基于小波变换和聚类的BLDCM故障检测与识别

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1、2014年10月第40卷第10期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsOctober2014V01．40No．10基于小波变换和聚类的BLDCM故障检测与识别王欣杜阳周元钧马齐爽(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191)摘要：为了满足航空用机电作动器(EMA，Electro．MechanicalActuator)高可靠性和大范围调速的要求，充分利用具有双通道容错结构的无刷直流电动机(BLDCM，BrushlessDCMotor)系统特殊的结构和换相特点，通过分析两个通道

2、中功率电路直流母线电流波形的突变特征，提出一种采用小波变换(wT，WaveletTransform)与层次聚类算法(HCA，HierarchicalClusteringAlgorithm)相结合的故障检测与诊断方法．并通过实际电机系统试验验证了方法的可行性与正确性．试验结果表明，这种方法对电机断相故障、逆变器功率管断路故障具有明显的检测与识别效果，而且不受转速、负载和噪声的影响．信号特征提取算法简单，故障识别方法可靠性高，无需额外设备，易于应用，具有很强的实际操作性．关键词：双通道无刷直流电动机；故障检测；故障识别中图分类号：TM921小波变换；层次聚类文献标识码：A文章编号：

3、1001-5965(2014)10—1436—06Faultdetectionandidentificationforadual-redundantbrushlessDCmotorsystemusingwavelettransformandhierarchicalclusteringalgorithmWangXinDuYangZhouYuanjunMaQishuang(SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100

4、191，China)Abstract：Inordertoimplementthehighreliabilityandwide—rangedspeedcontrolofanelectro-mechani—calactuator(EMA)，anovelschemewasproposedtodetectandidentifyfaultsofadual-redundantbrushlessDCmotor(BLDCM)system，whichcombineswavelettransform(WT)techniquewithhierarchicalclusteringalgorithm(H

5、CA)bytestingtheexistingbus-currentsignalsineachchannelandusingthefeaturesofthespe—eifiesystemstructureandcommutationprocess．Experimentalresultsrevealthatthemotoropen-phasefaultsandallkindsofinverter—-transistoropen-·circuitfaultsofthisBLDCMsystemcanbecorrectlydetectedandidentifiedwithhighrob

6、ustnessfortheimpactofwide-rangedmotorspeed，operatingload，andevenunexpect—ednoise．ThismethodisSOsensitivetothesuddenchangesofthebuscurrentsthatitisverypowerfulfordetectingthosefaultswhichleadtoabnormalcommutations．Itneedsnomoreextradevices，andisoflowcomplexity，wellfault—distinguishability，hig

7、hreliabilityandpracticalsimplicity．Keywords：brushlessDCmotor(BLDCM)；faultdetection；faultidentification；wavelettransform(WT)；hierarchicalclusteringalgorithm(HCA)随着飞机在民用和军用领域中需求的日益增加，全电飞机(AEA，AllElectricAircraft)被广泛认为是下一代飞机的目标¨3

8、．本文论及的双通道无刷直流电动机(BLDC