基于滑模增强载波决策的电力轨道交通永磁同步电机老化多故障诊断策略

《eTransportation》：Multi-fault diagnosis strategy based on sliding mode enhanced carrier decision of the aging IPMSM for the electric rail transit

本文提出了一种创新的基于滑模增强载波决策（SMECD）的多故障诊断策略（MFDS），用于电力轨道交通牵引驱动系统（TDS）核心部件——内置式永磁同步电机（IPMSM）的老化故障定位。该策略无需额外观测器或传感器，直接利用现有滑模控制（SMT）信号作为故障增强载波，实现了轻量化、易部署的全生命周期预测性维护，显著提升了轨道交通运营的安全性与可靠性。

　　

亮点

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  • 建立了一个老化故障注入模型（AFIM），以全面表征列车长期运行下关键电气参数的退化。该AFIM反映了电力轨道交通中IPMSM的使用老化机制。
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  • 将牵引驱动系统（TDS）原有的滑模技术（SMT）信号构建为故障增强载波信号，用于老化特征提取。这种独特的特征提取确保了与轨道交通系统现有牵引控制架构的兼容性，无需额外硬件或过多监控模块集成即可增强MFDS的可部署性。
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  • MFDS在列车状态监测平台上得到验证。实验结果表明，所提出的策略能够精确定位各种老化故障。这表明该策略能够在IPMSM性能退化后为列车提供精确的预测性维护指导，有效提升列车运行的安全性和可靠性。

结论

电力轨道交通的运行安全性和可靠性在很大程度上取决于牵引驱动系统（TDS）中内置式永磁同步电机（IPMSM）的健康状况。然而，现有诊断方法的局限性阻碍了轨道交通系统从传统的被动维护向预测性维护的转变。本文提出了一种用于电力轨道交通的、基于滑模增强载波决策（SMECD）的老化IPMSM多故障诊断策略（MFDS），部分解决了现有方法的不足。该策略重构了控制信号...