六相永磁同步电机逆变器开路故障诊断研究

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近年来对多相永磁同步电机故障诊断和容错研究的重视程度不断增加,并且对故障信号的诊断及故障预测处理的精确性成为排除电机故障的关键技术,故障诊断技术已逐渐成为国内外研究的一大热点。诊断出的故障信息对电机容错控制也有很大帮助,因此及时准确的诊断出故障信息具有非常重要的意义。本课题依托于国家自然科学基金项目“电动汽车用多相电机驱动控制系统故障诊断及容错控制研究(61603263)”,对六相永磁同步电机一相开路和两相开路故障进行容错控制研究。首先,本文以六相永磁同步电机逆变器为研究对象,利用开关函数得出逆变电路的数学模型,并在MATLAB/Simulink平台搭建出六相永磁同步电机驱动系统模型。将逆变器单桥臂和双桥臂开路故障情况分为四大类,对每类故障举例讨论电机输出电气量的在故障时的变化情况,并选定电机定子电流作为提取故障特征量的研究对象。然后,针对采集信号中有白噪声干扰问题,选择自适应RLS Volterra噪声抵消系统对EMD方法进行改进。并在每类故障中进行EMD能量熵和改进EMD能量熵的故障诊断仿真分析,对比两种故障诊断方法的仿真结果,可得出基于自适应RLS Volterra滤波改进的EMD能量熵故障诊断方法可有效消除白噪声干扰问题,具有更高的有效性。本文选择采用改进EMD能量熵和归一化平均电流方法对六相永磁同步电机逆变器发生单桥臂和双桥臂开路故障进行诊断研究。在仿真软件中建立阈值诊断系统,分别对正常运行状态和四类故障状态进行方法验证,仿真结果说明本文采用的方法具有一定的有效性,并且不受负载变化的影响,具有一定的抗噪声干扰能力。最后,提出了一种基于故障特征量和支持向量机相结合的方法进行六相永磁同步电机逆变器开路故障诊断研究。针对逆变器单桥臂和双桥臂开路故障,采用改进EMD能量熵和归一化平均电流法进行六相电流故障特征向量的构造,选择一对多型支持向量机对并完成的故障样本进行训练和测试。进一步通过诊断准确率和样本训练两方面的结果分析得出基于改进EMD能量熵和归一化平均电流法结合一对多型支持向量机分类的故障诊断方法具有较好的准确性和有效性。
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