無刷直流電機系統(tǒng)中電壓型逆變器故障模式研究.pdf

1、無刷直流電動機是利用電子換相技術代替直流電動機電刷換向的機電一體化產品。它既具有一般直流電動機的運行效率高、起動轉矩大、調速范圍廣和機械特性為線性等優(yōu)點，又具有交流電動機的結構簡單、維護方便等優(yōu)點，廣泛應用于工業(yè)、商業(yè)、航空、軍事等領域。但是由于電力電子器件的易損壞性及其控制的復雜性，逆變器是系統(tǒng)中易發(fā)生故障的薄弱環(huán)節(jié)，其可靠性一直未能得到充分解決。一旦逆變器發(fā)生故障，整個驅動系統(tǒng)便喪失正常工作的能力，輕則影響生產的正常進行，重則將造成

2、災難性事故。因此，研究逆變器故障模式對故障診斷技術以及電機系統(tǒng)的容錯控制技術有重要的理論意義。 本文首先對無刷直流電機的數(shù)學模型以及運行原理進行分析，在此基礎上進行系統(tǒng)運行特性的仿真研究，得到無刷直流電機正常運行時的動態(tài)性能。然后對無刷直流電機電壓型逆變器的幾種典型故障模式進行分析，重點對開關管的開路和短路故障特性進行深入研究。仿真分析了故障前后逆變電路的拓撲結構，電機電壓，電流，輸出轉矩、轉速以及輸出功率等系統(tǒng)輸出特性，獲得了

3、故障情況下系統(tǒng)輸出特征。這為下一步實現(xiàn)無刷直流電機控制系統(tǒng)的故障綜合與變頻器重組設計奠定基礎。 在上述理論研究的基礎上，搭建了以專用集成芯片MC33035和MC33039為核心的系統(tǒng)試驗平臺，通過設置逆變器開關管型故障模式，實測了無刷直流電機開關管不同故障前后空載與額定負載下的電流數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行了分析。試驗結果證明了理論分析的正確性，以及實現(xiàn)逆變器故障診斷的可行性。此研究對優(yōu)化系統(tǒng)保護電路，故障診斷以及設計具有容錯功能的控制