无刷直流电机偏心故障中控制系统影响

   随着稀土永磁材料!电力电子!控制理论的进步,无刷直流电机近年来发展迅速,被广泛应用在航空航天!数控机床!伺服系统!工业自动化等领域"与其他类型电机相比较,无刷直流电机具有动态响应快,调速范围宽,转矩系数大,运行效率高等诸多优点"但是一旦电机发生故障,将会对系统造成较大的影响"在电机的所有故障中,机械类的故障占60%,约有80%的机械故障会导致电机偏心川,故有必要对电机的故障进行早期的在线监测,以便采取措施进一步提高电机的可靠性"本文采用定子电流频谱分析法,对不同控制方案下,无刷直流电机转子的动态偏心故障进行研究"理想情况下,电机的定转子轴心位于同一个圆心点,其径向最小气隙长度在空间是固定的,当由于转子轴弯曲!临界速度时的机械共振!轴承磨损等原因导致定转子之间的气隙不均匀时,就会发生偏心故障〔。j"它包括动态偏心和静态偏心,如果偏心的程度进一步加大,所产生的不平衡磁拉力将会使电机的定转子相互摩擦,最终导致电机的损坏〔。〕"

    近年来,电机故障检测方面的研究有了较大的发展,但是大部分的故障检测方法针对开环系统设计,对闭环系统不太适用"闭环控制系统本身对故障有一定的抑制作用,会给故障的检测带来很大的难度"文献[48中对闭环控制影响故障信号做了理论推测:电机的故障可以作为设备参数变化而被辨识,由于控制器在有故障的情况下仍然迫使受控变量趋近参考值,所以控制器输出变化反映了故障的存在和类型,但文中缺乏相应的论证"文献75〕通过仿真,证明了闭环系统会给故障的检测带来一定的影响,但采用的模型较为抽象,并没有给出控制系统对具体故障的影响程度"本文首先对无刷直流电机动态偏心故障时的定子电流做频谱分析,验证了转子偏心故障的特征频率可以作为故障检测的手段,然后搭建了无刷直流电机的控制系统模型,通过求取不同控制方案时的故障特征频率幅值,来研究控制系统对故障信号的影响"本文得到的相关结论能够为工程上的故障检测提供理论参考依据。


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关键词:直流电机故障

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