基于磁場檢測的永磁同步電機(jī)故障特征研究.pdf

1、永磁同步電機(jī)具有高效率、高功率密度、低振動(dòng)噪聲、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，在能源、交通和航空航天等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著永磁同步電機(jī)功率越來越大，其運(yùn)行的安全性和可靠性問題日益突出，為保障永磁同步電機(jī)的安全運(yùn)行，對電機(jī)的常見故障進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷就顯得極其重要，如何及時(shí)提取故障相應(yīng)的故障特征是研究永磁同步電機(jī)故障診斷的關(guān)鍵問題。本文作為國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“基于定子電磁振動(dòng)與電流分析的永磁同步電機(jī)電氣及失磁故障診斷方法研究”（51477015）中的

2、部分基礎(chǔ)內(nèi)容，對上述關(guān)鍵問題展開研究。
　　具體而言，本文以永磁同步電機(jī)常見故障（匝間短路、轉(zhuǎn)子失磁和轉(zhuǎn)子偏心故障）為研究對象，采用有限元的方法對永磁同步電機(jī)故障時(shí)定子齒部磁場的變化特點(diǎn)進(jìn)行深入分析，通過相應(yīng)故障特征值的提取來實(shí)時(shí)診斷永磁同步電機(jī)的故障性質(zhì)、程度和位置。
　　首先，建立永磁同步電機(jī)樣機(jī)的有限元模型，搭建電機(jī)控制系統(tǒng)，構(gòu)建含實(shí)際控制策略的電機(jī)有限元聯(lián)合仿真平臺(tái)。然后，通過定子齒上加裝的檢測線圈獲得電機(jī)運(yùn)行時(shí)內(nèi)部

3、磁場的變化信息，采用理論分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)的方法提出故障特征的提取方法，進(jìn)而得到反映故障性質(zhì)、程度和位置的故障特征值。最后，分別建立樣機(jī)匝間短路、轉(zhuǎn)子失磁和轉(zhuǎn)子偏心三類故障的有限元模型，運(yùn)用所提方法對相應(yīng)故障下的故障特征展開深入研究，并對三類故障的特征值進(jìn)行對比分析，以驗(yàn)證所提方法的有效性。
　　研究結(jié)果表明：匝間短路時(shí)，故障特征值的雷達(dá)圖在故障位置處會(huì)出現(xiàn)奇異值，并隨故障程度的增加而增加。利用與控制器載波頻率相關(guān)的高頻分量，可提高判