基于改进DTW算法的永磁同步电机失磁故障模拟与诊断

为实现永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)失磁故障模拟与失磁故障程度诊断,提出一种基于改进的动态时间规整(dynamic time warping,DTW)算法的故障波形诊断方法。首先,对永磁同步电机进行机理分析和模拟,采集不同程度失磁故障下的电机转速波形数据集。其次,使用改进DTW算法拟合失磁故障程度最佳路径曲线方程。然后,根据定子电流的频率谐波分量确定电机是否发生失磁故障。最后,使用改进DTW算法对失磁故障波形数据进行故障程度诊断。实验表明,该方法对故障波形数据进行处理后,可以快速准确地计算出故障波形的故障程度,该方法具备较强的稳定性和实时性。

变速抽蓄机组失磁故障分析及保护研究

变速抽蓄机组(VSPSU)的励磁及控制方式复杂且易发生失磁故障,配置针对性的失磁保护对保障其安全运行至关重要。该文基于直流励磁系统和交流励磁系统的差异分析,将VSPSU的失磁故障划分为对称失磁和不对称失磁两种故障形式,并主要针对对称失磁故障开展研究。首先,分别从故障位于机侧和网侧角度出发分析VSPSU发生对称失磁故障后的电气量变化特性及其故障危害;然后,推导证明了传统失磁阻抗圆保护判据在VSPSU中应用时不具有可靠性,VSPSU缺乏具有针对性的保护方案;最后,基于VSPSU的失磁故障特性,提出了针对机侧对称失磁故障的下抛阻抗圆判据和针对网侧对称失磁故障的直流电压判据,两者结合形成了对VSPSU对称失磁故障的保护方案。仿真结果表明,该文所提方案可有效地检测VSPSU在各种运行工况下的对称失磁故障,以满足VSPSU对失磁保护可靠性的要求。

基于EKF的PMSM失磁故障在线诊断方法

针对永磁同步电机(PMSM)永磁体失磁故障发生时磁链信号不稳定导致难以诊断的问题,提出基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的PMSM失磁故障在线诊断方法。构建能够在线识别并动态矫正磁链的EKF方法,该方法可以根据自适应PMSM模型跟踪永磁体磁链信号的真实状态,并且不易受电机参数的影响。同时经过辨识的永磁磁链经过故障检测模块,计算磁链的变化量,判断永磁电机是否发生失磁故障。仿真结果证明:失磁故障检测模块通过分析经扩展卡尔曼滤波动态矫正的永磁磁链,可以在0.1 s内实现高效的故障诊断。

轮缘推进电机失磁故障特征量分析

针对轮缘推进电机转子永磁体受到高温或者机械振动等因素影响时将发生不可逆失磁故障,本文以一台80 kW的轮缘推进电机模拟了电机每块永磁体均匀失磁的故障,建立了电机的二维瞬态电磁场有限元模型,根据电机在健康状态和不同失磁故障下的运行工况,揭示了电机失磁前后运行时内部的磁场变化,计算了电机在健康状态和失磁下的运行参数,通过分析对比数据得到了不同程度失磁故障的特征量变化规律。

一种永磁同步电机失磁故障容错预测控制算法

针对永磁同步电机失磁故障导致牵引系统带负载能力降低的问题,提出一种基于磁链在线检测容错预测控制算法。首先,根据永磁同步电机预测控制模型,详细分析了永磁体发生失磁故障对电流控制和电机运行状态的影响。其次,设计了基于滑模变结构的观测器,利用滑模变结构等值控制原理,建立了实时估计永磁体磁链算式。通过永磁体磁链算式,进而计算状态电流观测值。最后,提出了容错预测控制算法。该算法将状态电流观测值作为反馈量输入到容错预测控制器中,以使响应电流准确跟踪给定电流,从而达到容错控制的目的。通过仿真及实验验证,证明了所提算法的可行性和有效性。

PMSM失磁故障的有限集模型预测容错控制

针对永磁同步电机(PMSM)在复杂牵引工况下转子永磁体容易发生失磁故障的问题,提出一种基于磁链在线观测的有限集模型预测容错控制方法。首先,建立PMSM失磁故障的数学模型,分析了传统PI控制方法对永磁体失磁故障的容错功能有限。其次,设计永磁体磁链滑模观测器实时观测转子磁链;最后,提出了有限集模型预测的容错控制算法,并把观测的磁链信息反馈到有限集预测容错控制器,使预测模型中的电机参数数值与电机实际参数数值保持一致,以减小永磁体失磁故障对电机控制性能的影响,从而实现失磁故障的容错控制。仿真及实验结果表明,与传统PI控制相比,有限集模型预测容错控制方法的容错能力和鲁棒性更强。

基于反电动势数学模型分析电动汽车永磁同步电机失磁故障

以V型磁路结构的8极42 kW内置式永磁同步电机为研究模型,推导出了任意磁极或任意多个磁极发生不同程度的不可逆失磁故障下单槽和单相的空载反电动势数学模型。利用有限元方法仿真验证了该模型是正确的。该模型简单有效且计算量小,考虑了转子磁场谐波的影响。结合该模型与有限元仿真对失磁故障进行了分析,结果表明:单槽反电动势波形能反映失磁磁极的具体位置和失磁严重程度,单相反电动势波形不能辨别失磁磁极的具体位置,只能反映所有磁极的整体失磁程度,且不含有故障谐波分量,监测故障谐波分量诊断永磁同步电机的失磁故障须考虑绕组的连接型式。

基于新型探测线圈的永磁电机转子失磁故障在线监测方法

在永磁同步电机(PMSM)靠近定子侧的气隙中布置特殊节距及联接方式的新型探测线圈,转子局部失磁故障会在其端口引起特定频率的交流电压,理论上可作为转子失磁故障的判据。由于电机实际运行中转速的波动和采样频率的限制,采用传统信号处理方法难以准确提取探测线圈电压采样信号中的故障特征频率,可能会将转子失磁故障误判为定子内部短路故障。因此提出借助现代功率谱估计算法中的最小二乘旋转参数不变估计结合模拟退火算法,即使在转速扰动造成非整周期同步采样的情况下,也能够准确计算出探测线圈电压监测信号中各种分量的实际频率和有效值等,在此基础上提出了一种PMSM转子局部失磁故障的在线监测方案。通过样机实验,验证了这种在线监测方案的可靠性和灵敏性,为PMSM的安全运行提供了更完善的保障。

基于超螺旋滑模观测器的六相永磁同步电机失磁故障重构

针对六相永磁同步电机在复杂运行工况下永磁体容易发生失磁故障的问题,提出一种基于超螺旋算法的永磁体失磁故障重构方法。首先,利用矢量空间解耦坐标变换(VSD)进行降阶和解耦,构建了六相永磁同步电机失磁故障数学模型。其次,以定子电流为状态变量,设计基于超螺旋算法的滑模观测器(STA-SMO),根据滑模等值原理实现转子磁链的实时重构,并采用一种类二次型Lyapunov函数证明了所设计STA-SMO的稳定性。最后通过仿真与实验验证了该方法的有效性,与传统滑模观测器(SMO)相比,所设计的STA-SMO准确地实现了对失磁故障的重构,有效抑制了抖振,且鲁棒性更强。

异步化高压发电机失磁故障分析

针对以新型电缆绕组构成的异步化高压发电机的失磁过程进行研究,首先建立该电机场路耦合模型,利用耦合模型分析异步化高压发电机在不同转差率下转子发生对称短路失磁和不对称短路失磁故障的磁场进行分析,探索当转子绕组发生不同类型的短路故障时,定子铁心和转子铁心的磁通密度变化规律,为电机和系统故障分析提供数据基础。然后分析了异步化高压发电机在不同转差率的运行条件下,因不同故障引起的失磁前后定子三相电流波形的变化规律及各次谐波含量的分析,得出该电机失磁故障后定子侧电气量的变化规律,为该电机的继电保护设置提供基础数据。

基于仿真模型的永磁同步电机失磁故障性能分析

为进行永磁同步电机(PMSM)失磁故障性能分析,在建立PMSM数学模型的基础上,搭建了基于Matlab/Simulink平台的PMSM仿真模型.该模型以PMSM磁链为输入参数,通过改变此参数来模拟永磁体失磁故障,设置运行工况进行仿真,得到了PMSM正常工作和发生不同程度失磁故障时的转矩、转速和定子电流等参数特性.仿真结果表明:随着失磁程度的增加,PMSM输出转矩越来越小、波动增大,转速波动增大,电机起动时间延长,定子电流逐渐减小,系统收敛性能越来越差;当失磁程度达到50%以上,电机已无法进入稳定运行状态.

矢量控制永磁同步电机失磁故障诊断方法研究

基于Matlab/Simulink平台搭建了永磁同步电机矢量控制系统失磁故障仿真模型,提出了一种永磁同步电机在采用id=0控制方式时失磁故障诊断方法:以电机输出电磁转矩与定子电流有效值之比作为失磁故障因子,以正常运行状态下的电机输出电磁转矩与定子电流有效值之比作为阈值,若失磁故障因子小于阈值,可以判断永磁同步电机发生了失磁故障,并可根据失磁故障因子与阈值之差的大小对故障程度作出判断.仿真结果验证了该失磁故障诊断方法的有效性.

电动汽车永磁同步电机失磁故障数学模型的初步研究

以V型磁路结构的8极42 kW内嵌式永磁同步电机为研究模型,分析了单个磁极发生不可逆失磁故障对单槽空载反电动势的具体影响,推导出了任意磁极和任意多个磁极发生不同程度的不可逆失磁故障下单槽的空载反电动势数学模型。该模型简单有效且计算量小,有限元仿真结果验证了该模型是正确的。

永磁同步电动机失磁故障电磁参数分析

对永磁电机失磁故障进行了分类,基于Ansoft建立了内置式永磁同步电动机有限元仿真模型。分别对永磁同步电动机不失磁和不同程度失磁故障情况下的电磁力和电磁转矩进行了分析,探究了电机电磁性能与失磁故障之间的关系。仿真结果表明,随着永磁电机失磁故障程度的增加,静态磁场中电机的电磁力将随之增大,电磁转矩却逐渐减小,而瞬态磁场中电磁力随着失磁程度增加也随之增大,并且波动也较大,而电磁转矩受影响较小,波动幅度不大。

基于PSCAD的AP1000核电厂发电机失磁故障仿真研究

随着核电技术的发展，核电厂发电机的单机容量越来越大。由于励磁环节的增加。发生失磁故障的几率也较高。失磁故障对核能发电机本身和电力系统的安全稳定运行造成严重威胁。制定合理的失磁保护方案，需对发电机失磁故障的动态过程有深入的了解。采用PSCAD电磁暂态仿真软件建立了单机无穷大系统仿真模型。利用AP1000大型核电厂发电机组的实际参数进行仿真研究。将仿真结果与理论分析进行对比，验证仿真模型及仿真方法的正确性。

基于感应电势分解的永磁同步电机失磁故障诊断方法

本文以嵌入式永磁同步电机为研究对象,建立了永磁同步电机定子齿磁通的数学模型,同时推导了永磁同步电机在发生失磁故障时的定子齿磁通计算公式。根据搭建的定子齿磁通数学模型发现失磁故障对其范围内的定子齿磁通转子分量有明显的影响。利用这一特点,采用在电机定子齿上埋设探测线圈的方式直接获取定子齿磁通的感应电势,提出了一种基于感应电势分解的失磁故障诊断方法。采用ANSYS Maxwell软件搭建了永磁同步电机的有限元局部失磁模型,仿真结果表明,故障分量与失磁程度存在良好的线性关系,验证了诊断方法的正确性和有效性。

一起失磁故障的保护动作分析

对某水电厂一台机组失磁后继电保护动作的原因进行分析,并提出改进建议;指出发电机后备保护与变压器保护密切配合、跳闸方式设置合理,方可避免采用两机一变的扩大单元接线方式在某种保护动作后造成的事故范围扩大。

同步发电机失磁故障的仿真研究

在对同步发电机模型研究的基础上,针对常用的无功阻抗圆作为发电机静稳态判据方法的不足,提出采用同步发电机励磁电压与有功功率之间函数关系作为发电机静稳态判据,并推导出二者之间的关系式,给出判断方法。通过在MATLAB环境下对发电机部分失磁和全部失磁状态进行仿真获得的励磁电压、励磁电流、输出功率的波形比较分析,认为所提方法能较好地反映励磁的故障状况。

永磁同步电机失磁故障检测综述

介绍失磁故障分类和永磁材料的各种特性曲线,分析了电机产生失磁的原因,对国内外已有的失磁故障检测进行分类和比较分析,对基于参数辨识的失磁故障检测进行了多角度研究,最后对失磁故障检测前景进行展望。

基于失电残余电压的永磁同步电动机失磁故障诊断研究

对利用失电残压诊断永磁同步电动机转子失磁故障进行研究。首先,对电机失电后定子绕组残余电压进行分析,讨论了定子失电残余电压的产生、性质;其次,分析了失磁故障对失电残余电压的影响,提出了利用失电残余电压诊断失磁故障的判别依据;最后,通过实验研究验证了该判据的正确性与有效性,表明基于失电残余电压诊断永磁同步电动机失磁故障方法的可行性。