This paper presents a reliability evaluation method of switched reluctance motor drive system based on Bayesian network. Firstly, the failure criteria are established according to the actual functional requirements of the motor drive system in application occasions. Then, the failure states of the system under various component faults are obtained by simulation and theoretical analysis of matlab/Simulink, and then the reliability evaluation model of the system Bayesian network is established. At last, the failure rate of the system is obtained according to the causal reasoning of the Bayesian network. Then the reliability function and the average working time before the failure are obtained. The quantitative evaluation of the reliability of the switched reluctance motor drive system is realized. At the same time, according to the backward reasoning of the Bayesian network, the weak links in the system can be found. Reliability optimization design of switched reluctance motor drive system points out the direction and has certain engineering practical value.
【技术实现步骤摘要】
基于贝叶斯网络的开关磁阻电机驱动系统可靠性评估方法
本专利技术涉及一种开关磁阻电机驱动系统的可靠性定量评估方法,尤其适用于各种结构、各种相数、不同功率的开关磁阻电机驱动系统。
技术介绍
开关磁阻电机的突出特点是定、转子均为凸极结构,转子上没有绕组和永磁体,具有结构简单、坚固,故障容错性能好,效率高,起动转矩大,制造成本低等一系列优点,因此广泛地应用于高速、高温、潮湿、粉尘等恶劣环境下的工作场合,因而极易发生开关磁阻电机驱动系统故障,可能会造成系统停机或者生命财产损失,故需要针对开关磁阻电机驱动系统进行可靠性定量评估,获取系统可靠度函数,预计系统组件的寿命周期,及时更换和维修关键部件,避免系统发生严重故障,同时为系统可靠性设计提供参考依据,改善器件选型方案,优化系统的可靠性分配布局,充分发挥冗余结构的设计效果,为系统的薄弱环节进行针对性的故障诊断和容错控制,降低功率变换器发生故障的概率,进一步提高系统的可靠性。目前,常用的可靠性评估方法主要有元器件计数法、可靠性框图法以及马尔科夫建模法。其中,元器件计数法和可靠性框图法建模简单、求解快速,但是没有考虑开关磁阻电机驱动系统的故障容错能力,得到的系统可靠性与实际的可靠性有较大偏差。马尔科夫建模法虽然考虑了系统的故障容错能力,但是建模过于复杂,状态数过多,严重影响了模型求解的快速性。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有可靠性定量评估方法中存在的问题,提出一种基于贝叶斯网络的开关磁阻电机驱动系统可靠性评估方法。本专利技术提出的基于贝叶斯网络的开关磁阻电机系统功率变换器的可靠性评估方法:开关磁阻电机驱动系统主要由四个 ...
【技术保护点】
1.基于贝叶斯网络的开关磁阻电机驱动系统可靠性评估方法,其特征在于:开关磁阻电机驱动系统主要由四个部分构成:功率变换器、开关磁阻电机本体、检测单元和控制器;通过电机驱动系统故障历史数据、维修记录和操作指导手册可知:功率变换器容易发生的故障包括母线电容开路(OC)、母线电容短路(SC)、斩波管开路(OUM)、斩波管短路(SUM)、位置管开路(OLM)、位置管短路(SLM)、二极管开路(OD)、二级管短路(SD);电机本体容易发生的故障包括绕组开路(OW)、绕组短路(SW);检测单元容易发生的故障包括位置传感器故障(PSF)、电流传感器故障(CSF);控制器容易发生的故障包括硬件故障(HWF)、软件故障(SWF);由于开关磁阻电机驱动系统具有一定的容错能力,在一些故障条件下仍可以容错运行,根据不同应用场合对电机驱动系统的功能需求,可以制定不同的系统失效判定标准,本文对开关磁阻电机驱动系统的性能要求主要集中在电机转速n和相电流峰值ip两个方面,定义系统在正常工作状态下的性能指标:
【技术特征摘要】
1.基于贝叶斯网络的开关磁阻电机驱动系统可靠性评估方法,其特征在于:开关磁阻电机驱动系统主要由四个部分构成:功率变换器、开关磁阻电机本体、检测单元和控制器;通过电机驱动系统故障历史数据、维修记录和操作指导手册可知:功率变换器容易发生的故障包括母线电容开路(OC)、母线电容短路(SC)、斩波管开路(OUM)、斩波管短路(SUM)、位置管开路(OLM)、位置管短路(SLM)、二极管开路(OD)、二级管短路(SD);电机本体容易发生的故障包括绕组开路(OW)、绕组短路(SW);检测单元容易发生的故障包括位置传感器故障(PSF)、电流传感器故障(CSF);控制器容易发生的故障包括硬件故障(HWF)、软件故障(SWF);由于开关磁阻电机驱动系统具有一定的容错能力,在一些故障条件下仍可以容错运行,根据不同应用场合对电机驱动系统的功能需求,可以制定不同的系统失效判定标准,本文对开关磁阻电机驱动系统的性能要求主要集中在电机转速n和相电流峰值ip两个方面,定义系统在正常工作状态下的性能指标:其中,Ne表示给定转速,Iref表示开关磁阻电机在电流斩波控制下的参考电流,本文以此性能指标作为系统失效判定标准;当系统运行过程中发生故障,电机转速超出给定转速5%的范围时,或者绕组相电流峰值超出2倍参考电流值时,就认为系统已经无法完成正常功能,进入失效状态,即该故障类型能够导致系统失效;另外,当一级故障发生并未导致系统失效时,就需要考虑二级故障发生的情况;在电机驱动系统的实际应用中,即便系统发生的一级故障不会直接导致系统失效,管理者也不允许系统长期处于带故障运行状态,而是尽快进行系统维护和更换元件,避免发生进一步的故障;因此,本文只考虑到二级故障来适当简化故障分析过程,不再考虑更多级的故障情况;本文利用开关磁阻电机...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈昊,董锋,徐帅,杨剑,崔思航,
申请(专利权)人:中国矿业大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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