Diagnostika poruchy hloubky mezizávitového zkratu PMSM

Abstract

Tato práce popisuje matematické modelování mezizávitových zkratů fázového vinutí synchronního motoru s permanentními magnety, diskretizaci odvozeného modelu a diagnostiku závažnosti zkratu založenou na referenčním modelu. Popis zkratovaného stroje je vytvořen v proměnných statoru s uvažováním sérioparalelního zapojení vinutí a následně transformován do referenčního rámce rotoru pomocí rozšířené Clarkové a Parkovy transformační matice. Diskrétní ekvivalent navrženého modelu je vytvořen pomocí definované diskretizace lineárních časově variantních systémů, přičemž je uvažováno, že elektrická úhlová rychlost je časově variantní parametr s definovaným integrálem. Diskrétní model je transformován do referenčního rámce statoru, aby se maximalizovala perzistence vstupních signálů. Diagnostika závažnosti zkratu je poté realizována pomocí rekurzivního parametrického odhadu diskrétního modelu. Jedna z kapitol je věnována i popisu řídicího systému, neboť zkraty mohou ovlivnit stavové proměnné různým způsobem v závislosti na architektuře a volbě parametrů řídicího systému. Za každou kapitolou následuje experimentální ověření prezentovaných myšlenek.

This thesis describes the mathematical modeling of a permanent magnet synchronous motor under a stator winding's inter-turn short circuit fault, the discretization of obtained model, and the model-based fault relevance diagnostics. A description of a shorted machine is formed in the stator variables assuming the series-parallel winding connection and transformed into the rotor reference frame using extended Clarke's and Park's transformation matrix. A discrete-time equivalent of the designed model is formed based on the linear time-varying systems approach, considering the electrical angular velocity time-varying parameter with a defined integral. The discrete-time model is transformed into the stator reference frame to maximize the persistence of input signals. The fault relevance diagnostics are then realized based on the recursive parametric estimation of the discrete-time model. In addition, one chapter is dedicated to the control system description since the short circuits may affect state variables differently depending on the control system architecture and tuning. The experimental validation of the presented ideas follows at the end of each chapter.