原创《基于电流分析开关磁阻电机功率变换器故障检测方法》：关于免费开关磁阻电机论文范文在这里免费下载与阅读,为您的开关磁阻电机相关论文写作提供资料。
摘 要：以开关磁阻电机不对称半桥型功率变换器为研究对象,提出一种该类电机不对称半桥型功率变换器主功率元件开路和短路故障综合在线检测方法.通过对开路和短路故障机理分析,挖掘故障相电流的奇异特征,揭示主功率元件开路和短路故障下各相电流差值畸变规律,提取故障特征量,提出并建立故障特征量集合,选取各相电流两两间差值为集合中诊断判定元素,设定诊断判据,实现故障发生、故障类型和故障相的诊断.再综合分析故障相电流的退磁时间占比和功率元件通断状态识别出故障元件.仿真和实验结果表明,该方法在不同工况下均可快速准确诊断出故障详情,且无需附加任何额外传感器.
关键词：故障检测；功率变换器；退磁时间占比；电流差值；开关磁阻电机
中图分类号：TM 315
文献标志码：A
文章编号：1007-449X（2018）04-0067-08
Abstract：A comprehensive on-line fault detection method for open-circuit and short-circuit faults is presented for the asymmetrical half-bridge power converter feeding switched reluctance motor. The study is focused on analyzing failure mechanism to excavate the singular feature of fault phase current and the difference between each current. The fault feature was extracted and a fault feature collection was proposed and founded, which included differences between each current, and were considered as diagnostic judgment element. And the diagnosis criterion was set to realize the diagnosis for the occurrence, type and location of the fault. Then based on the demagnetization time and on-off states of power elements of the fault phase, the fault component can be distinguished. The accuracy and effectiveness of the proposed detection method are validated with different conditions by the simulation results and experimental tests. Moreover, any additional sensors is not required.
Keywords：fault detection； power converter； demagnetization time； current difference； switched reluctance motor
0 引 言
开关磁阻电机（switched reluctance motor,SRM）转子既无永磁体也无绕组、控制灵活,已广泛应用于新能源汽车、风力发电装置、工业制造等诸多领域.和其他型电机相比,固有的容错能力是其突出优势之一.这虽在一定程度上提高了系统可靠性,但这并不意味着电机及其控制系统永无故障发生.尤其,对于机电系统中较为薄弱环节的功率变换器而言,其故障发生率占整个开关磁阻电机调速系统（SRD）82.5%[1].而功率变换器是SRD重要组成部分之一,也是系统正常运行重要保障,其内部器件长期故障工作必将影响电机输出性能品质.
功率变换器各桥臂上的功率器件长期进行高频动作,往往因严重发热而受损,极易发生开路和短路这一常见故障[2].功率管开路直接造成故障相电流下降至零.因此,根据电流波形畸变情况极易检测出故障发生和故障相,但却无法识别开路元件.功率管短路造成故障相电流幅值大大升高,但在实际应用中,功率变换电路被加以过流保护措施,抑制电流幅值升高[3-4].因此,检测程序无法根据电流幅值变化情况诊断出短路故障发生.故其故障检测方法的研究具有重要理论意义和实际应用价值.
文献[5-6]基于傅立叶变换分析了功率管开路和短路故障相电流频谱变化规律,提出“相对谱比系数”概念,并以此作为故障特征量实现功率器件故障检测.该法虽可判断出故障类型,但未识别出故障元件.文献[7-8]分别在电机各桥臂下方功率管安装电压传感器实现故障元件识别,但增加额外传感器,且其数量随相数增多而增加,增加了系统复杂度和成本.文献[9]采用Blackman窗差值的快速傅立叶变換法提取直流母线电流故障特征,实现了单相和两相功率管开路故障检测.该文献虽在两相功率管故障检测方法研究方面有所突破,但仅涉及开路故障,且增加了额外传感器.文献[10-11]综合分析直流母线电流和续流总线电流故障畸变特征,提出一种电流信号数字化分析的功率管开路和短路故障在线检测法.该法在未增加额外传感器数量前提下,虽可全面诊断出故障详情,但不适用于高速运行时角度位置控制方式.文献[12]归纳电机正常状态和故障运行时直流母线电流、相电流畸变规律提取相应故障特征量,并综合分析故障时刻功率管通断状态,提出开路和短路故障检测方案,该方法能够在全调速范围内快速诊断出故障详情,但需在直流母线上安装一个额外的电流传感器.文献[13]对相电流进行小波包分解,选取小波包节点能量离散度作为故障特征量,诊断出故障详情,但小波包分解层数和节点数目选择不当将直接影响故障检测结果和速度.若层数和节点数过大,计算复杂度也越大,DSP处理空间消耗过多将直接影响在线诊断速度；若层数和节点数过小,则无法充分表现出故障特征量畸变规律,影响故障检测结果准确度.另外该法只可判断出故障相,而无法定位故障器件.
开关磁阻电机论文参考资料：
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