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基于扩展磁链的永磁同步牵引电机失磁在线监测

2016-05-07罗意平张昌凡赵凯辉

铁道学报 2016年2期

黄 刚,罗意平,张昌凡,赵凯辉

(1.中南大学 交通运输工程学院,湖南 长沙 410075;2.湖南工业大学 电气与信息工程学院,湖南 株洲 412007)

永磁同步电机以其优异性能和固有特点能够满足轨道车辆对动力品质、能耗和控制特性的要求[1-3]。德、法、日等国家已经相继研制出永磁同步电机的牵引传动系统,我国株洲南车时代电气股份有限公司也已完成了地铁车辆永磁同步牵引系统的研制并在沈阳地铁二号线进行了装车试验。永磁同步牵引系统已成为轨道交通牵引传动的未来发展方向[4,5]。然而由于我国幅员辽阔,列车运行跨度大,永磁同步牵引电机易受外部磁场环境和温度变化的影响导致永磁体失磁风险,这将直接导致电机发热和转矩性能变差,甚至造成电机报废,严重影响列车的安全运行[6,7]。因此针对永磁同步牵引电机的失磁进行预防,降低发生失磁的风险,具有重要的意义。

针对永磁同步电机的失磁和磁性能波动问题,国内外许多专家学者进行了广泛深入地研究。文献[8]针对不同工作状态的磁体在交变磁场作用下表面磁感应强度随时间的变化进行了研究,这是从优化磁路结构的电机设计角度出发去降低失磁风险的静态预防方法。文献[9]针对90 kW车用永磁牵引电机,利用有限元仿真方法对永磁体工作点进行了检测,这是一种发生失磁后的离线检测,此时电机很可能已经损坏。因此采用适用的现代控制理论对失磁故障进行在线检测是十分有必要的。……

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