基于倒频谱分析的电机故障检测

介绍了倒频谱分析的基本原理及在电机故障检测中的应用。对于电机运行过程中所形成的耦合故障导致故障类型识别困难的问题,提出了运用倒频谱分析与小波分解相结合的电机故障检测方法。它能将功率谱上成族的边频带谱线简化为更易于观察的单根谱线,将两者优势相结合,实现电机耦合故障分离和故障特征提取,为电机复合故障诊断提供了新的途径和方法。     

小波与倒频谱分析法在异步电机故障诊断中的应用

小波具有优良的时频局部化特性,其多分辨率性质可逼近细化频谱,在故障信号提取方面具有突出作用。倒频谱对多成分边频的频谱图分析非常有效,具有解卷积的作用,将边频带谱线简化为更易于观察的单根谱线,实现电机耦合故障分离和故障特征提取。本文对小波分解基本思想和过程进行了详细的论述,系统论述了倒频谱分析的基本原理以及在时频分析中的优势,结合两者特点提出了运用小波与倒频谱分析相结合的电机故障诊断方法。通过实验验证了该方法在电机复合故障诊断中的特点及优越性。理论和实验分析表明该方法可有效地判定故障类型,为电机故障诊断提供了新的思路。     

SVD滤波技术与Prony谱线估计算法相结合的异步电动机转子故障检测新方法

提出了一种奇异值分解(SVD)滤波技术与Prony谱线估计算法相结合的异步电动机转子断条故障检测的新方法。SVD滤波技术可以理想地滤除电机定子电流信号中的基频分量与有色噪声,从而凸显转子断条故障特征频率分量。Prony谱线估计算法可以准确计算出各特征分量的频率和幅值,且不失高频谱分辨能力。将二者结合即可在短时采样信号条件下准确、有效地提取转子断条故障特征频率分量。对一台异步电机进行试验,结果表明:基于SVD滤波技术与Prony谱线估计算法的异步电动机转子断条故障检测方法效果理想。     

一种利用融合相关谱的异步电机故障诊断方法

为提高异步电机故障诊断的可靠性,针对故障特征频谱分量小信号、多成分、难识别的问题,提出一种异步电机融合相关谱故障诊断方法.该方法基于多源信息融合的思想,采用电机定子电流和振动信号的融合相关谱特征作为转子断条及定子匝间短路故障的诊断依据.通过将含有相同故障频率分量的特征信号作融合相关分析,建立不同信号间的相关关系,能够有效抑制单一信号频谱中与故障识别不相关的频谱分量,使得电机故障特征频率分量更加突出,降低故障识别难度.通过仿真分析,揭示了融合相关谱特征频率与电机故障类型的对应关系,实现了转子断条及定子匝间短路故障的快速诊断,并与单一信号频谱分析进行对比,验证了该方法的有效性和实用性,对于异步电机运行状态的准确监测具有重要意义.     

基于扩充Prony算法的感应电动机转子断条故障诊断

检测感应电机转子断条故障及故障程度的关键在于查找定子电流谱中频率为(1±2s)f的间谐波含有率。传统的谱分析由于加窗和截断带来的频谱泄漏,使特征谱难以辨识,采用现代谱估计中的扩充Prony算法,基于定子电流信号的AR参数估计,计算信号的谱线构成,依据故障电机稳态运行时的定子电流特征,选取合适的阶数,能够精确地检测到(1±2s)f故障特征分量的幅值和频率,回避了频谱泄漏问题,为感应电动机转子断条故障的MCSA检测法提供了一条新的途径。通过实验室实测算例验证了该方法的有效性,在电机空载和轻载运行时也能够准确地检测出故障特征信号,诊断出故障程度。     

开关磁阻电机功率变换器故障在线诊断方法研究

针对开关磁阻电机调速系统功率器件故障的在线诊断问题,以不对称半桥功率变换器为研究对象,提出一种基于直流分量、谱比特征值和转速脉动特征值的功率管故障在线诊断方法.根据功率变换器发生开路故障后相电流频谱中直流分量趋于零、发生短路故障后直流分量急剧增大的特点,在利用相对谱比系数判断短路故障的基础上对其计算方法进行改进,提出了谱比特征值的概念,并将直流分量的幅值与谱比特征值用于检测故障类型,避免了大量运算对在线检测的不利影响.另外,根据同一相中位置管和斩波管发生短路故障后电机转速脉动大小不同的特点,提出将故障前后转速脉动系数的比值作为转速脉动特征值,并根据转速脉动特征值的变化定位故障功率管.所提出的方法可以快速检测故障类型、故障相并定位故障功率管,解决了目前开关磁阻电机功率变换器故障在线检测方法存在的响应时间长、运算量大、不能定位故障功率管等缺点.最后通过实验,验证了该方法的可行性和有效性.     

基于信息融合分析的感应电机故障检测方法

为了提高感应电机故障检测的准确性,在分析了感应电机定子线圈短路故障时的振动特征信息及定子电流的谱信息的基础上,指出了单一的振动分析方法或定子电流频谱分析（MCSA）诊断定子线圈短路故障,不能得到准确可靠诊断结果的原因,提出了一种基于信息融合分析的感应电机定子故障检测方法,能有效提取电机定子故障时的特征信息,提高了故障识别的准确性。实验结果证实,基于融合分析得到故障特征可以作为感应电机定子线圈短路故障诊断的依据。     

基于谱峭度解卷积的特高压直流输电换流阀空冷器故障诊断方法

针对特高压直流输电换流站换流阀的空冷器电机在实际运行过程中易出现的复合故障,该文提出了空冷器电机早期复合故障的诊断方法。基于频谱分析法和快速峭度图解决了空冷器电机潜在的,由于微弱故障累积而导致的换流阀乃至换流站运行不安全、不稳定的问题。首先,从振动信号入手,通过分析快速峭度图,得到复合故障模式下严重故障的谱峭度值,根据谱峭度值构建带通滤波器,进而得到严重故障的故障特征;然后,再构建带阻滤波器,通过多次滤波人为地不断衰减严重故障的故障特征,从而凸显微弱故障,经过多次滤波后使原本耦合的复合故障得到有效分离;最后,采用换流阀空冷器电机运行的实际信号,对所提算法进行了验证。     

采用Park变换感应电机转子复合故障检测

针对感应电机转子断条与偏心故障特征受定子电流基波信号的影响而难以提取的难点,提出了一种基于旋转Park变换滤波的感应电机转子复合故障检测方法.该方法利用电压与电流基波频率相等,通过旋转Park变换,将电流Park矢量的基波正序分量完全滤除而不影响其它的谐波分量,从而使转子断条和偏心故障特征更清晰地显示出来,然后对旋转Park变换滤波后的电流Park矢量的频谱进行分析,可以准确检测到电机转子复合故障时的故障特征.解决了电流频谱分析方法转子故障特征频率分量容易被基波湮没而难以突出故障特征的问题.实验结果表明,应用该方法可有效的对电机转子复合故障进行实时检测.     

基于扩展卡尔曼滤波器的感应电机转子断条故障检测

根据扩展卡尔曼滤波器的原理,推导出用感应电机端电压、线电流信号估计电机转速的方法,还对扩展卡尔曼滤波器的参数进行了优化,提高了辨识的精度和收敛的速度.对电机转速进行FFT频谱分析,并以此为基础进行电机转子断条故障的在线检测.该方法不仅较以往电流检测方法更有利于克服边频带效应带来的影响,同时也避免了精密的转速测量装置的使用,因此具有广泛的实用价值.实测结果表明该方法是正确有效的.