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永磁同步电机故障诊断

永磁同步电机故障诊断

2012/3/13 13:42:20

  电机的故障分析必须基于故障电机或是电机的故障模型,如果要对实际电机进行故障分析,时间和成本都是问题,因此,需要选用合适的电机故障模型,对电机故障进行仿真研究,以获得电机在故障状态下的状态特征及故障提取方法,用于对电机进行有效的故障诊断。通过电机故障时的参数仿真模型可以获取故障时的特征信号,但是故障参数不是很好得到,例如用多回路法分析电机故障时,一个关键问题就是必须准确地计算电机参数,尤其是各回路之间的互感和自感参数。由于电机的磁路由气隙与铁磁材料共同组成,上述参数与电机的饱和程度有关,参数计算复杂,特别是对于电机局部故障时的参数更是难以确定。为了更好地解决这一问题,本章通过建立电机故障时的有限元仿真模型,对电机故障运行时的特征参数进行仿真计算和分析,从而实现对电机局部故障的诊断。永磁电机与交流感应电机相比,存在的一个劣势就是永磁体失磁的问题:由于钕铁硼永磁材料居里温度偏低,温度稳定性较差,其不可逆损失和温度系数都较高,导致高温下磁损严重,且不能保证退磁曲线为直线,在电机启动汽车、刹 车制动能量回收或是故障状态下电流激增,工作点会向退磁曲线的膝点移动,造成不可逆失磁。永磁体失磁会导致电机发热和转矩性能变差,严重情况下电机可能报废,影响整车的性能。因此,对永磁体失磁故障的研究是很有必要的,下面将通过有限元电机模型对正常和失磁状态下电机进行仿真分析,寻找故障特征。接下来基于有限元仿真模型,在转速为1000rpm,功率角为30�下对电机8个磁极中相邻一对磁极失磁50%和75%故障进行分析,寻找故障特征。为了方便下面分析,定义:状态1:转速为1000rpm,功率角为30�,磁极正常;状态2:1000rpm,功率角为30�,一对磁极失磁50%;状态3:转速为1000rpm,功率角为30�,一对磁极失磁75%。通过仿真波形分析,永磁同步电机在失磁状态下对反电动势影响很大,随着失磁程度的加深,反电动势逐渐变小,失磁50%,反电动势减小15%,失磁75%,反电动势减小25%。这样在混合动力车用永磁同步电机失磁故障就可以通过监控 反电动势这一故障特征对永磁体失磁故障进行判断。

审核编辑(
王静
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