永磁同步电机逆变器故障的小波诊断

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1、2013年3月安阳工学院学报Mar.2013第12卷第2期渊总第62期冤JournalofAnyangInstituteofTechnologyVol.12No.2渊Gen.No.62冤永磁同步电机逆变器故障的小波诊断12葛小燕袁苏豪飞(1.桂林理工大学机械与控制工程学院袁广西桂林541000曰2.河南理工大学电气工程与自动化学院袁河南焦作454000)摘要院针对三相PWM逆变器输出的相电流信号袁采用db3小波基进行3层小波分解袁提取一个低频系数和三个高频系数袁然后对各个系数求出其能量值袁按照顺序排成一列成为特征向量遥建立MATLAB仿真模型,并

2、对逆变器主电路开关器件的开路故障进行仿真袁我们可以很方便地从故障的向量看出逆变器发生故障的精确信息遥关键词院逆变器曰Matlab曰小波分析曰故障诊断中图分类号院TP391.9文献标志码院A文章编号院1673-2928渊2013冤02-0018-040引言变窄,而当分析低频部分(近似信号)时袁时窗就会永磁同步电机作为工业系统应用中的一种主随尺度参数的增大相应地自动变宽遥故小波分析要机电设备袁其逆变器供电的驱动系统具有运行方法的变焦特性很强袁它可以很好地对信号进行性能优良尧节能效果显著等优点袁广泛应用于工时频域局部化分析遥因此小波分析极其适合处理业尧

3、商业尧航空尧军事等领域遥然而在长期不间断的非平稳信号袁它能灵活地改变时频窗的形状来显实际运行过程中袁驱动系统的电动机尧逆变器及其示故障信号的突变成分,当电动机驱动系统出现控制电路是最易发生故障的薄弱环节袁其可靠性故障时袁被测信号中一般都夹带较多短时冲击尧瞬问题始终没有得到充分解决遥同步电动机驱动系变的突发成分袁故小波分析法在实现电动机在线统故障主要可以分为定子故障尧轴承故障以及功故障检测和精确地测量电机参数方面提供了较强率变换器故障三大类遥其中袁驱动系统中最易发生的技术支持遥故障的薄弱环节是功率半导体器件袁其故障率约在处理实际问题时袁由于低频信号

4、中夹带有我占整个系统故障的82.5%遥们所需的信号袁因此在分析电动机逆变器故障时,功率变换器故障将影响电机的供电质量袁使低频部分是受关注的主要对象袁且仅对其一步一电动机在非平衡电源状态下工作袁不但降低电机步进行分解袁一般情况下不关注高频部分遥小波把使用寿命袁还造成驱动系统整体工作性能恶化遥这原始信号S分解成低频A1和高频D1两部分袁在在一般场合会影响生产的正常进行袁带来经济损分解过程中袁低频A1中失去的信息由高频D1捕失袁而在航空尧军事等重要场合袁将造成灾难性后获遥在下一层分解中袁又将A1分解成低频A2和高果遥为了及时了解电动机工作状态并有效防止

5、逆频D2两部分袁同样低频A2中失去的信息由高频变器故障对电动机的损坏袁对电动机驱动系统的D2捕获遥依次类推下去袁可以得到信号越来越精细故障检测显得至关重要遥本文主要对三相PWM逆的时频描述遥即不断地将信号分解为不同频带上变器输出的相电流信号采用db3小波基进行3层的信号分量袁低频部分表现信号的轮廓袁高频部分小波分解袁提取一个低频系数和三个高频系数袁然表现信号的细节袁通过分析细节信号即高频部分后对各个系数求出其能量值袁按照顺序排成一列信号来完成故障的检测遥成为特征向量袁来对电机定子电流进行分析袁实现2逆变器功率管开路故障建模及仿真对逆变器的故障诊断

6、遥实际应用情况表明袁电动机驱动系统的主要故1小波分析方法的故障诊断原理障形式表现为:1)功率变换器开关管短路故障曰2)小波分析方法是一种时频窗形状可变但其大直流母线对地短路故障曰3)功率变换器开关管开小固定不变的方法,它具有时间窗和频域窗均可变路故障曰4)功率变换器一相上下两个开关管同时的时频局部化分析特征遥当分析信号中的高频部开路曰5)电动机某一相开路遥电力电子电路在实际分(细节信号)时,时窗会随尺度参数的减小而自动运行过程中,开关元件往往工作在高频开关状态,元收稿日期院2012-11-07作者简介院葛小燕(1986-)袁女袁河南鹤壁人袁桂林理

7、工大学硕士研究生袁研究方向院检测与自动控制遥苏豪飞(1987-)袁男袁河南平顶山人袁河南理工大学硕士研究生袁研究方向院电力电子及电气传动遥第二期葛小燕袁苏豪飞院永磁同步电机逆变器故障的小波诊断19开关损耗很大袁并伴有严重的发热现象袁难免出现护模式袁所以功率变换器开关管的开路故障是同故障遥其中最普遍的故障是功率开关管的开路和步电动机驱动系统运行时的最常见故障遥短路遥对于开关元件短路故障袁一般的商业用逆变本文在正常系统模型的基础上袁建立逆变器的器都有其相应的保护措施以避免逆变器桥臂直通Simulink下开关函数模型袁如图1所示遥根据逆变故障(同桥臂的

8、两个开关同时导通)发生袁当发生开器模型模拟了功率开关管开路故障的仿真模型并关元件短路故障时袁电动机就会自动起动过流保对其进行了仿真分析遥