永磁同步电机转子磁场失磁故障诊断技术_陈涛著_9787550927261

　　《永磁同步电机转子磁场失磁故障诊断技术》通过对PMSM转子磁场失磁故障开展研究，提出了集转子磁场失磁故障建模、失磁故障诊断、故障模式识别、故障程度评估及故障补偿于一体的PMSM转子磁场失磁故障综合解决方案，其成果对于实现PMSM驱动系统的安全可靠运行具有一定的理论价值和工程意义。
　　首先，该书深入分析PMSM转子磁场失磁故障的产生机制，并建立计及转子磁场失磁故障的PMSM驱动系统数学模型及系统仿真模型，实现PMSM转子磁场失磁故障电气特征的定性与定量描述。其次，在非平稳运行工况及测量噪声约束下，研究了扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波、粒子滤波、无迹粒子滤波等典型非线性滤波算法在PMSM转子磁链辨识中的应用，并综合比较了其辨识性能。为确保电机参数变化时的转子磁链辨识结果的准确性，以EKF算法为例，在参数敏感性分析的基础上，该书提出了考虑电机参数变化条件下实现转子磁链满秩辨识的统一辨识算法。为实现以较小计算量解决电机参数变化及辨识模型欠秩对转子磁链辨识精度的影响，该书提出基于代数法的PMSM参数辨识方法，实现包括转子磁链在内的所有电机电磁参数的同时，在线辨识转子磁场均匀失磁故障的准确诊断。继而，《永磁同步电机转子磁场失磁故障诊断技术》提出集成自适应基波提取和EMD于一体，基于分形维数的PMSM转子磁场局部失磁故障诊断方法，消除定子电流基波、PMSM驱动系统高频谐波及EMD低频趋势项对局部失磁故障微弱故障特征信号盒维数计算值的影响，实现转子磁场局部失磁故障的准确诊断。最后，在转子磁场均匀失磁故障与局部失磁故障准确诊断的基础上提出了不同故障模式的有效识别方法、故障程度评估及故障补偿方法。在理论分析与系统仿真测试的基础上，完成了PMSM驱动系统实验平台的搭建，通过PMSM驱动系统的实验测试，验证了所提方法的正确性与有效性。

　　永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor，PMSM）由于具有高电磁转矩、高运行效率、高功率密度、低维护率及易于实现高性能控制等技术优势，在工业伺服、电动汽车、新能源发电等领域得到了广泛应用。然而，上述应用领域多受安装空间限制，散热条件有限，且电机运行工况复杂，多处于加（减）速运行、变负荷工况。受单位电流最大转矩（maximum torque per ampere，MTPA）与弱磁的联合控制，导致PMSM存在较强的电枢反应，从而引起永磁体产生的转子磁场出现失磁故障，进而导致PMSM输出转矩降低及转矩、转速脉动。本书通过对PMSM转子磁场失磁故障开展研究，提出了集转子磁场失磁故障建模、失磁故障诊断、故障模式识别、故障程度评估及故障补偿于一体的PMSM转子磁场失磁故障综合解决方案，其成果对于实现PMSM驱动系统的安全可靠运行具有一定的理论价值和工程意义。
　　首先，本书深入分析PMSM转子磁场失磁故障的产生机制，并建立计及转子磁场失磁故障的PMSM驱动系统数学模型及系统仿真模型，实现PMSM转子磁场失磁故障电气特征的定性与定量描述。其次，在非平稳运行工况及测量噪声约束下，研究了扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波、粒子滤波、无迹粒子滤波等典型非线性滤波算法在PMSM转子磁链辨识中的应用，并综合比较了其辨识性能。为确保电机参数变化时的转子磁链辨识结果的准确性与唯一性，以EKF算法为例，在参数敏感性分析的基础上，本书提出了考虑电机参数变化条件下实现转子磁链满秩辨识的统一辨识算法。为实现以较小计算量解决电机参数变化及辨识模型欠秩对转子磁链辨识精度的影响，本书提出基于代数法的PMSM参数辨识方法，实现包括转子磁链在内的所有电机电磁参数的同时，在线辨识转子磁场均匀失磁故障的准确诊断。继而，本书提出集成自适应基波提取和EMD于一体，基于分形维数的PMSM转子磁场局部失磁故障诊断方法，消除定子电流基波、PMSM驱动系统高频谐波及EMD低频趋势项对局部失磁故障微弱故障特征信号盒维数计算值的影响，实现转子磁场局部失磁故障的准确诊断。最后，在转子磁场均匀失磁故障与局部失磁故障准确诊断的基础上提出了不同故障模式的有效识别方法、故障程度评估及故障补偿方法。在理论分析与系统仿真测试的基础上，完成了PMSM驱动系统实验平台的搭建，通过PMSM驱动系统的实验测试，验证了所提方法的正确性与有效性。
　　本书得到了河南工程学院博士基金（编号：Dkj2018004）、河南省科技攻关项目（编号：202102210293）、河南省科技攻关项目（编号：192102210076）的资助，得到了河南工程学院电气信息工程学院的大力支持，在此表示衷心的感谢。在图书出版过程中，黄河水利出版社的编辑李洪良付出了大量心血，并提出了许多中肯的建议，在此一并表示感谢。
　　由于作者水平有限，文中不妥之处，敬请读者批评指正。

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