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驱动电机故障容错分析
2017/12/14 16:45:49


故障是指设备在规定条件下不能完成规定功能的一种状态或动态系统中部分元器件功能失效而导致整个系统性能不能够达 到指定要求,而向不希望或者坏的情况或事件发展'当系统有故障发生时,系统中的各变量或它们的一部分表现出与正常状态不 同的特性。这种差异中就包含了丰富的故障信息,如何对故障信息的特征的收集和识别,并利用其进行故障检测以及之后的故 障隔离都是故障诊断的任务。

针对绪论给出的一相桥臂一开关器件开路或者一相桥臂两开关器件开路故障进行诊断,采用不依赖模型而直接测量信号的 故障诊断的方法—电压检测法,这是一种可测信号的检测方法。对逆变器动器桥臂开路故障下如何运行的模式进行分析,正常 状态下下管电压取。首先测量下管电压,利用电压比较器与阈值电平和相互比较,测量噪声的消除取决于阈值的选择,输出再 次经过低通滤波环节,消除开关死区和功率管开关有延时的不利影响,就能够得到我们想要的准确的结果,并且由图示触发器 锁存。

图1:诊断方案


诊断故障是否发生,最主要靠测量逆变器输出的线电压与正常时的线电压差异来判断。电流模式的故障诊断所用时间最少 一个基波周期,而电压模式只需四分之一基波周期,诊断时间可以大大的减少。

图2:转子磁场定向的容错矢量控制系统结构


空间电压矢量调制技术(SVPWM)首先将三相坐标系上的电压矢量向a-y坐标变化,然后按照逆变器中的四个开关正常工作下 的开关模式图表画出一个正六边形,六边形中包括两个零矢量、六个幅值相同但相位不同的矢量。

图3:正六边形电压矢量


正六边形被六个非零电压矢量分成了六个扇区,另外还有零矢量的存在。为了使与之相应的旋转磁场逼近圆形,我们让这 八个电压矢量根据线性组合,并且把零矢量定在原点来实现。通常使用的电压空间矢量调制技术大致分为三个部分,包括三相 电压矢量扇区分配、电压矢量合成的组合形式和生成PWM的控制算法。参考电压空间矢量扇区分配决定了电压矢量的组合形式和 生成的PWM,矢量组合方式的不同则会直接影响到谐波分量和开关损耗。我们通过对SVPWM的产生和工作原理进行分析, 首先确定参考电压空间矢量是处于哪个扇区。然后根据电压矢量处于不同的扇区,采取扇区内的两电压基本矢量和零矢量的各 种不同组合来生成所需的参考电压矢量,最后生成PWM。接下来进行容错控制条件下的空间电压矢量的调制设计。

图4:逆变器容错拓扑结构


四开关逆变器根据不同的开关组合,能产生四种电压矢量且幅值不完全相同,但无法产生零电压矢量。因此在调制时侯, 需要的零矢量只能通过在一个周期内两个相位差180。