LabVIEW開(kāi)發(fā)同步磁阻電機(jī)匝間短路故障在線診斷技術(shù)

近年來(lái)，電動(dòng)駕駛系統(tǒng)取得了實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，不僅在工業(yè)自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)中實(shí)施，而且在運(yùn)輸和風(fēng)力發(fā)電中實(shí)施。自動(dòng)化系統(tǒng)和其他執(zhí)行器的典型要求包括：小尺寸、低重量、低成本、高效率以及最低的維護(hù)和維修成本。由于電力電子學(xué)的突出發(fā)展，采用同步磁阻電機(jī)變得可行。同步磁阻電機(jī)獨(dú)特的轉(zhuǎn)子架構(gòu)有助于降低購(gòu)置成本，同時(shí)提高可靠性和效率。

研究的重點(diǎn)是在一系列工業(yè)應(yīng)用中利用同步磁阻電機(jī)的優(yōu)勢(shì)，包括機(jī)器人、電動(dòng)汽車、高速機(jī)器應(yīng)用和泵。低功率因數(shù)、聲學(xué)噪聲和大轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是與同步磁阻技術(shù)相關(guān)的問(wèn)題，需要適當(dāng)?shù)墓芾?。另一方面，各行各業(yè)對(duì)同步磁阻電機(jī)的需求不斷增長(zhǎng)，增加了意外系統(tǒng)故障的可能性。同步磁阻故障可能導(dǎo)致工廠故障、經(jīng)濟(jì)損失甚至傷害。因此，對(duì)復(fù)雜的控制架構(gòu)和操作條件不敏感的同步磁阻驅(qū)動(dòng)器的高級(jí)故障診斷是必要的，以避免此類結(jié)果。

據(jù)行業(yè)調(diào)查，定子繞組缺陷約占機(jī)電能量轉(zhuǎn)換器件所有可能故障的25%。短路匝產(chǎn)生的巨大環(huán)流有可能嚴(yán)重降低電機(jī)的運(yùn)行性能。ITSCF會(huì)對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生一系列負(fù)面副作用。ITSCF最嚴(yán)重的后果之一是溫度迅速上升，促進(jìn)絕緣擊穿。鑒于ITSCF可擴(kuò)展性的巨大潛力，這臺(tái)機(jī)器可能會(huì)在幾秒鐘內(nèi)被完全摧毀。為了預(yù)防此類結(jié)果，開(kāi)發(fā)快速可靠的診斷方法至關(guān)重要。

任何用于診斷ITSCF的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都必須具有很高的靈敏度，因?yàn)楸仨氃陂_(kāi)發(fā)的早期階段發(fā)現(xiàn)故障。此外，建議使用非侵入性測(cè)量方法，以避免干擾所調(diào)查機(jī)器的連續(xù)運(yùn)行或性能。此外，每種診斷方法的復(fù)雜性及其在線應(yīng)用的可行性可能被認(rèn)為是確定哪種方法理想的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。

提出了一種在線診斷同步磁阻驅(qū)動(dòng)器中ITSCF的新方法。所提出的方法結(jié)合了簡(jiǎn)單性和穩(wěn)健性，即使在最具挑戰(zhàn)性的條件下也能實(shí)現(xiàn)有效的診斷，例如負(fù)載變化和高級(jí)控制?；l幅度及其相應(yīng)的相位角是使用三相定子電壓測(cè)量，通過(guò)短時(shí)間最小二乘Prony（STLSP）技術(shù)確定的。同時(shí)，F(xiàn)ortescue變換用于確定相關(guān)的電壓對(duì)稱分量。然后計(jì)算和監(jiān)控建議的指示器，稱為零電壓因數(shù)。借助LabVIEW軟件，所有這些階段都是實(shí)時(shí)執(zhí)行，從而可以在線監(jiān)測(cè)受控同步磁阻系統(tǒng)的ZVF。

在LabVIEW程序的實(shí)現(xiàn)中采用了MATLAB腳本節(jié)點(diǎn)。其余的過(guò)程，如濾波、下采樣和偏移消除，均使用LabVIEW完成。NI?USB-6366系列數(shù)據(jù)采集卡用于采集和采樣同步磁阻電壓和電流信號(hào)，采樣率為20kHz。這些過(guò)程無(wú)限期地重復(fù)，允許有效地在線篩選和跟蹤ZVF隨時(shí)間的變化，以及其他相關(guān)的電機(jī)參數(shù)，如電壓、電流、阻抗和電壓對(duì)稱分量。

實(shí)時(shí)系統(tǒng)，用于有效診斷ITSCF。建議的技術(shù)采用STLSP方法來(lái)計(jì)算和跟蹤名為ZVF的適當(dāng)指標(biāo)，即使在受控的同步磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中，也可以快速可靠地識(shí)別早期ITSCF。僅依靠相位到中性線電壓測(cè)量即可成功實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。建議指標(biāo)的行為已在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中進(jìn)行了測(cè)試。完成在線ZVF計(jì)算并執(zhí)行其連續(xù)評(píng)估的能力已成功得到證明。研究結(jié)果支持了所提方法的可靠性、準(zhǔn)確性和適應(yīng)性，表明所提出的指標(biāo)是檢測(cè)ITSCF的非?？煽康闹笜?biāo)。毫無(wú)疑問(wèn)，所獲得的結(jié)果驗(yàn)證了所提策略的可靠性、準(zhǔn)確性和適應(yīng)性，證明了ZVF可以歸類為ITSCF檢測(cè)的可靠指標(biāo)。

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