دانلود مقاله ترجمه شده تشخیص خطا در ماشین های سنکرون مغناطیس دائم با آنالیز امواج الکترومغناطیسی – 2012 IEEE

روش جدید برای تشخیص خطا در ماشین های سنکرون مغناطیس دائم با آنالیز امواج الکترومغناطیسی

A New Approach to Fault Diagnostics for Permanent Magnet Synchronous Machines Using Electromagnetic Signature Analysis

چکیده

1- مقدمه

2- اصول اجرای کویل چکیده

1- مقدمه

2- اصول اجرای کویل های جستجو

3- انواع خطا در ماشین های PM

الف. گریز از مرکز

ب. مدار کوتاه سیم پیچ آرمیچر

ج. مغناطیس زدایی

4- اصول کار

5- نتایج شبیه سازی

6- تأیید تجربی

7- نتیجه گیری

های جستجو

3- انواع خطا در ماشین های PM

الف. گریز از مرکز

ب. مدار کوتاه سیم پیچ آرمیچر

ج. مغناطیس زدایی

4- اصول کار

5- نتایج شبیه سازی

6- تأیید تجربی

7- نتیجه گیری

چکیده

این مقاله رویکرد جدیدی را برای نظارت بر سلامت و تشخیص خطاهای چندگانه در ماشین های سنکرون مغناطیس دائم با استفاده از اندازه گیری شار مستقیم با کویل جستجو پیشنهاد می کند. برخلاف سایر طیف های مبتنی بر طرح های تشخیص خطا، فقط مؤلفه اصلی بسامد ولتاژ اندازه گیری شده برای تشخیص خطا به کار گرفته شد. بنابراین، عملکرد این طرح پیشنهادی تحت تأثیر سرعت و هارمونیک های غیرثابت که توسط منبع تغذیه معرفی شده، نیست. علاوه بر این، موقعیت خطای اتصال کوتاه حلقه داخلی و جهت گریز از مرکز استاتیک نیز می تواند مشخص شود، که هرگز توسط هیچ طرح دیگری انجام نشده است. علی رغم ماهیت تهاجمی این روش، برای کاربردهای مهم و جدید مانند توربین های بادی دریایی، تکنولوژی ماشین های هیبریدی و کاربردهای نظامی بسیار مناسب است، که در آن تشخیص زودهنگام خطاها اهمیت زیادی دارد. شبیه سازی های دو بعدی با استفاده از روش تحلیل اِلِمان محدود برای تأیید روش پیشنهادی تحت شرایط مختلف عملیاتی ارائه شده است. معرفی تجربی خطای اتصال کوتاه حلقه داخلی، مغناطیس زدایی و گریز از مرکز استاتیک مورد بحث قرار گرفته اند و این طرح پیشنهادی از نظر تجربی برای بررسی کارآمدی آن اجرا شده است.

7- نتیجه گیری
در این مقاله، طرحی جدید برای مدیریت بر سلامت PMSM و تشخیص خطا پیشنهاد شده است. کویل های جستجو در اطراف هر دندانه پیچیده می شوند تا بتوان چگالی/تراکم شار شکاف هوایی را اندازه گرفت. اگرچه این روش تهاجمی است، اما تنها هارمونیک ردیف اول برای شناسای خطا به کار می رود، به طوری که برای هارمونیک-های ناشی از قدرت دستگاه های الکترونیکی ایمن است. مزیت دیگر این روش این است که شرایط باری الزاماً نیازی به تشخیص دقیق خطا ندارند.
شبیه سازی های FEA دو بعدی زمان ناپایدار برای اعتبارسنجی روش پیشنهادی در طول شرایط مختلف عملیاتی موتور پیشنهاد شده اند. خطاهای در نظر گرفته شده در این مطالعه شامل گریز از مرکز استاتیک و دینامیک، مدار اتصال کوتاه حلقه داخلی، مدار اتصال کوتاه فاز به زمین و مغناطیس زدایی یک شکل و جزئی می-شود. نتایج نشان می دهد که تشخیص مغناطیس های خطاهای مختلف آسان است، بنابراین به الگوریتم تشخیص الگوی زمان گیر نیازی نیست. بنابراین، جهت گریز از مرکز و موقعیت حلقه های اتصال کوتاه سیم پیچ می تواند مشخص شود. به علاوه، این روش همچنین می تواند شدت هر خطا را ارزیابی کند، که در کاربردهای مهمی مانند خودروها، هوافضاها و کارهای نظامی از اهمیت بالایی برخوردار است.

Abstract

This paper proposes a novel approach to health monitoring and multifault detection in permanent magnet synchronous machines using direct flux measurement with search coils. Unlike other spectrum-based fault detection schemes, only the fundamental frequency component of the measured voltage is utilized for fault detection. Therefore, the performance of the proposed scheme is not affected by nonstationary speed or harmonics introduced by the power supply. In addition, location of interturn short circuits and direction of static eccentricity can be detected, which have never been done by any other scheme. In spite of the invasive nature of the technique, it is very suitable for mission-critical applications and emerging applications such as off-shore wind turbines, hybrid vehicle technology, and military applications, where early detection of faults is of paramount importance. 2-D simulations using finite element analysis have been presented to validate the proposed method under different operating conditions. Experimental introduction of stator interturn short circuit, demagnetization, and static eccentricity has been discussed, and the proposed scheme is experimentally implemented to examine its effectiveness.

VII. CONCLUSION

In this paper, a novel scheme for PMSM health monitoring and fault diagnosis has been proposed. Search coils are wound around each tooth so that the air-gap flux density can be measured. Although the method is invasive, only the first-order harmonic is used for fault detection so that it is immune to the harmonics induced by power electronic devices. Another benefit of this technique is that the load condition does not necessarily need to be specified for accurate fault diagnosis.

2-D time transient FEA simulations have been presented for the validation of the proposed method over different motor operation conditions. The faults considered in this study include static and dynamic eccentricity, interturn short circuit, phase-toground short circuit, and partial and uniform demagnetization. Results show that the signatures of different faults are easy to identify, so no time-consuming pattern recognition algorithm is required. Furthermore, the direction of eccentricity and the location of winding shorted turns can be found. In addition, this method is also capable of evaluating the severity of each fault, which is of significant importance in mission-critical applications such as automotive, aerospace, and military.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

روش جدید برای تشخیص خطا در ماشین های سنکرون مغناطیس دائم با آنالیز امواج الکترومغناطیسی

A New Approach to Fault Diagnostics for Permanent Magnet Synchronous Machines Using Electromagnetic Signature Analysis