无刷直流电动机故障模型的建立及研究

admin · 发表于 2022-9-30 17:49:07

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无刷直流电动机具有良好的动、静态调速特性，且结构简单、运行可靠、易于控制。广泛用于伺服系统、机器人以及航空航天、航海等领域。一旦电机发生故障，将会对系统造成较大的影响,因此有必要建立电机的故障模型，对电机的健康状态进行在线监测,以便早期发现故障，及时处理，并采取措施来进一步提高电机的可靠性。本文以无刷直流电动机系统为研究对象，针对无刷直流电动机及其驱动器可能发生的故障进行仿真研究，论文的主要工作和研究成果如下：本文首先通过对无刷直流电动机的结构和运行原理进行理论分析和研究，设计了一台270V无刷直流电动机，并采用基于二维电磁场有限元的方法求解电机的自感和互感等相关参数。在此基础上，根据其数学模型，建立了无刷直流电动机系统健康状态下的仿真模型。其次，针对无刷直流电动机的定子故障、转子故障、逆变器故障以及霍尔传感器故障，通过分析其故障原理，建立了电机故障状态下的数学模型，并在此基础上建立了无刷直流电动机故障状态下的仿真模型。其中，针对无刷直流电动机的转子退磁故障状态下反电势不规则的情况，提出了一种新的反电势建模放法。在稳态运行状态下，采用定子电流法对无刷直流电动机的故障进行在线监测，通过对比电机在健康状态下和故障状态下的定子电流，可以对定子故障、逆变器故障以及传感器故障进行探测。通过监测定子电流中故障特征频率的频谱值的变化，可以对转子故障及故障程度进行探测。在动态运行状态下，采用基于小波变换的时频分析技术对无刷直流电动机的转子故障进行探测。

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