基于自适应滑模观测器的永磁同步电机失磁故障鲁棒诊断方法

摘要

永磁同步电机的失磁故障诊断始终是实际工程中关注的关键技术问题和科学研究的热点问题之一。目前针对失磁故障检测的方法多集中在对频谱分析、谐波分析、有限元、解析法等方法，然而通过实时观测失磁磁链来进行故障诊断的研究方法并不多。因此，从磁链实时观测这一方法来研究永磁同步电机的失磁故障具有重要的研究意义。　　本文以永磁同步电机为具体研究对象，根据永磁同步电机运行特性，并考虑电机参数扰动情况，对永磁电机的失磁故障进行检测。论文主要研究工作如下：　　通过大量查阅国内外文献，对目前永磁同步电机失磁故障诊断方法进行了总结和分析比较，总结了值得进一步深入研究的问题。指出从电机内部参数扰动入手来研究永磁同步电机失磁故障具有重要的研究意义。　　针对永磁同步电机失磁建模问题，给出了永磁同步电机定子的三相电压方程，通过坐标变换将电压方程转换到与转子相对静止的两相同步旋转坐标系下。再将磁链方程代入电压方程。最后，根据永磁同步电机永磁体磁链变化图，最终得到同步旋转坐标系下的失磁电压方程。　　针对永磁同步电机的多参数变化情况下失磁故障诊断问题，提出了一种基于自适应滑模观测器的失磁故障实时检测方法。首先，建立同步旋转坐标系下永磁同步电机失磁故障的数学模型。然后，针对电机内部多参数同时发生缓变故障，设计了自适应滑模观测器。最后给出了永磁体磁链的自适应估计算法，实现对永磁同步电机的失磁故障诊断。　　针对定子电阻发生时变变化，提出了一种基于级联自适应滑模观测器的失磁故障实时检测方法。首先，针对定子电阻发生时变变化而传统自适应算法无法准确检测失磁问题，提出了改进型自适应与滑模变结构控制相结合的方法，然后设计了级联自适应滑模观测器。最后，给出了定子电阻的自适应估计算法，并建立了估计永磁体磁链算式。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3 论文的主要研究工作及内容安排

第二章 永磁同步电机失磁故障诊断方法研究的理论基础

2.1 滑模变结构控制基本理论

2.2 自适应估计算法基本理论基础

2.3 Lyapunov稳定性定理

2.4 本章小结

第三章 基于自适应滑模观测器的永磁同步电机失磁故障鲁棒诊断方法

3.1永磁同步电机数学模型

3.2 问题的描述

3.3自适应滑模观测器设计

3.4 仿真与实验分析

3.5 本章小结

第四章 基于级联观测器的永磁同步电机失磁故障鲁棒诊断方法

4.1 问题的描述

4.2 级联自适应滑模观测器设计

4.3 仿真与实验分析

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢