贺昌权，包广清（兰州理工大学电气工程与信息工程学院，兰州730050）

摘要：针对无刷直流电动机逆变器功率管短路及开路故障，文中采用小波变换对电机转速信号进行

时间一频率域分析，并结合傅里叶变换进行对比研究。仿真结果表明小波变换能有效地实现逆变器的故障检测。

关键词：无刷直流电机；逆变器；故障检测；小波变换；傅里叶变换

中图分类号：TM36 +1; TP277    文献标志码：A    文章编号：1001-6848( 2010) 01-0074-04

               

O引  言

    逆变器供电的无剧直流电动机驱动系统具有运行性能优良、节能效果显著等优点，广泛应用于工业、商业、航空、军事等领域。然而在实际应用过程中，驱动系统的电动机、逆变器及其控制电路是最易发生故障的薄弱环节，其可靠性问题始终没有得到充分鳞决。其中，功率半导体器件是驱动系统中最易发生故障的薄弱环节，其故障率约占整个系统故障的百分之八十二点五[^1]。

    功率变换器故障将影响电机的供电质量，使电动机在非平衡电源状态下工作，不但降低电机使用寿命，还造成驱动系统整体工作性能恶化。这在一般场合会影响生产的正常进行，带来经济损失，而在航空、军事等重要场合，将造成灾难性后果。为了及时了解电动机工作状态并有效防止逆变器故障对电动机的损坏，对电动机驱动系统的故障检测显得至关重要。文献[1]中通过卡尔曼滤波方法对变频调速系统基本正序对称分量的实时在线估计来实现逆变器故障的实时在线检测。但是，卡尔曼滤波的不足是需要知道系统的状态模型、量测模型和噪声模型，且越精确越好。文献[5]中采用傅里叶变换来实现逆变器的故障检测，但是在实际信号采集中，很难实现整周期采样，以至在信号处理时容易出现谱泄露问题，从而影响傅里叶变换的准确性。本文采用小波变换对电机定子电流分析，实现逆变器的故障检测，克服了文献[1]需要建立精确数学模型和文献[5]

霈要整周期采样的缺陷，实验证明小波变换能起到比较好的检测故障的作用。

   小波( Wavelet)，即小区域的波，是一种特殊的长度有限、平均值为0的波形^[2]。

   小波函数的确切定义为：设Ψ(t)为一平方可积函数，即   ，若其傅里叶变换Ψ(ω)满足条件：

 

  则称V(t)为一个基本小波或小波母函数，我们称式(1)为小波函数的可容许条件。将母函数Ψ(t)

伸缩和平移之后得到的函数族称为分析小波。其连续小波基函数形式为

                 

式中， ,a为伸缩因子，τ为平移因子，我们称Ψ_aτ(t)为依赖于参数a，τ的小波基函数。

对任一函数，连续小波变换定义为   

连续小波逆变换为

 

其离散小波基函数形式为