实验结果的比较证实了这些方法是切实可行的.     

一种全新的直流电流检测方式

针对常规的直流电流检测方法存在的缺点,设计了一种全新的直流电流检测方式.在该方式中,以2个环形磁芯线圈作为传感器,将通有直流电流的被测导线穿过2个环形磁芯线圈,则该导线在磁芯中产生恒定的磁通,同时控制电路在2个环形磁芯中加入变化磁通,2部分磁通在每个磁芯中形成合成磁通,再将每个磁芯中的合成磁通所产生的磁场能经差动电桥电路进行差动运算,即可实现检测出导线通过的直流电流.实验结果证明了该检测方式的正确性和可行性.     

基于自归一化神经网络的电弧故障检测方法

电弧故障是电气火灾的重要原因.低压线路发生串联电弧故障时,回路电流波形的时域特征与正常工作状态类似,采用传统的特征提取方法无法完整表达时域信号的全部数据特征,限制了电弧故障的特征表达能力,导致检测结果的误报率和漏报率较高.针对此问题,提出基于自归一化卷积神经网络的电弧故障检测方法.该方法将采集到的不同种类负载的电流时间...