双余度永磁容错电机故障检测与诊断方法研究

摘要

电力推进和电力作动系统具有控制灵活、效率高和环境污染小等优点,因此它们正逐步取代传统的液压、气压系统而获得广泛的应用。在航空航天、军事、交通运输、医疗电子等领域,要求电力推进和电力作动系统具有较高的可靠性,即当系统出现故障后能够容错运行,因此要求电机及其控制系统具有一定的容错性能。永磁容错电机由于优良的容错能力而获得广泛关注,对永磁容错电机及其控制系统的研究成为目前研究的热点。为了有效地提高永磁容错电机及其控制系统的可靠性并进行故障后的容错控制,本文对双余度永磁容错电机系统进行了故障检测与诊断方法的研究。
　　 论文根据永磁容错电机特殊的结构及特点,选用H桥逆变器来驱动电机。文中首先分析了永磁容错电机系统潜在的电气故障,在这些潜在的电气故障中重点探究了如何诊断逆变器和电机绕组的开路、短路故障,并提出了相应的故障检测与诊断方法。然后搭建了相应的硬件电路来验证诊断方法的可行性,硬件电路包括功率驱动电路、主电路、逆变器开路检测电路、短路故障检测电路、故障信号综合处理电路等模块化电路。电机控制器选择了TI公司的32位定点处理器TMS320F2812,在集成开发环境CCS3.3中编写了适合永磁容错电机的开环SPWM控制程序和故障识别程序。最后将硬件与软件进行了联合调试,完成了开路和短路故障实验,并给出系统在正常工作和不同故障情况下实验波形。实验结果表明,以上提出的方法能有效的识别逆变器和电机绕组的故障。