关键词：六相永磁电机;;故障诊断;;小波分析;;z1-z2子平面;;信息维数
摘 要：由于六相永磁电机的高能量比、小体积、高性能、强容错能力等特点,其被广泛应用于军事、航天航空、船舶动力、电动汽车等诸多领域。强大的容错控制性能可以保证电动汽车的安全运行,但是容错控制需要获取系统的具体故障信息。故障诊断作为容错控制的前提,有重要的研究意义。本课题依托于国家自然科学基金项目“电动汽车用多相电机驱动控制系统故障诊断及容错控制研究(61603263)”,对六相永磁电机驱动系统逆变器的单、双桥臂开路故障进行了研究。论文首先从六相永磁电机的原理及数学模型出发,在MATLAB/Simulink中建立了六相永磁电机等效电路参数模型。在此基础上完成了六相永磁电机控制系统模型的搭建,并进行了仿真研究。针对六相永磁电机驱动系统桥臂开路引起的六相定子电流频率组成上的变化,采用DB4小波对六相定子电流进行小波分解。通过对大量仿真结果的分析,完成小波分析层数的选择及阈值设定。验证了小波变换对于提取桥臂开路故障的作用。针对六相永磁电机驱动系统桥臂开路故障,进行了大量的单、双桥臂开路故障的仿真实验。提取发生故障后一个电流周期的六相定子电流,经坐标变换得到z1-z2子平面电流分量。针对z1-z2子平面电流分量的特点给出7种故障模式。分别计算7种故障模式的分形维数,得到故障模式与信息维数之间的关系。最后提出z1-z2子平面电流分量故障诊断法:采集一个电流周期的六相定子电流,计算z1-z2子平面电流分量并构成散点图;通过一个电流周期下z1-z2子平面电流分量的质心位置判断故障区域,并进行统一故障区域的旋转变换;通过一个电流周期的z1-z2子平面电流分量散点图的信息维数判断故障模式;结合故障区域和故障模式完成总体的故障诊断。针对故障区域和故障模式中的特例额外增加故障诊断方法。使用Simulink/Stateflow完成整个故障诊断方法的搭建。仿真证明,这种故障诊断的方法在理论上可以准确实现六相永磁电机驱动系统单、双桥臂开路故障诊断。
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