大功率永磁同步牵引电机失磁故障诊断

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1、＇——、■分类号密级大功率永磁同步牵引电机失磁故障诊断研究生姓名；彭判指导教师姓名、职称；李祥飞教授张昌凡教授学科专业：电气工程研究方向；电为传动技术及其故障诊断湖南工业大学二零一五年六月十日分类号密级大功率永磁同步牵引电机失磁故障诊断ＤｅｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎＦａｕｌｔＤｉａｇｎｏｓｉｓｆｏｒＨ－ｉｇｈＰｏｗｅｒＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔＳｎｃｈｒｏｎｏｕｓｙＴｒａｃｔｉｏ打Ｍｏｔｏｒ研究生姓名：彭钟指导教师姓名、职称；李祥飞教授张昌凡教授学科专业；电气工程研究方向

2、；电力传动技术及其故障诊断论文答辩日ｍＬ／Ｉ答辩委员会主席＾Ｌ＼湖南工业大学一二零五年六月十日－湖南王业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名；曰期：年／月／义曰湖南工业大学论文版权使用授权书目本人了解湖南工业大学有关保留、使用学位论文，Ｐ；的规定学校有权保留

3、学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可Ｗ公布学的全，印、印或学位位论文部或部分内容可采用复缩其他手段保存论口。文；学校可根据国家或湖南有关部规定送交学位论文省者签矜签名：作吁日期年月／日名导师名知參方少Ｍ■摘要永磁同步牵引电机系统具有高效节能的优点，在轨道交通领域已逐步进入到工程化和商业化应用阶段，大功率的永磁同步牵引电机是牵引系统中的动力来源。但是，与异步电动机等电励磁电机相比，永磁同步牵引电机因存在永磁材料失磁风险而影响其使用，因此对永磁体的失磁故障诊断进行研究具有实际意义。本文以永磁同步牵引电机系统为工程背景，以大功率永磁同步牵引电机为具体的研究对象，

4、从分析失磁故障发生机理和建立电机失磁故障工况下数学模型入手，对变参数条件下如何实现电机失磁故障的准确诊断问题开展深入研究。论文的主要研究工作和结论如下：论文首先在深入解析永磁同步电机(PMSM)永磁体失磁机理的基础上，分析了目前已有的多种永磁体失磁故障检测方法的特点和存在的问题，指出了基于解析模型的永磁体磁链实时观测方法在实际系统中更具有可操作性和工程实用性。针对PMSM集成库模型存在的不足，在对嵌入式永磁同步电机(IPMSM)在d-q轴系上基本电气和机械方程进行推导的基础上，根据复杂先进算法对电机变参数研究的需求，对PMSM库模型进行有针对性的改进，以满足电机参数动态输入的仿真要求

5、。针对电机失磁故障发生后永磁磁链的变化情况，提出了失磁条件下的永磁同步电机状态方程，并构建了新的电机仿真模型，运用自适应参数辨识方法对电机的磁链进行了辨识。针对牵引电机实际运行过程中参数时变的实际，分析参数变化条件下基于传统滑模观测器法的失磁故障诊断存在误差的原因，结合自适应控制和滑模变结构控制，设计了自适应滑模观测器法，以克服参数变化对失磁故障诊断造成的偏差，通过仿真验证了该方法的有效性和鲁棒性。关键词：永磁同步电机；失磁；自适应控制；滑模；观测器IABSTRACTPermanentmagnetsynchronoustractionmotorsystemhastheadvantag

6、esofhighefficiencyandenergysaving,andithasgraduallyenteredintoengineeringandcommercialapplicationstageinthefieldoftherailtransport.High-powerpermanentmagnetsynchronoustractionmotoristhepowersourceinthetractionsystem.However,comparedwithasynchronousmotorsandotherelectricalexcitationmotors,perman

7、entmagnetsynchronouspermanentmagnettractionmotorhastheriskofdemagnetization,whichmaybringbadeffects.Soitissignificanttocarryoutstudyfordemagnetizationfaultdiagnosisofthepermanentmagnet.Thispapertakespermanentmagnetsynchronoustract