[發明專利]一種雙余度無刷直流電機控制系統可靠度計算方法

有效

• 申請號: 202110725183.3
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113435046B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 付朝陽;劉興邦;劉錚;孫平
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/04
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 劉新瓊

1.一種雙余度無刷直流電機控制系統可靠性計算方法，其特征在于將雙余度無刷直流電機控制系統故障分為繞組故障、永磁體故障、霍爾傳感器故障、控制芯片故障、功率管故障以及軸承故障；依次計算各個元件的失效率λ_p；根據雙余度無刷直流電機控制系統中各個元件的聯結方式，以及每種元件在雙余度無刷直流電機控制系統中的使用數量，并認為各個元件的壽命服從單參數指數分布，由此可以得到各個元件的可靠度R_i；將各個元件的可靠度R_i相乘得到總的可靠度；

所述的繞組、永磁體、霍爾傳感器、控制芯片、功率管以及軸承的失效率計算公式如下：

(1)定子繞組的失效率為：λ_p11＝λ_b1π_E1π_Q1π_K1π_C1

其中，λ_b1為繞組線圈的基本失效率，π_E1為環境系數，π_Q1為質量系數，π_K1為種類系數，π_C1為結構系數；

(2)永磁體的失效率為：λ_P2＝λ_b2π_E2π_Q2

其中，λ_b2為永磁體基本失效率，π_E2為環境系數，π_Q2為質量系數；

(3)單個霍爾傳感器的失效率：λ_P3＝λ_b3π_E3π_Q3π_A3π_K3π_C3π_r3

其中，λ_b3為基本失效率，π_E3為環境系數，π_Q3為質量系數，π_A3為應用系數，π_K3為種類系數，π_C3為結構系數，π_r3為額定功率系數；

(4)控制芯片的失效率為：λ_P4＝π_Q4[C₁π_T4π_V4+(C₂+C_3.)π_E4)]π_L4

其中，π_E4為環境系數，π_Q4為質量系數，π_L4為成熟系數，π_T4為溫度應力系數，π_V4電壓應力系數，C₁及C₂為電路復雜失效率，C_3.為封裝復雜度失效率；

(5)一套控制電路中單只功率管的失效率計算公式為：

其中，λ_b5為功率管基本失效率，π_E5為環境系數，π_Q5為質量系數，π_A5為應用系數，為電壓應力系數，π_r5為產品性能額定值系數，π_C5為結構系數；

(6)單個軸承的失效率λ_z(t)為：

其中，P為滾動軸承承受的當量動載荷，n為軸承轉速；f_Q為表征基本額定動載荷變化而引入的溫度系數，f_p為表征工作中的振動或沖擊引入的載荷系數；m、ε為形狀參數；C為滾動軸承額定動載荷，其值與軸承的溫度和參數有關；

各個元件的可靠度R_i計算公式如下：

(1)雙余度無刷直流電機控制系統中一共兩套繞組采用并聯方式，則繞組可靠度為：

(2)雙余度無刷直流電機控制系統中永磁體可靠度為：

(3)控制系統中共有三只霍爾傳感器串聯在系統中，則傳感器可靠度為：

(4)雙余度無刷直流電機控制系統中共有一只控制芯片，則芯片可靠度為：

(5)根據雙余度電機控制系統單套控制電路中功率管的數量為6只，兩套控制電路之間采用并聯聯結方式，確定所有功率管的可靠度為：

(6)控制系統中軸承數量為2，聯結方式為串聯；工作t小時后總的軸承可靠度為：