基于状态空间法的电动机故障诊断和识别

电动机的初期故障信号一般较弱,不易辨别,而状态空间法在小信号的处理中灵敏度很高。为达到对电动机故障的诊断和识别,试图把状态空间法应用到对电动机的故障诊断中,先通过推导,从数学理论层面分析了状态空间法对于电动机故障信号的可辨别性,再使用Matlab软件搭建状态空间的辨别模型,把实验台测试的三组数据导入到模型中进行测试。测试的结果有力地证明了此方法的可行性,并能克服快速傅里叶变换(FFT)中数据采集量较大、分辨率不高的缺点。     

煤矿带式输送机运输控制系统

煤矿井下带式输送机输送系统是煤矿生产的重要环节之一,为保证输送系统安全、有效、可靠地工作,需要对系统进行控制和保护。以PLC为控制器与上位机组态软件结合,实现井上集中管理,井下就地控制。使用S7-300 PLC进行系统的硬件和软件设计;上位机使用力控监控组态软件,实现对输送系统的集中控制、数据采集与存储等功能。     

有源钳位三电平变频器改进SVPWM策略

中点钳位(NPC)三电平变频器存在功率器件损耗不平衡问题,部分器件发热严重,限制了变频器容量和开关频率的提升,有源中点钳位(ANPC)三电平变频器通过不同的零电压输出状态可以平衡功率器件的损耗。通过选取不同的冗余零状态,提出一种适用于ANPC三电平变频器、可以平衡功率器件损耗的改进空间矢量调制(SVPWM)算法。对所提SVPWM算法和传统正弦矢量脉宽调制(SPWM)算法进行仿真对比,分析功率器件损耗分布情况,结果表明所提方法可以平衡功率器件的损耗,提高变频器的容量和开关频率。另外,和SPWM算法相比,采用SVPWM算法输出电压可以提高15%,电流谐波畸变率会有所降低,最后通过实验验证了所提算法的正确性。     

基于Sigma-Delta调制的双两电平逆变器调制策略

在多电平逆变器的调制中,Sigma-Delta调制器可以改善逆变器输出电压频谱,减少系统噪声。而将其运用到共直流母线的开绕组异步电机双两电平逆变器系统中时,由于开关状态和开关频率的不固定,无法采用传统的改变冗余小矢量作用时间的方法来消除系统中的零序电压。为此,针对共直流母线双逆变器系统,提出一种调制方法,该方法利用Sigma-Delta调制器过采样及噪声压缩技术,优化逆变器输出电压频谱;同时,利用两电平空间矢量图中两个互差120°的基本矢量所对应的系统零序电压为零的原理,将参考电压矢量分解为两个大小相等、方向互差120°的等效参考电压矢量,并由两台逆变器分别单独产生,以此实现对共直流母线的开绕组异步电机双两电平逆变器系统零序电压的完全消除。仿真和实验结果验证了该方法的正确性和有效性。     

采用新型负载恒流供电复合谐振网络的无线电能传输系统

针对传统LC谐振拓扑无线电能传输(WPT)系统在负载动态变化时,无法实现负载恒流供电及系统工作频率失谐问题,提出一种新型一次侧LCL、二次侧LCC复合谐振网络无线电能传输系统。首先,在基波条件下,依据漏感模型建立了磁路机构等效电路,得到了谐振频率和输出电流表达式;然后,通过系统参数优化设计,进一步推导出了复合谐振网络中实现负载恒流供电以及系统谐振工作频率稳定的条件。仿真结果表明,基于参数优化设计的新型复合谐振网络无线电能传输系统,能够实现负载无线恒流供电,并且系统工作频率稳定。实验结果验证了理论分析和仿真分析的正确性和有效性。     

异步电机效率优化控制及动态响应研究

针对异步电机效率优化问题,在黄金分割法和模糊搜索控制法的基础上,提出了一种新型混合控制方法。该方法在模糊控制中设计了合理的比例因子和隶属度函数,保证了在初始阶段搜索步长,根据电机工况进行在线调整,减小了电磁转矩的波动。在优化的后半段中接入黄金分割法,有效解决了模糊控制在最优点附近振荡和收敛速度慢的问题,保证了系统的稳定性。同时针对弱磁情况,给出了一种动态电流分配策略以提高系统动态响应速度。仿真结果验证了新型混合搜索法和动态电流分配法的有效性。     

基于滑模变结构的异步电机矢量控制系统设计

本文设计了一种基于滑模变结构的异步电机矢量控制系统。首先,通过坐标变换,建立异步电机在同步旋转正交坐标系(按转子磁链进行定向)上的数学模型,即可得到其等效的直流电机模型。其次,基于变结构理论,可以设计转速调节器,组成基于滑模变结构的异步电机矢量控制系统。最后,为了验证该设计方法的有效性,在Matlab/Simulink平台下搭建系统的模型并进行仿真。仿真表明,与PID控制相比该控制系统具有很强的鲁棒性。     

基于3s/2r变换的改进互功率谱MUSIC算法的电动机故障诊断

根据信息集成定理,从定子电流的故障特征出发,提出一种基于同步旋转坐标变换,将ia、ib、ic三相电流转化为id和iq的利用空间谱的分析方法。这种改进的互功率谱的方法能有效消除有色噪声,其锐化谱峰使得信噪比不同时的信号得到有效估计,且修正的MUSIC算法还解决了基波分量过大导致有效故障信号被湮没的问题,充分挖掘了定子三相电流中的故障信息。该方法在基于一对极的异步电动机转子断条和偏心启动情况进行了实验验证,并通过分析图谱得出结论,该改进的方法能有效发现电动机存在的故障。     

基于差分进化算法在煤矿水泵故障诊断中的应用

由于煤矿井下工作环境恶劣,对水泵的故障诊断非常重要。为了使支持向量机在水泵故障诊断中获得更好的分类效果,将差分进化算法应用于支持向量机的寻优中;并且深入分析了差分进化算法的原理,构建了基于支持向量机模型的水泵故障诊断模型。工程实践表明,笔者提出的将差分进化算法对支持向量机寻优的故障诊断方法具有良好的诊断效果。     

基于视频联动的带式输送机监控系统

基于视频联动技术,设计了一套带式输送机监控系统。利用S7-1200PLC实现现场控制并将实时采集的数据传输给上位机,建立上位机与视频墙控制系统之间的通讯,当输送机出现异常情况时,实现视频联动报警,根据监控需要,自动调出异常处的监控图像,分析判断,从而将煤矿带式输送机的故障率降到最低,保证安全生产。