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功率变换器主开关管短路故障和定子绕组匝间短路故障是开关磁阻电机系统中常见的故障类型。功率变换器主开关管短路故障将会造成电机系统电流的不平衡,使各相输出转矩波动增大,噪声加大等一系列问题。定子绕组匝间短路故障会造成短路点处温度过高,恶化短路线周围的绝缘水平,引发更为严重的短路故障。上述故障均会对开关磁阻电机的使用寿命和系统的可靠性造成严重影响。本文针对开关磁阻电机系统的功率变换器主开关管短路故障和定子绕组匝间短路故障进行了研究。 首先,以三相12/8极、四相8/6极不对称半桥型开关磁阻电机系统作为研究对象,分析了不同负载转矩、不同转速工况下,功率变换器主开关管在正常和发生短路故障后系统电气量的变化以及定子绕组发生不同程度匝间短路情况下系统电气量的变化,并给出了相应的故障诊断方法。 其次,针对功率变换器主开关管短路故障,以不对称半桥型功率变换器为研究对象,采用基于时间平均小波谱的故障诊断方法对主开关管短路故障实施诊断。以三相开关磁阻电机系统为例,对正常和主开关管短路故障情况下仿真的电流数据进行时间平均小波谱分析,采用时间平均小波谱线所包围的特征面积的归一化值作为故障特征量。针对三相、四相开关磁阻电机系统的主开关管短路故障,分别对不同负载转矩和不同转速进行了仿真分析,证明了该诊断方法的有效性。 再次,针对开关磁阻电机定子绕组匝间短路故障,本文基于快速傅里叶变换提取相电流的频谱分量,采用类谱比系数法对定子绕组匝间短路故障实施诊断。通过分析正常和匝间短路故障时电流频谱变化,提出将故障相电流中的直流分量、基波分量和二次分量的乘积与其下一相电流中的直流分量、基波分量和二次分量的乘积的比值作为故障特征量。针对三相、四相开关磁阻电机系统的不同程度匝间短路故障,分别对不同负载转矩和不同转速进行了仿真分析。结果表明该方法可以实现对定子绕组匝间短路故障诊断及故障程度的区分。 最后,利用三相、四相开关磁阻电机系统的实验平台采集了上述两大类故障情况在不同负载转矩和不同转速下正常和故障时的电流波形和数据,通过对电流波形的分析和对数据的处理,验证了功率变换器故障诊断方法和定子绕组匝间短路故障诊断方法有效性。