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电动汽车用永磁同步电机的故障诊断
| 论文题名： | 电动汽车用永磁同步电机的故障诊断 |
| 关键词： | 电动汽车;永磁同步电机;故障诊断;有限元模型;电感参数 |
| 摘要： | 永磁同步电机具有高功率密度、高效率等优点，已成为电动汽车电驱动系统中最具优势的动力装置，有广泛的使用前景。 汽车作为一种交通工具，其安全性是一个重要的指标。电机作为电动汽车的动力来源，它的可靠性至关重要。一个有效的故障诊断系统为保证电机安全、可靠的工作的关键。 本文以电动汽车用永磁同步电机为研究对象，重点对电机本体的各种常见故障和相应的故障诊断技术进行研究。由于电动汽车电机的工况恶劣、振动严重、工作环境温度较高以及电机于其他机械装置安装配合偏差使得电机很容易发生故障，其常见的故障有匝间短路、转子偏心和永磁体退磁。 针对电机驱动系统中的电机做了上述故障的机理分析，并在此基础上建立了永磁同步电机的有限元故障模型，对故障现象进行分析；并利用有限元模型计算了电机的电感参数和永磁体磁链，并以此为基础建立集中参数故障模型，大大提高了仿真的速度，用于故障诊断方法的仿真验证。 研究了定子绕组匝间短路故障，针对匝间短路的故障特征和电驱动系统的工况特点，提出了在线和离线相结合的故障诊断策略，提出了采用Park变换的方法构成逆向旋转坐标系的方法计算负序电流，并利用负序电流的幅值作为在线诊断匝间短路的判断依据；在电机停机时向电机通入三相高频电压，通过电机正常时和故障时高频响应电流的对比来诊断故障，高频电压能够增大电机电抗，放大电机的故障特征，是一种灵敏的离线诊断方法。这两种方法无需大量占用系统资源，简单实用，适合应用在电驱动系统中。 采用了埋设定子探测线圈的方法诊断转子偏心故障，线圈被放置在电机的槽中，跨一个极距。气隙磁通会在探测线圈上形成感应电压，当转子发生偏心故障时，感应电压的波形会产生相应的畸变，产生相应故障特征频率，利用这个特征频率就可诊断偏心故障。这种方法避免了整车振动带来的不利影响，适用于电动汽车。 当电机发生不可逆失磁时，电机的反电势下降，这将导致电机的驱动电压相应的下降。根据矢量控制的特点，当电机稳定运行时，由电机的电压方程，交轴电压大致等于电机转速和永磁体磁链的乘积，因此，提出检测交轴电压和电机转速的比值检测电机永磁体故障的故障诊断方法。该方法实现简单，在采用矢量控制的电动汽车电驱动系统中有较大优势。 |
| 作者： | 杜博超 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 崔淑梅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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