【摘要】：自上個世紀(jì)80年代以來,隨著電力電子技術(shù)等的突飛猛進(jìn)發(fā)展,船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的發(fā)展大大加快,應(yīng)用前景較好。船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)要求推進(jìn)電機(jī)可以驅(qū)動較重的負(fù)載且具有較高的可靠性,因此本文選取十五相感應(yīng)電機(jī),其相比于傳統(tǒng)的三相電機(jī),其轉(zhuǎn)矩脈動小,功率密度高,可以實(shí)現(xiàn)低壓大功率驅(qū)動,可以滿足船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)對于推進(jìn)電機(jī)的要求。船舶十五相電機(jī)推進(jìn)裝置由十五相逆變器、十五相感應(yīng)電機(jī)及螺旋槳負(fù)載構(gòu)成,其正常工作關(guān)系到全船的安全運(yùn)行,因此船舶十五相電機(jī)推進(jìn)裝置故障診斷工作非常具有現(xiàn)實(shí)意義。本文在課題研究過程中對以下幾個方面進(jìn)行了深入研究:(1)對船舶十五相電機(jī)推進(jìn)裝置的組成結(jié)構(gòu)與工作原理進(jìn)行研究,利用Matlab/Simulink對船舶十五相電機(jī)推進(jìn)裝置進(jìn)行建模,模擬船舶在各種不同工況運(yùn)行時船舶十五相電機(jī)推進(jìn)裝置的運(yùn)行情況。(2)對船舶十五相電機(jī)推進(jìn)裝置可能出現(xiàn)的主要故障進(jìn)行機(jī)理與故障特征研究,對船舶十五相電機(jī)推進(jìn)裝置的幾種主要故障建立Matlab/Simulink模型,選擇合適的故障特征,根據(jù)所選擇的故障特征,編寫不同故障的診斷規(guī)則。(3)對恰當(dāng)?shù)墓收咸卣餍盘栠M(jìn)行故障特征的提取,本文對比了快速傅立葉變換(FFT)、小波包分解、希爾伯特-黃變換(HHT)三種故障特征提取方法,最終采用了希爾伯特-黃變換的方法提取故障特征。(4)建立船舶十五相電機(jī)推進(jìn)裝置的模糊故障樹,對其進(jìn)行定性分析與定量分析,分析造成船舶十五相電機(jī)推進(jìn)裝置故障的主要原因,計(jì)算各故障原因的模糊概率與模糊重要度,以便逐項(xiàng)查找準(zhǔn)確的故障原因。(5)基于LabVIEW對船舶十五相電機(jī)推進(jìn)裝置的故障診斷進(jìn)行實(shí)現(xiàn),使用了傳感器和采集板卡進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集與傳輸,設(shè)計(jì)故障診斷軟件界面,對船舶十五相電機(jī)推進(jìn)裝置進(jìn)行故障診斷并對故障原因進(jìn)行解釋,結(jié)合數(shù)據(jù)庫進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的保存與查詢。驗(yàn)證了船舶十五相電機(jī)推進(jìn)裝置故障診斷的可行性。
【圖文】：

每套繞組各有五相繞組組成。十五相感應(yīng)電動機(jī)定子繞組位置分布如圖2.1 所示，三套繞組之間相差 12°電角度，每套繞組由五相繞組構(gòu)成，每相繞組之間相差 72°電角度。在建立十五相感應(yīng)電動機(jī)數(shù)學(xué)模型時，，為了簡化建模過程，便于分析，通常進(jìn)行如下假設(shè)[18-20]（1）十五相感應(yīng)電動機(jī)定轉(zhuǎn)子間氣隙磁動勢按正弦規(guī)律分布且空間諧波對其的影響忽略不計(jì)；（2）忽略鐵磁材料的磁路飽和、磁滯現(xiàn)象，定、轉(zhuǎn)子繞組間的互感及其各自的自感不受其他條件影響；（3）忽略定、轉(zhuǎn)子繞組的鐵芯損耗；（4）定子繞組采用三套相互獨(dú)立的五相繞組構(gòu)成，各相繞組的結(jié)構(gòu)完全相同；（5）電機(jī)參數(shù)不受外界環(huán)境影響。多相感應(yīng)電動機(jī)大多是由鼠籠型與繞線型組成。本文所分析的十五相感應(yīng)電動機(jī)為鼠籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，需要將轉(zhuǎn)子上的各個參數(shù)進(jìn)行折算。經(jīng)過等效與折算，使轉(zhuǎn)子與定子具有相同的級數(shù)和繞組匝數(shù)，即將轉(zhuǎn)子繞組等效成十五組阻抗電路。由此得到的十五相感應(yīng)電動機(jī)物理模型如圖 2.2 所示。圖 2.1 定子繞組位置分布 圖 2.2 十五相感應(yīng)電動機(jī)簡化物理模型

每套繞組各有五相繞組組成。十五相感應(yīng)電動機(jī)定子繞組位置分布如.1 所示，三套繞組之間相差 12°電角度，每套繞組由五相繞組構(gòu)成，每相繞組之間 72°電角度。在建立十五相感應(yīng)電動機(jī)數(shù)學(xué)模型時，為了簡化建模過程，便于分常進(jìn)行如下假設(shè)[18-20]1）十五相感應(yīng)電動機(jī)定轉(zhuǎn)子間氣隙磁動勢按正弦規(guī)律分布且空間諧波對其的影響不計(jì)；2）忽略鐵磁材料的磁路飽和、磁滯現(xiàn)象，定、轉(zhuǎn)子繞組間的互感及其各自的自感其他條件影響；3）忽略定、轉(zhuǎn)子繞組的鐵芯損耗；4）定子繞組采用三套相互獨(dú)立的五相繞組構(gòu)成，各相繞組的結(jié)構(gòu)完全相同；5）電機(jī)參數(shù)不受外界環(huán)境影響。多相感應(yīng)電動機(jī)大多是由鼠籠型與繞線型組成。本文所分析的十五相感應(yīng)電動機(jī)籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，需要將轉(zhuǎn)子上的各個參數(shù)進(jìn)行折算。經(jīng)過等效與折算，使轉(zhuǎn)子與定有相同的級數(shù)和繞組匝數(shù)，即將轉(zhuǎn)子繞組等效成十五組阻抗電路。由此得到的十五應(yīng)電動機(jī)物理模型如圖 2.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U672

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2650854