一种新型的笼型异步电动机转子故障在线监测和诊断方法

本文在分析了扩展的Park’s矢量方法的原理和不足的基础上 ,提出了一种通过将异步电动机定子三相电流从静止的 (a、b、c)坐标系转换至同步旋转的 (dc、qc)坐标系后 ,在新坐标系中对电流分量进行频谱分析以提取故障特征和进行诊断的有效方法。文章叙述了这种方法的原理 ,并与扩展的Park’s矢量方法进行了比较。该方法物理意义明确 ,对于复合型故障 ,更加有效可靠。理论分析和试验均证明了该方法的有效性。     

提取异步电动机轴承故障的电气特征量新方法

异步电动机轴承故障时会引起电动机的磁场变化,导致定子电流发生变化。为提取异步电动机轴承故障时的电气特征量,利用EMD解析法以及对应的Hilbert变换,对异步电动机轴承故障时的单相功率频谱进行分析,解决了定子电流中故障分量被基波分量淹没的难题。     

流体类负载下的异步交流电动机速度反推控制

针对流体类负载的特点,提出一种基于非线性控制策略的反推控制,实现了速度闭环控制.根据异步电动机在按转子磁场定向的M-T旋转坐标系上的数学模型和矢量控制原理,得出定子励磁电流分量、定子转矩电流分量和电机转速的方程,并以这三个方程为基础,结合反推控制原理,设计出了速度反推控制算法.通过MATLAB仿真看出,使用该控制算法可以很好的实现跟踪给定速度,使流体类负载有很好的稳定性能.     

基于矢量空间最小励磁电流的电机节能研究

文中提出一种基于矢量空间的最小励磁电流的变频调速系统节能控制方案；对异步电动机矢量控制系统取得定子电流最小值的原理进行了证明；针对异步电机轻载运行进行基于矢量空间的最小励磁电流法仿真实验。理论分析与仿真实验表明，该节能控制方案不增加系统硬件成本，根据电动机的负载状态对励磁电流进行调节，使定子电流达到最小值，从而达到节能的目的。当负载率为14%时，节能率可达9%。实验结果表明本文控制方案不仅能使中小功率异步电动机轻载运行时节能，还使其电磁转矩振荡减小。     

三相异步电机矢量控制的研究

在异步电动机数学模型的基础上,讨论了矢量控制理论及其解耦性质.将异步电动机三相静止坐标系下的电压方程、磁链方程、转矩方程分别变换到两相同步旋转坐标系下.通过转子磁场定向技术,使定子绕组电流的转矩分量和磁场分量得到解耦,使得异步电机类似于直流电机的控制方法得以实现,从而,异步电机的调速性能大大提高.根据异步电机的磁链开环矢量的控制原理,采用Simulink自带的小模块自行搭建了矢量控制系统的仿真模型.     

流体类负载下的异步电动机速度反推控制研究

针对流体类负载的特点,提出一种基于非线性控制策略的反推控制,实现了速度闭环控制。根据异步电动机在按转子磁场定向的M-T旋转坐标系上的数学模型和矢量控制原理,得出了定子励磁电流分量、定子转矩电流分量和电机转速的方程,并以这三个方程为基础,结合反推控制原理,设计出了速度反推控制算法。通过MATLAB仿真看出,使用该控制算法可以很好地实现跟踪给定速度,使流体类负载有很好的稳定性能。     

以电流矢量为目标的永磁同步电机定子电流动态预测

提出一种以电流矢量为目标的永磁同步电机(PMSM)定子电流动态预测方法。通过研究αβ静止坐标系下PMSM定子电流矢量动态响应,得出电流矢量变化的三个作用分量,并在离散周期上,利用泰勒级数对每个分量截断近似,进而得到PMSM定子电流矢量的动态预测方法。对方法中各个分量的近似误差进行了分析,同时为参数选择和应用条件提供了理论依据。最后,利用实验验证了预测方法的准确性。     

通用变频器采用矢量控制方式时应注意事项

一般类型的通用变频器,其控制方式是建立在异步电动机稳态数学模型基础上的,动态性能不高。在动态性能要求高的场合,常采用矢量控制方式。异步电动机的矢量控制就是仿照直流电动机的控制方式,把定子电流的磁场分量和转矩分量解耦,分别加以控制。在应用于化工厂电动机变频调速中     

异步电动机转子参数的在线辨识方法

异步电动机转子电阻的实时变化影响着矢量控制算法的精度。为了解决这一问题，参数离线测定已被应用于异步电动机控制装置中。文章研究了一种利用扩展卡尔曼滤波的算法，仅需定子电压、电流α、β轴分量和转速即可实现对异步电动机转子电阻的在线辨识。     

异步电动机定子故障检测新算法

为了提高异步电动机定子故障检测的可靠性,提出了计及转子故障时的异步电动机定子故障检测新算法.进行了定子绕组匝间短路与转子断条故障瞬态仿真并对仿真结果做了分析,指出:转子故障将导致定子电流出现(1±2 s)f1频率分量(s为转差率,f1^为供电频率),并使常规的定子电流负序分量算法准确性降低,而定子电流负序分量恰恰是定子故障特征量之一,因此转子故障将影响定子故障检测的可靠性,甚至导致故障误判.提出了计及转子故障时的定子故障检测新算法,其关键在于:预先采用频谱分析与校正、自适应滤波技术滤除来源于转子故障的定子电流(1±2s)f1频率分量.大量仿真与实验结果表明,该算法在转子正常或故障2种情况下均可准确计算定子电流负序分量.     

基于小波包变换和高阶累积量的电弧故障识别方法

当低压配电系统接入混合负载或在支路中出现电弧故障时,电弧故障识别难度大幅提升。针对此类电弧故障,提出一种基于小波包变换与高阶累积量相结合的电弧故障识别方法。首先采集不同负载、支路电弧故障下的电压、电流数据,建立电弧故障波形数据库;然后利用小波包变换对电弧电流信号进行分析,通过对多种试验数据进行分析,确定了通用电弧特征频带,对电弧电流波形进行重构作为电弧特征信号;通过分析故障电弧特征信号的4阶累积量值,提出了一种能够在时域中识别电弧故障的判据。该判据可以准确、快速地识别单一负载、混合负载以及支路电弧等情况下的电弧故障,且能够较为准确地检测电弧故障发生的时刻,为复杂电弧故障识别及起弧时刻的研究提供参考。     

参数不对称同塔四回输电线的零序四分量法及故障分析

同塔四回输电线路大量存在阻抗参数的不对称性。为了完全解耦参数不对称的阻抗矩阵,提高同塔四回输电线路的故障分析精度,需引入新型的相模变换方法。为此,参考已有相模变换的解耦思路,提出零序四分量法。该方法保持各回线的正、负序量不变,仅在零序中单独引入一个同向量和三个带修正系数的环流量,从而完成矩阵的完全解耦。零序四分量法可分别应用于同电压等级和跨电压等级的参数不对称同塔四回线系统的故障分析。由序分量定义与故障边界条件可得各故障复合序网。仿真结果证明了零序四分量法所得故障分析结果的正确性。     

四相整流电路故障的参考模型诊断算法

四相整流器是一种新型的整流电路,较之传统的三相整流有多方面的技术优势,但目前还没有专门应用于该电路的故障检测、分析系统。针对四相整流电路中常见的晶闸管断路故障。提出了应用参考模型法结合快速傅立叶变换和小波包变换的分析方法,并以此设计了相应的元器件故障诊断系统,在仿真中对其进行了验证。     

包头地区规划电网的暂态稳定性分析

随着包头地区电网500 kV网架的建设,包头将形成以500 kV为主网架、220 kV分区供电的网架结构。结合包头地区电网规划,对地区未来网架的暂态稳定性进行分析,发现在古城变电站220 kV母线三相短路故障、兴城双回220 kV线路故障、达旗—滨河双回220 kV线路故障时,系统存在暂态稳定问题;通过采取切机、联切负荷措施后,系统可恢复稳定运行。另外,针对威俊变电站与500 kV主网架联系比较薄弱的问题,提出了对包头地区东部网架结构改造方案。     

Diagnosis of rotor asymmetries in induction motors based on the transient extraction of fault components using filtering techniques

The aim of this paper is to present and validate a methodology for diagnosing rotor asymmetries in cage motors, based on the analysis of the stator startup current. The method consists of the extraction of a harmonic component introduced by this fault – the left sideband component – from the stator startup current. Two alternative techniques developed by different research groups are proposed for the transient extraction of this component; the digital low-pass filtering (DLPF) and the discrete wavelet transform (DWT). Both approaches are applied to three different industrial motors ranging from 1.1 to 450 kW. A detailed explanation of the physical basis of the method and comments related to the application scope of the approach are also given. The results show the robustness of both approaches for the reliable diagnosis of the fault and suggest a clear potentiality for extending the methodology to the detection of other types of faults introducing components dependant on the slip.     

希尔伯特变换在电机故障诊断中的应用

电机的许多故障信息是以调制的形式存在于所监测的电气信号及振动信号之中,如果借助于希尔伯特变换对这些信号进行解调处理,就能方便地获得故障特征信息,以确定电机所发生的故障类别,考虑到监测信号存在有各种噪声与干扰,须对监测信号作预处理以提高信噪比。文中介绍了希尔伯特变换的解调原理以及用ＦＦＴ子程序实现解调的步骤,通过对调制信号作谱分析,以其频谱中是否存在某种故障的特征频率分量来诊断有无该种故障,实验结果     

基于递推主元分析法的汽车衡称重 传感器零点故障检测方法

汽车衡称重传感器零点故障是一种典型的微小故障,不易在线检测,利用递推主元分析(RPCA)与四类故障检测指标相结合的方法,提出一种汽车衡称重传感器零点故障在线检测方法。该方法首先利用基于秩1修正的主元递推算法在线更新主元模型,然后利用Hotelling’s T~2统计量、平方预测误差(SPE)统计量、Hawkins T_H~2统计量、主元相关变量残差(PVR)统计量及其控制限构建故障综合评判方法,最终完成称重传感器零点故障及微小故障在线检测。实验表明,采用这种基于递推主元分析和综合评判方法的称重传感器,零点故障检测准确率比传统方法(即仅采用T~2、T_H~2、SPE、PVR任何一类统计量进行判别),提高了一个数量级,证实了该方法的有效性。     

串联型电压跌落补偿器离散双矢量控制方法

在建立串联型电压跌落补偿器在dq同步旋转坐标系下的状态空间模型的基础上,采用前向欧拉法和无差拍控制原理推导得出了补偿电压跌落的离散双矢量控制算法.最后建立了实际系统的PSCAD/EMTDC仿真模型,研究了离散双矢量控制算法在三相对称电压跌落及两相不对称电压跌落条件下的补偿效果.仿真结果表明该方法具有良好的动态和静态性能.     

独立运行微电网的故障特性分析及其线路保护研究

针对变流器接口电源区别于传统电源的故障特性和其分散接入微电网的拓扑结构使传统配电网保护难以快速可靠动作的问题,推导独立运行微电网不同类型电源支路的等效正序故障分量阻抗解析表达式,分析采用不同控制策略时,在故障前负荷情况、故障后输出电流幅值及外部等值阻抗影响下等效正序故障分量阻抗角的变化规律,并对微电网中不同位置正序故障分量方向元件的动作性能差异进行论证。进而提出一种基于线路正序电流故障分量与分布式光伏电源故障前电流相位比较的故障方向判断方法,并利用光伏支路电流突变量和光伏功率参考值突变量构造启动逻辑,形成闭锁式保护动作方案,可以以最小范围快速切除不同类型故障线路。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提方案的正确性。     

基于DSP的不平衡补偿和单纯形优化的静止无功补偿器

针对静止无功补偿器SVC(Static Var Compensatot)作为不平衡负荷补偿和电压稳定控制的工况,提出了不平衡补偿和优化控制方法.对于不平衡负荷补偿,提出基于虚拟对称三相系统的同步参考旋转坐标变换的补偿电纳计算方法,利用电网电压中的一相电压构造虚拟的对称三相系统,由此可以准确计算所需的补偿电纳,该方法计算简单,基于该方法的静止无功补偿器不需要硬件锁相环,能够快速、准确地补偿负荷的无功功率;对于电压稳定控制策略,提出了基于改进的单纯形加速算法SPX(SimPleX method)优化递推积分PI控制方法,以ITAE准则作为寻优目标函数,对PI控制器的参数Kp、Ki进行实时调整、寻优,使SVC系统的瞬态响应过程达到最佳,能快速、无超调地跟踪SVC系统的电压设定值.仿真和实验结果表明所提不平衡补偿和优化控制方法的可行性和有效性.