一种永磁同步电机性能退化评估方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种永磁同步电机性能退化评估方法和系统，公开的方法包括步骤S100：采集永磁同步电机正常状态以及永磁同步电机处于不同退化状态下的电机定子电流信号和振动信号；步骤S200：根据步骤S100中电机定子电流信号和振动信号提取电机处于不同状态下电机性能退化特征向量；步骤S300：用步骤S200生成电机性能退化特征向量训练分类支持向量机模型；步骤S400：采集待评估永磁同步电机的电机定子电流信号和振动信号提取电机性能退化特征向量，并利用正常状态下支持向量机模型和预设阈值判断待评估永磁同步电机是否处于正常状态，若处于不正常状态则计算待评估永磁同步电机性能退化指标。能够在电机性能退化的过程中检测或测量到电机性能退化的程度。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机性能退化评估方法和系统
本专利技术涉及一种永磁同步电机
，尤其涉及一种永磁同步电机性能退化评估方法和系统。
技术介绍
永磁同步电机是一种复杂的机电产品，在电机正常运行中其性能的退化往往是因为其元部件性能退化导致的，比如轴承磨损退化，永磁体退磁，绝缘性能老化，转子偏心逐渐增大等，当其性能退化到一定程度就会出现故障和失效，所以永磁同步电机在长期运行过程中发生故障的潜在可能性会相应增加。一旦电机的关键部件发生故障,就可能导致整台设备崩溃停机而影响整个生产进程,造成巨大的经济损失。因此，如果能够在电机性能退化的过程中检测或测量到电机性能退化的程度，那么就可以有针对性地组织生产和电机维修，防止电机异常失效的发生。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种永磁同步电机性能退化评估方法和系统，其能够在电机性能退化的过程中检测或测量到电机性能退化的程度，可以有针对性地组织生产和电机维修，防止电机异常失效的发生。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种永磁同步电机性能退化评估方法，所述方法包括以下步骤：步骤S100：采集永磁同步电机正常状态以及永磁同步电机处于不同退化状态下的电机定子电流信号和振动信号；步骤S200：根据永磁同步电机正常状态以及永磁同步电机处于不同退化状态下的电机定子电流信号和振动信号提取电机处于不同状态下电机性能退化特征向量；步骤S300：用电机处于不同状态下的电机性能退化特征向量分别训练其对应的分类支持向量机模型；步骤S400：采集待评估永磁同步电机的电机定子电流信号和振动信号提取电机性能退化特征向量，并利用永磁同步电机处于正常状态下的支持向量机模型和预设阈值判断待评估永磁同步电机是否处于正常状态，若处于不正常状态则计算待评估永磁同步电机性能退化指标。优选地，步骤S200具体为：步骤S210：将永磁同步电机处于正常状态以及永磁同步电机处于不同退化状态下的电机定子电流信号和振动信号进行经验模态分解，选取每种信号的若干个IMF分量；步骤S220：计算所有IMF分量的能量；步骤S230：将所有IMF分量能量分别进行归一化处理；步骤S240：用不同状态下的归一化IMF分量能量分别构建不同状态下电机性能退化特征向量。优选地，步骤S300具体为：用拉格朗日乘子、高斯核函数和不同状态下电机性能退化特征向量分别训练不同状态下分类支持向量机模型，并得到不同状态下模型超球体，得到每个模型的超球体的球心和半径。优选地，在所述步骤400中具体为：步骤S410：计算处于不同退化状态下永磁同步电机模型超球体球心与正常状态下永磁同步电机模型超球体球心之间的广义距离和相对距离；步骤S420：采集待评估永磁同步电机的电机定子电流信号和振动信号并提取电机性能退化特征向量；步骤S430：计算待评估永磁同步电机的电机性能退化特征向量与不同状态下分类支持向量机模型的超球体球心之间的广义距离和相对距离；步骤S440：判断待评估永磁同步电机的电机性能退化特征向量与正常状态下分类支持向量机模型的超球体球心之间相对距离是否小于预设阈值，若小于则待评估永磁同步电机处于正常状态，反之则进入步骤S450；步骤S450：比较待评估永磁同步电机的电机性能退化特征向量与非正常状态下分类支持向量机模型的超球体球心之间相对距离，进而计算待评估永磁同步电机性能退化指标。优选地，所述步骤S100中永磁同步电机正常状态以及永磁同步电机处于不同退化状态具体为：取5台同种型号的永磁同步电机，其中第1台为全新正常的永磁同步电机，第2台为轴承性能高度退化的永磁同步电机，第3台为永磁体性能高度退化的永磁同步电机，第4台为转子偏心退化的永磁同步电机，第5台为绝缘性能高度退化的永磁同步电机。优选地，所述步骤S100具体为：正常电机运行50分钟，每隔1分钟对定子电流和振动信号进行采样，每次采样持续5秒；其余4台处于不同退化状态永磁同步电机均运行10分钟，每隔12秒对定子电流信号和振动信号进行采样，每次采样持续5秒。优选地，所述振动信号是指振动的位移，速度，加速度信号。优选地，所述步骤S210中选取每种信号的若干个IMF分量具体为选取每种信号的前6个IMF分量。本专利技术还提供了一种永磁同步电机性能退化评估系统，包括信号采集模块、特征提取模块、模型建立模块和性能退化评估模块，其中：信号采集模块，用于采集永磁同步电机正常状态以及永磁同步电机处于不同退化状态下的电机定子电流信号和振动信号发送给特征提取模块；特征提取模块，用于根据信号采集模块发送的电机定子电流信号和振动信号提取不同状态下电机性能退化特征向量，发送给模型建立模块；模型建立模块，用于根据特征提取模块发送的不同状态下电机性能退化特征向量分别训练不同状态下分类支持向量机模型；性能退化评估模块，用于采集待评估永磁同步电机的电机定子电流信号和振动信号提取电机性能退化特征向量，采用模型建立模块的永磁同步电机处于正常状态下的支持向量机模型和预设阈值判断待评估永磁同步电机是否处于正常状态，若处于不正常状态则计算待评估永磁同步电机性能退化指标。该方法和系统能够在电机性能退化的过程中检测或测量到电机性能退化的程度，从而可以有针对性地组织生产和电机维修，防止电机异常失效的发生。附图说明图1为第一种实施方式提供的一种永磁同步电机性能退化评估方法的流程图；图2为第二种实施方式提供的一种永磁同步电机性能退化评估方法的流程图；图3为本专利技术提供的一种永磁同步电机性能退化评估系统的结构框图；图4是本专利技术提供的永磁同步电机性能退化评估系统的信号采集模块示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。参见图1，图1为第一种实施方式提供的一种永磁同步电机性能退化评估方法的流程图。一种永磁同步电机性能退化评估方法，所述方法包括以下步骤：步骤S100：采集永磁同步电机正常状态以及永磁同步电机处于不同退化状态下的电机定子电流信号和振动信号；步骤S200：根据永磁同步电机正常状态以及永磁同步电机处于不同退化状态下的电机定子电流信号和振动信号提取电机处于不同状态下电机性能退化特征向量；步骤S300：用电机处于不同状态下的电机性能退化特征向量分别训练其对应的分类支持向量机模型；步骤S400：采集待评估永磁同步电机的电机定子电流信号和振动信号提取电机性能退化特征向量，并利用永磁同步电机处于正常状态下的支持向量机模型和预设阈值判断待评估永磁同步电机是否处于正常状态，若处于不正常状态则计算待评估永磁同步电机性能退化指标。采集永磁同步电机正常状态以及处于不同退化状态下的电机定子电流信号和振动信号。电机定子电流信号通过电流传感器采集，振动信号通过振动传感器采集。根据采集的电机定子电流信号和振动信号提取电机处于不同状态下电机性能退化特征向量，并用电机处于不同状态下的电机性能退化特征向量分别训练其对应的分类支持向量机模型。采集待评估永磁同步电机的电机定子电流信号和振动信号提取电机性能退化特征向量，并利用利用永磁同步电机处于正常状态下的支持向量机模型和预设阈值判断待评估永磁同步电机是否处于正常状态，若处于不正常状态则计算待评估永磁同步电机性能退化指标。通过永磁同步电机性能退化指标判断电机性能退化的程度。该方法实现了在电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁同步电机性能退化评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S100：采集永磁同步电机正常状态以及永磁同步电机处于不同退化状态下的电机定子电流信号和振动信号；步骤S200：根据永磁同步电机正常状态以及永磁同步电机处于不同退化状态下的电机定子电流信号和振动信号提取电机处于不同状态下电机性能退化特征向量；步骤S300：用电机处于不同状态下的电机性能退化特征向量分别训练其对应的分类支持向量机模型；步骤S400：采集待评估永磁同步电机的电机定子电流信号和振动信号，并提取其电机性能退化特征向量，并利用永磁同步电机处于正常状态下的支持向量机模型和预设阈值判断待评估永磁同步电机是否处于正常状态，若处于不正常状态则计算待评估永磁同步电机性能退化指标。

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机性能退化评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S100：采集永磁同步电机正常状态以及永磁同步电机处于不同退化状态下的电机定子电流信号和振动信号；步骤S200：根据永磁同步电机正常状态以及永磁同步电机处于不同退化状态下的电机定子电流信号和振动信号提取电机处于不同状态下电机性能退化特征向量；步骤S300：用电机处于不同状态下的电机性能退化特征向量分别训练其对应的分类支持向量机模型；步骤S400：采集待评估永磁同步电机的电机定子电流信号和振动信号，并提取其电机性能退化特征向量，并利用永磁同步电机处于正常状态下的支持向量机模型和预设阈值判断待评估永磁同步电机是否处于正常状态，若处于不正常状态则计算待评估永磁同步电机性能退化指标。2.根据权利要求1所述的永磁同步电机性能退化评估方法，其特征在于，步骤S200具体为：步骤S210：将永磁同步电机处于正常状态以及永磁同步电机处于不同退化状态下的电机定子电流信号和振动信号进行经验模态分解，选取每种信号的若干个IMF分量；步骤S220：计算所有IMF分量的能量；步骤S230：将所有IMF分量能量分别进行归一化处理；步骤S240：用不同状态下的归一化IMF分量能量分别构建不同状态下电机性能退化特征向量。3.根据权利要求2所述的永磁同步电机性能退化评估方法，其特征在于，步骤S300具体为：用拉格朗日乘子、高斯核函数和不同状态下电机性能退化特征向量分别训练不同状态下分类支持向量机模型，并得到不同状态下模型超球体，得到每个模型的超球体的球心和半径。4.根据权利要求3所述的永磁同步电机性能退化评估方法，其特征在于，在所述步骤400中具体为：步骤S410：计算处于不同退化状态下永磁同步电机模型超球体球心与正常状态下永磁同步电机模型超球体球心之间的广义距离和相对距离；步骤S420：采集待评估永磁同步电机的电机定子电流信号和振动信号并提取电机性能退化特征向量；步骤S430：计算待评估永磁同步电机的电机性能退化特征向量与不同状态下分类支持向量机模型的超球体球心之间的广义距离和相对距离；步骤S440：判断待评估永磁同步电机的电机性能退化特征向量与正常状态下分类支持向量机模型的超球体球心之间相对距离是否小于预...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁小芳，王浩然，刘琛，刘晋伟，黄国明，史可，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43