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电动汽车PMSM退磁故障诊断及容错控制
| 论文题名： | 电动汽车PMSM退磁故障诊断及容错控制 |
| 关键词： | 电动汽车;永磁同步电机;退磁故障;容错控制 |
| 摘要： | 受安装空间限制，电动汽车PMSM功率密度高、散热条件差、运行工况复杂，存在较强的电枢反应，加之自然老化等因素，容易出现永磁体局部退磁或均匀退磁故障，导致PMSM输出转矩降低并伴随出现转速脉动现象。因此，论文通过对PMSM退磁故障诊断与容错控制深入与系统的研究，提出集永磁体退磁故障建模、退磁故障诊断、故障模式识别、故障程度评估及容错控制于一体的电动汽车PMSM永磁体退磁故障综合解决方案，其研究对于实现电动汽车PMSM驱动系统的安全可靠运行无疑具有重要的理论研究价值和工程应用价值。 论文首先深入分析PMSM永磁体退磁故障的产生机理，并建立计及永磁体退磁故障的PMSM驱动系统数学模型及系统仿真模型，实现PMSM永磁体退磁故障电气特征的定性与定量描述。其次，在车用非平稳运行工况及测量噪声约束下，研究扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波、粒子滤波、无迹粒子滤波等典型非线性滤波算法在PMSM永磁体磁链辨识中的应用，并综合比较其辨识性能。以EKF算法为例，在参数敏感性分析的基础上，研究并提出考虑电机参数变化条件下实现永磁体磁链满秩辨识的统一辨识算法，确保电机参数变化时的永磁体磁链辨识结果的准确性与唯一性。为了攻克以较小计算量解决电机参数变化及辨识模型欠秩对永磁体磁链辨识精度影响的关键技术，研究并提出基于代数法的PMSM参数辨识方法，实现包括永磁体磁链在内的所有电机电磁参数的同时在线准确辨识及永磁体均匀退磁故障的准确诊断。继而，论文研究HHT的微弱故障信号提取能力，鉴于其存在基波频率附近微弱故障特征信号容易湮没及受逆变器输出谐波影响永磁体局部退磁故障表征较为模糊的技术不足，提出集成自适应基波提取和EMD于一体，基于分形维数的PMSM永磁体局部退磁故障诊断方法，消除定子电流基波、PMSM驱动系统高频谐波及EMD低频趋势项对局部退磁故障微弱故障特征信号盒维数计算值的影响，实现永磁体局部退磁故障的准确诊断。最后，在永磁体均匀退磁故障与局部退磁故障准确诊断的基础上提出了不同故障模式的有效识别方法、故障程度评估方法及容错控制策略。 论文在理论分析与系统仿真测试的基础上，以dSPACE组件系统PX10为控制核心，完成了PMSM驱动系统的硬件、软件设计以及PMSM驱动系统实验平台的搭建，通过PMSM驱动系统的实验测试，证实所提出的PMSM永磁体退磁故障诊断、故障模式识别、故障程度评估方法及容错控制策略的有效性和可行性。 |
| 作者： | 陈涛 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 李红梅 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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