基于磁場檢測的永磁同步電機故障特征研究.pdf

1、永磁同步電機具有高效率、高功率密度、低振動噪聲、高可靠性等優(yōu)點，在能源、交通和航空航天等領域得到廣泛應用。隨著永磁同步電機功率越來越大，其運行的安全性和可靠性問題日益突出，為保障永磁同步電機的安全運行，對電機的常見故障進行實時診斷就顯得極其重要，如何及時提取故障相應的故障特征是研究永磁同步電機故障診斷的關鍵問題。本文作為國家自然科學基金面上項目“基于定子電磁振動與電流分析的永磁同步電機電氣及失磁故障診斷方法研究”（51477015）中的

2、部分基礎內(nèi)容，對上述關鍵問題展開研究。
　　具體而言，本文以永磁同步電機常見故障（匝間短路、轉子失磁和轉子偏心故障）為研究對象，采用有限元的方法對永磁同步電機故障時定子齒部磁場的變化特點進行深入分析，通過相應故障特征值的提取來實時診斷永磁同步電機的故障性質、程度和位置。
　　首先，建立永磁同步電機樣機的有限元模型，搭建電機控制系統(tǒng)，構建含實際控制策略的電機有限元聯(lián)合仿真平臺。然后，通過定子齒上加裝的檢測線圈獲得電機運行時內(nèi)部

3、磁場的變化信息，采用理論分析和數(shù)學推導的方法提出故障特征的提取方法，進而得到反映故障性質、程度和位置的故障特征值。最后，分別建立樣機匝間短路、轉子失磁和轉子偏心三類故障的有限元模型，運用所提方法對相應故障下的故障特征展開深入研究，并對三類故障的特征值進行對比分析，以驗證所提方法的有效性。
　　研究結果表明：匝間短路時，故障特征值的雷達圖在故障位置處會出現(xiàn)奇異值，并隨故障程度的增加而增加。利用與控制器載波頻率相關的高頻分量，可提高判