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基于电机振动信号分析的牵引逆变器故障诊断研究
| 论文题名： | 基于电机振动信号分析的牵引逆变器故障诊断研究 |
| 关键词： | 轨道交通车辆;牵引逆变器;故障诊断;电机振动;信号分析 |
| 摘要： | 当前我国轨道交通行业在经济高速发展的背景下，正朝着高速、智能的方向飞速发展，因此，如何保障轨道交通车辆的安全运行已经成为不可忽视的难题。交流传动系统中的牵引变流器是轨道交通车辆电力牵引的动力核心，主要完成能量之间的相互转换，而牵引逆变器作为变流器中的重要组成部分，其在工作状态下的可靠性直接影响着车辆运行时的正常状态，因此，可靠的逆变器故障诊断是保障车辆安全的有效途径。 基于高速动车组在实际运行过程中电机振动的状态，本文对CRH2型高速动车组牵引逆变器的故障诊断进行了研究。首先，论文分析了高速动车组交流传动系统的主电路结构与工作原理，着重分析了牵引逆变器的拓扑结构、工作原理以及控制方法，同时，对牵引逆变器在实际工作状态下常见的故障以及故障特点进行了简要介绍。其次，本文以牵引逆变器结构中的功率开关元件IGBT作为重点研究对象，运用MATLAB软件中的Simulink模块作为仿真平台，建立基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略下的三电平逆变器的仿真模型，并对牵引逆变器结构中的功率开关元件的故障状态进行了分类讨论。在此基础上对各故障模式进行了Simulink仿真研究，其中，主要选取逆变器交流侧输出的电压、电流信号作为故障诊断研究的对象，通过快速傅里叶变换FFT分析，得出了功率开关元件故障时对特征信号的影响。最后，将高速动车组电机振动信号进行分析处理，其结果验证了功率开关元件故障对输出电压、电流信号的影响，验证了牵引逆变器基于解析模型分析的故障诊断。 此外，通过分析牵引电机结构和工作原理，对其基于输入信号故障所引起的电磁振动进行了研究，牵引逆变器工作过程中产生的谐波在输入到牵引电机后，会使得电机产生相应的谐波脉冲转矩，从而对电机输出频率产生影响。同时，得出故障电流信号中的5、7次谐波是引起电机振动信号中12倍频率含量的主要原因，11、13次谐波是引起24倍频率的原因，并以此作为牵引逆变器故障诊断的重要依据，通过对高速动车组在线路上的实际运行时牵引电机的振动情况进行分析，对故障诊断方法进行了验真。 |
| 作者： | 施以旋 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 戴焕云 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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