مدلسازي و تشخيص خطاي موتور آهنرباي دائم شار محوري با استفاده از مدار معادل مغناطيسي و مدل ARX

Modeling and Fault Detection of an Axial Flux Permanent Magnet Motor Using Magnetic Equivalent Circuit and ARX Model

برای مدلسازی و تشخيص خطای ماشين های الكتريكی، روش های گوناگونی ارائه شده است. اهداف مورد نظر در اين روش ها دستيابی به سرعت و دقت بيشتر می باشد. مدلسازی با استفاده از روش مدار معادل مغناطيسی يكی از اين روش هاست كه در اين مقاله برای مدلسازی و در نهايت تشخيص خطای يك ماشين شار محوری آهنربای دائم مورد استفاده قرار گرفته است. اين مقاله از دو بخش مجزا تشكيل شده و در حقيقت تركيب دو زمينه ی كاری متفاوت، يعنی مدلسازی ماشين های الكتريكی و مبحث شناسايی سيستم هاست. در ابتدا ويژگی ها و ساختار موتور معرفی می گردد. تحليل بيشتر شامل تعيين ولتاژ Back-EMF با استفاده از روش مدار معادل مغناطيسی می باشد. تشخيص ديا-مغناطيس شدن آهنرباها با بهره گيری از آناليز فوريه ی ولتاژ Back-EMF انجام شده و در گام بعدی يك مدل ARX برای تحليل و شناسايی پارامترهای سيستم در حالت سالم و خطادار، به كار گرفته شده است. برای تعيين ديامغناطيس شدن آهنربا دو روش ارائه می گردد. مدل اول شار توليد شده توسط آهنربا را با توجه به ولتاژ Back-EMF پيش بينی می كند در حالی كه مدل دوم، درصد نقص در آهنربا را تعيين می-نمايد. ميزان اعتبار هريك از مدل ها، با استفاده از مجموعه ی داده های اعتبارسنجی مشخص شده است. مدل اول كه ميزان شار توليدی را تعيين می كند دقتی در حدود 82 درصد دارد و مدل دوم نيز تعيين درصد خطای آهنربا را با دقت 92 درصد انجام می دهد؛ به اين ترتيب دقت مطلوبی در تعيين ميزان و درصد افت شار قطب های آهنربايی به دست می آيد.

Investigations on modeling methods and fault detection for electrical machines have lead to different paths. The speed of the method combined with the accuracy achieved, are the goals which are being followed. Magnetic Equivalent Circuit Modeling of the Electrical Machines is one of the proposed methods and has been used for modeling of an Axial Flux Permanent Magnet Motor in this paper. The motor structure and feature are introduced. Further analysis includes determination of the Back-EMF Voltage using Magnetic Circuit Model. Detection of magnets demagnetization is established by Fourier analysis of the Back-EMF voltage. An ARX model is then fitted into the extracted input-output frequency data. Two approaches have been followed to detect PM defections. The first model will predict the generated flux of the defected PM with according to the Back-EMF voltage while the second will detect the percentage of the defection with the help of Back-EMF Fourier analysis