基于电流的电机驱动系统逆变器故障检测方法研究

摘要

随着三相电机驱动系统在电动汽车、航空航天等领域的广泛应用，其可靠性就变得越来越重要。三相电机驱动系统一般由电机、逆变器、控制器和传感器几个部分构成，其中逆变器作为驱动系统中易发生故障的薄弱环节，其可靠性对整个驱动系统的安全运行至关重要。通过实时地检测逆变器功率器件的故障，然后进行及时和适当的处理，是提高三相电机驱动系统可靠性的有效途径。为此，本文对三相电机驱动系统中逆变器的故障检测进行了深入研究。
　　首先，本文对现有的专家系统检测法、电压检测法和电流检测法进行了对比分析研究。针对电流检测法中的误差电流归一化法只能检测单个开关管开路故障的缺点进行了改进，提出了基于电流的三相逆变器开路故障检测方法，并搭建Simulink模型进行了仿真。仿真结果表明：本文提出的逆变器开路故障检测方法，在不增加辅助检测变量的情况下，实现了五类27种逆变器开路故障的检测和定位。
　　其次，本文对逆变器开路故障检测中检测时间和准确性的平衡问题进行了定量分析和研究。通过对本文提出的开路故障检测方法在不同电机转速、不同负载和不同检测阈值下进行大量仿真实验统计出一系列数据，利用统计分析方法中的相关分析分别对数据的相关关系进行分析，确定了检测阈值与检测时间和准确性之间存在很强的相关关系。通过特定模型和支持向量机两种方法对检测阈值与检测时间和准确率之间的关系建立回归模型进行预测。
　　最后，本文建立了逆变器和三相异步电机的dSPACE模型和设计了电机控制器的软硬件结构，并将两者组合成硬件在环实验平台对提出的基于电流的三相逆变器开路故障检测方法进行了实验验证。实验结果表明：本文提出的逆变器故障检测方法，能够实现全部27种开路故障的实时在线检测和定位，并且通过在检测阈值选取时利用模型计算预设值来平衡检测时间和准确性的方法便于实际应用，可以达到期望效果。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2三相逆变器开路故障检测方法简介

1.3分析平台综述

1.4本文主要内容

第二章 三相电机驱动系统逆变器开路故障分类

2.1异步电机驱动控制系统

2.2三相逆变器开路故障分类

2.3本章小结

第三章 基于电流的逆变器开路故障检测方法研究

3.1误差电流归一化法

3.2基于电流的三相逆变器开路故障检测方法

3.3检测方法仿真分析

3.4本章小结

第四章 基于统计分析的检测方法性能研究

4.1检测方法性能分析

4.2相关分析

4.3回归分析

4.4支持向量机回归预测

4.5本章小结

第五章 基于dSPACE的开路故障检测实验

5.1 dSPACE硬件在环实验平台组成

5.2 dSPACE硬件在环实验平台设计

5.3实验结果分析

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

个人简历及硕士期间主要研究成果