一种利用电流特征增强变换对电机进行早期故障检测的方法，其特征在于步骤为： ①实时采集感应式电机的三相电流值ｉ↓［ａ］，ｉ↓［ｂ］，ｉ↓［ｃ］，并根据电流工频ｆ↓［ｅ］计算变换矩阵Ｋ， ＊＊＊ ②通过下式解调后得到扭矩电流ｉ↓［ｑ］和磁化电流ｉ↓［ｄ］： ｉ↓［ｑｄ０］＝Ｋｉ↓［ａｂｃ］ 式中（ｉ↓［ａｂｃ］）↑［Ｔ］＝［ｉ↓［ａ］ｉ↓［ｂ］ｉ↓［ｃ］］（ｉ↓［ｑｄ０］）↑［Ｔ］＝［ｉ↓［ｑ］ｉ↓［ｄ］ｉ↓［０］］； ③将上述步骤中得到的扭矩电流ｉ↓［ｑ］和磁化电流ｉ↓［ｄ］进行快速傅立叶变换后得到精细的电流特征谱图； ④将上述步骤中得到的电流特征谱图与感应式电机的故障特征频率进行比对，确定感应式电机的故障类型。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及到感应式电机故障的无损在线诊断
，特指一种。
技术介绍
现有技术中，常用电流特征分析对三相感应式电机的状态进行监控，并对其常见故障如转子断条、线匝短路、间隙偏心等进行诊断。在该项技术中，传感器获取的感应式电机电流先经数据采集变为数字信号，然后经诊断算法进行分析。常用的分析方法主要是电流信号谱分析，如果存在故障，频谱中就会出现边频分量。通常，边频分量的频率十分接近50Hz工频，但边频分量的幅值远远小于工频分量的幅值，反映故障的边频分量作为小信号将被工频分量及大量噪声所掩盖。如果不去掉工频分量，边频分量的变化就有可能难以检测，进而造成更严重的故障。因此，如何在严重的工频背景下移除工频分量，并提取边频分量，便成为感应式电机电流特征分析的关键问题之一。目前消除或衰减工频分量的方法通常都需要陷波器等硬件处理系统。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题就在于针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种原理简单、操作简便、测试精度高、能在严重工频背景下利用电流特征增强变换提取微弱故障特征分量以对感应式电机进行早期故障检测的方法。 为解决上述技术问题，本专利技术提出的解决方案为一种，其特征在于步骤为 ①实时采集感应式电机的三相电流值ia，ib，ic，并根据电流工频fe计算变换矩阵K； ②通过下式解调后得到扭矩电流iq和磁化电流id iqd0＝Kiabc 式中(iabc)T＝(iqd0)T＝ ③将上述步骤中得到的扭矩电流iq和磁化电流id进行快速傅立叶变换后得到精细的电流特征谱图； ④将上述步骤中得到的电流特征谱图与感应式电机的故障特征频率进行比对，确定感应式电机的故障类型。 所述步骤④用来比对的体现感应式电机转子断条故障的特征频率为 fbrb＝fe(1±2ks) k＝1，2，… 式中，fe为电流工频，s为单位转差率，k为自然数。 所述步骤④用来比对的体现线匝短路故障的特征频率为 n＝1，2，3，…k＝1，3，5，… 式中，fe为电流工频，s为单位转差率，n为自然数，k为正奇数，p为电机极对数。 所述步骤④用来比对的体现间隙偏心故障的特征频率为 式中，fe为电流工频，s为单位转差率，k为自然数，p为电机极对数。 与现有技术相比，本专利技术的优点就在于本专利技术，不再需要使用陷波器等硬件系统；本专利技术可去除定子电流中严重的工频分量，解调出故障特征分量，并且得到的故障特征非常明显；即使在某故障特征频率非常接近电流工频的情况下，本专利技术仍然可以提取出故障特征；在感应式电机负荷较低的情况下，本专利技术仍然可以提取出微弱的故障特征分量，检测出感应式电机的早期故障。 本专利技术方法是一种，其特点是无需增加额外的硬件系统，利用同步参考坐标解调变换，将三相电流解调变换到磁—扭矩电流等价空间，并用解调后获得的两个磁-扭矩电流的谱特征检测感应式电机早期故障，该方法为解决感应式电机电流特征分析中严重工频背景下故障特征分量难以提取的关键问题，提供了一种新的有效的技术手段。 附图说明 图1是感应式电机中所有电流变量的三角关系示意图； 图2是本专利技术故障检测方法的流程示意图； 图3是在假设感应式电机恒定满负荷及转速为1416r/min下进行仿真时，获得的感应式电机转子断条情况下三相电流信号图； 图4是三相电流信号解调变换得到的M-T信号磁化电流分量图； 图5是M-T信号磁化电流分量经快速傅立叶变换后的谱图； 图6-1是无负荷下健康转子去除趋势后磁化电流分量图； 图6-2是图6-1中信号经快速傅立叶变换后的谱图； 图6-3是无负荷下断条转子去除趋势后磁化电流分量图； 图6-4是图6-3中信号经快速傅立叶变换后的谱图； 图7-1是25％负荷下健康转子去除趋势后磁化电流分量图； 图7-2是图7-1中信号经快速傅立叶变换后的谱图； 图7-3是25％负荷下断条转子去除趋势后磁化电流分量图； 图7-4是图7-3中信号经快速傅立叶变换后的谱图； 图8-1是50％负荷下健康转子去除趋势后磁化电流分量图； 图8-2是图8-1中信号经快速傅立叶变换后的谱图； 图8-3是50％负荷下断条转子去除趋势后磁化电流分量图； 图8-4是图8-3中信号经快速傅立叶变换后的谱图； 图9-1是75％负荷下健康转子去除趋势后磁化电流分量图； 图9-2是图9-1中信号经快速傅立叶变换后的谱图； 图9-3是75％负荷下断条转子去除趋势后磁化电流分量图； 图9-4是图9-3中信号经快速傅立叶变换后的谱图； 图10-1是100％负荷下健康转子去除趋势后磁化电流分量图； 图10-2是图10-1中信号经快速傅立叶变换后的谱图； 图10-3是100％负荷下断条转子去除趋势后磁化电流分量图； 图10-4是图10-3中信号经快速傅立叶变换后的谱图。 具体实施例方式 以下将结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。 参见图2所示，本专利技术方法是一种，其步骤为 ①实时采集感应式电机的三相电流值ia，ib，ic，并根据电流工频fe计算变换矩阵K， ②通过下式解调后得到扭矩电流iq和磁化电流id iqd0＝Kiabc 式中，(iabc)T＝，(iqd0)T＝，iqd0表示一个由iq，id，i0三个元素构成的列向量，(iqd0)T表示iqd0的转置，T表示向量转置，i0是独立于fe的零变量； ③将上述步骤中得到的扭矩电流iq和磁化电流id进行快速傅立叶变换(FFT)后得到精细的电流特征谱图； ④将上述步骤中得到的电流特征谱图与感应式电机的故障特征频率进行比对，确定感应式电机的故障类型。 在本专利技术上述方法的原理中，感应式电机中所有电流变量的三角关系如图1所示，据此可得到以下公式 ia＝iqcos2πfe t+idsin2πfet (1) 也就是 式中，ia，ib，ic为实际三相电流变量，iq，id为变换得到的电流变量，W为变换矩阵，fe为电流工频，t为从该检测方法启动算起的电机运行时间变量。 众所周知，实际三相电流ia，ib，ic可直接测量，但id，id不可能直接测量，仅能由ia，ib，ic估计。当测量出ia，ib，ic之后，根据上式的逆变换，如下式所示，可获得iq，id。 式中，W+是W的伪逆。 根据Paul C.Krause等的理论，有一个同步参考坐标变换框架可实现三相稳态电流变量向任意参考坐标的变换。把同步参考坐标变换框架与上面的两个公式结合起来，上面解调变换过程可描述如下 iqd0＝Kiabc (6) 式中 (iabc)T＝ (iqd0)T＝ abc参考坐标系变量ia，ib和ic中的特征分量被工频分量所调制，按照上面的同步参考坐标解调变换公式(6)，可将特征分量从ia，ib，ic解调变换到qd0参考坐标系变量iq，id中，也就是说，在iq，id中，工频分量被解调而消除了。因此，通过分析qd0分量可以比abc分量更好的检测早期故障，这也正是本专利技术的核心所在。三相电流信号经同步参考坐标解调变换得到的iq，id分别称为扭矩本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用电流特征增强变换对电机进行早期故障检测的方法，其特征在于步骤为： ①实时采集感应式电机的三相电流值ｉ↓［ａ］，ｉ↓［ｂ］，ｉ↓［ｃ］，并根据电流工频ｆ↓［ｅ］计算变换矩阵Ｋ， ＊＊＊ ②通过下式解调后得到扭矩电流ｉ↓［ｑ］和磁化电流ｉ↓［ｄ］： ｉ↓［ｑｄ０］＝Ｋｉ↓［ａｂｃ］ 式中（ｉ↓［ａｂｃ］）↑［Ｔ］＝［ｉ↓［ａ］ｉ↓［ｂ］ｉ↓［ｃ］］（ｉ↓［ｑｄ０］）↑［Ｔ］＝［ｉ↓［ｑ］ｉ↓［ｄ］ｉ↓［０］］； ③将上述步骤中得到的扭矩电流ｉ↓［ｑ］和磁化电流ｉ↓［ｄ］进行快速傅立叶变换后得到精细的电流特征谱图； ④将上述步骤中得到的电流特征谱图与感应式电机的故障特征频率进行比对，确定感应式电机的故障类型。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡茑庆，秦国军，夏鲁瑞，陈敏，胡雷，潘中银，程哲，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：43
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。