文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
无刷直流电机系统中电压型逆变器故障模式研究
姓名:李志红
申请学位级别:硕士
专业:电力系统及其自动化
指导教师:包广清
20090520
摘要无刷直流电动机是利用电子换相技术代替直流电动机电刷换向的机电一体化产品。它既具有一般直流电动机的运行效率高、起动转矩大、调速范围广和机械特性为线性等优点,又具有交流电动机的结构简单、维护方便等优点,广泛应用于工业、商业、航空、军事等领域。但是由于电力电子器件的易损坏性及其控制的复杂性,逆变器是系统中易发生故障的薄弱环节,其可靠性一直未能得到充分解决。一旦逆变器发生故障,整个驱动系统便丧失正常工作的能力,轻则影响生产的正常进行,重则将造成灾难性事故。因此,研究逆变器故障模式对故障诊断技术以及电机系统的容错控制技术有重要的理论意义。本文首先对无刷直流电机的数学模型以及运行原理进行分析,在此基础上进行系统运行特性的仿真研究,得到无刷直流电机正常运行时的动态性能。然后对无刷直流电机电压型逆变器的几种典型故障模式进行分析,重点对开关管的开路和短路故障特性进行深入研究。仿真分析了故障前后逆变电路的拓扑结构,电机电压,电流,输出转矩、转速以及输出功率等系统输出特性,获得了故障情况下系统输出特征。这为下一步实现无刷直流电机控制系统的故障综合与变频器重组在上述理论研究的基础上,搭建了以专用集成芯片蚆为核心的系统试验平台,通过设置逆变器开关管型故障模式,实测了无刷直流电机开关管不同故障前后空载与额定负载下的电流数据,并对数据进行了分析。试验结果证明了理论分析的正确性,以及实现逆变器故障诊断的可行性。此研究对优化关键词:逆变器;无刷直流电机:开路故障;短路故障:环抡设计奠定基础。系统保护电路,故障诊断以及设计具有容错功能的控制器具有指导意义。硕十学位论文
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硕士学位论文—
插图索引图典型的逆变器一电动机容错系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图电压型逆变器典型保护电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图无刷直流电动机系统原理框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图无刷直流电动机组成框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图三相绕组反电动势和电流波形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图无刷直流电机定转子磁势空间位置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图无刷直流电机的等效电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图无刷直流电机正常导通时电流导通图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图无刷直流电机续流导通时电流导通图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图无刷直流电机三相电流波形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图匏⒅绷鞯缁吹缡撇ㄐ巍图匏⒅绷鞯缁K俨ㄐ巍图匏⒅绷鞯缁>夭ㄐ巍图电压型逆变器故障模式示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图开路故障后等效电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图短路故障后等效电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯嗌锨疟劭9毓芸B泛投搪饭收夏P汀图开关管B饭收舷碌牡缌鞑ㄐ巍图开关管B饭收舷碌淖>夭ㄐ巍图开关管B饭收舷碌淖K俨ㄐ汀图正常运行时母线电流频谱图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图故障运行时母线电流频谱图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图收锨昂蠖ㄗ佣说缪苟员韧肌图9毓躒B饭收锨昂笕嗳谱槭涑龉β识员韧肌图9毓躹短路故障下的相电流波形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图9毓躹短路故障下的转矩波形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图9毓躹短路故障下的转速波形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图无刷直流电动机系统控制框图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..诓拷峁雇肌图无刷直流电动机系统的结构原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图刂频缏贰隹淼髦剖毙蛲肌ぷ髟硗肌无刷亢流机系统中怖中湍姹淦鞴收夏J窖芯
图控制器原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图霍尔信号波形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图姹淝哦ゲ壳藕拧图空载时嗟缌鞑ㄐ巍图加载时嗟缌鞑ㄐ巍图加载时嗟缌鞑ㄐ巍图加载时嗟缌鞑ㄐ巍图三相全桥驱动电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图缭吹缏贰图姹淝诺撞壳藕拧图试验平台照片⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图空载是嗟缌鞑ㄐ巍硕士学位论文
附表索引表无刷直流电机不同运行状态所对应的开关管状态表⋯⋯⋯⋯⋯⋯表刂普嬷当怼殴δ芩得鳌无刷商流电机系统中电压型逆变器故障模式研究
圆砂遵肃作者签名:砖砖兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明日期:。歹年‘月