基于振动监测的电机轴承故障智能诊断

电机轴承故障是电机常见故障之一。对电机轴承故障进行精确诊断是确保电机安全稳定运行的必要措施。现提出了一种基于振动监测的电机轴承故障智能诊断方法。利用振动加速度传感器监测电机轴承振动,采集电机振动加速度数据,然后对电机振动加速度数据进行时域分析和频域分析,提取与电机轴承故障相关的时域特征参数和频域特征参数,再依据电机故障故障特征参数判断电机是否存在轴承故障。实际应用表明,电机轴承故障智能诊断方法可对电机轴承故障进行精确诊断。     

一种感应电机转子断条早期故障诊断方法

针对感应电机转子发生早期断条故障时,定子电流故障特征频率容易被基波频率淹没,导致电机转子断条故障发现不及时的问题,采用多回路方程建立感应电机发生转子断条故障的模型,推导了dq0坐标系下感应电机发生早期断条故障的模型。在该故障模型的基础上,利用参数辨识和滑窗技术得到电机等效参数变化曲线。该方法得到的电机等效参数曲线对转子早期断条故障具有明显的故障特征信号,通过辨识曲线特征可诊断电机转子断条故障,同时给出了转子发生不同程度故障时的差异指标。最后试验验证了该方法的可行性。     

笼型异步电机转子断条故障诊断

通过对电机电流信号分析,提取电流故障特征,实现鼠笼异步电机系统的状态检测及电机电气故障诊断。对比较常见的转子断条故障进行分析,根据电流信号谐波分量的变化提取故障有效特征;对电机轴承故障电流进行分析,并根据多回路理论建立电机故障状态下的仿真模型,对电机转子断条故障运行状态进行了仿真。     

感应电机定子匝间短路故障温升特性研究

感应电机匝间短路故障的温升特性是故障的明显特征之一,针对该问题研究不同工况下匝间短路故障对电机温度场的影响,旨在从电机温度场分布与温升特性角度给出电机故障预警与诊断的方法。以一台笼型感应电机为例,经过合理等效建立电机三维瞬态温度场仿真模型,分别对空、轻、满载三种工况下的正常与故障电机进行温度场仿真计算。通过与各情况下的电机温升实验数据对比,验证了仿真结果的准确性。综合分析电机温升实验与温度场仿真结果,揭示了电机故障前后传热特性差异,并通过对比电机温升的时间特性与空间分布特性的变化情况,得到了与匝间短路故障相关的温度分布特征。针对故障后电机绕组温度的差异特性提出了相应的温度监测与诊断方法,为电机实际运行监测提供参考。     

基于Maxwell 2D的UUV容错推进电机匝间短路故障研究

电枢绕组匝间短路是一种常见的电机内部故障,无人水下航行器(UUV)容错推进电机可以在该故障发生时切除故障相,保证系统正常运行。通过分析推导建立了UUV容错推进电机电枢绕组发生匝间短路时的故障模型,并采用二维有限元方法借助Maxwell 2D软件进行了容错推进电机内部磁场的仿真分析,并利用快速傅里叶变换获得了其感应电动势和相电流故障前后频谱对比分析结果,对UUV容错推进电机匝间短路故障的特征量进行了分析和总结,为容错推进电机故障前的预测以及容错电机的故障处理提供了依据。     

基于数据综合采集系统的电机故障诊断实验平台设计与实现

针对电机故障诊断科研和教学的需要,设计了异步电机故障诊断实验平台。为了综合模仿电机的不同故障,实验平台设立了多组不同故障的电机,通过基于USB2080型数据采集卡的数据综合采集系统,对电机的故障信息进行采集,利用计算机的分析功能,对电机的故障进行诊断。克服了传统的基于单一数据分析电机故障的缺点,实验结果表明该实验平台具有良好的效果。     

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。     

基于磁场变化的双馈异步风力发电机定子绕组匝间短路故障仿真分析

基于电机定子绕组发生匝间短路故障时阻抗参数的变化,根据匝间短路故障程度与定子阻抗参数之间的关系,基于有限元方法,提出了一种电机定子绕组匝间短路故障建模方法,该模型可以用于分析电机匝间短路故障研究。运用有限元分析软件对电机在正常运行和不同程度故障情况下的内部磁场进行了模拟,验证了运用有限元法进行电机内部故障仿真分析的可行性。     

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.     

基于电感参数补偿的五相感应电机容错控制

为抑制五相感应电机定子开路故障下的转矩脉动,本文提出一种基于不对称电机模型的电感参数补偿策略。从空间矢量解耦的角度,推导了定子绕组不同开路情形的坐标变换矩阵,建立了五相感应电机故障后的数学模型。通过修正故障后电机的电感参数和解耦矩阵的系数,实现了故障情况下五相感应电机的转子磁场定向控制,保证其在故障后平稳运行。以a相绕组开路故障为例,仿真和实验结果表明该策略能够有效地抑制转矩脉动,改善电机故障下运行的性能,此外这种分析方法可以推广到任意的多相电机。     

基于Protel的DBD微流注形成分析

介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge,DBD)是一种有效产生非平衡等离子体的方法,微流注是DBD的主要表现形式,而目前针对DBD微流注形成过程的研究虽然很多,但关于微流注沉积电荷层分散电容对微流注形成过程影响的研究却未见报道。为此,基于Protel模拟方法,建立了一种新的DBD等效电路模型模拟DBD单个微流注进行模拟并验证其放电参量;在此基础上分析了沉积电荷层对于微流注的影响,计算了沉积电荷层电容的大小,以及在此实验条件下沉积电荷层的面积。模拟显示,在激励电压幅值为5kV、激励频率为6kHz的正弦波,放电气隙宽度为1mm时,形成微流注的分散电容值为0.13pF,在电介质层相对介电常数为10时,计算得电介质层的沉积电荷层直径为1.09mm,与实验测量结果一致。     

计及负荷电压静态特性的电力系统最小负荷裕度的快速评估

负荷裕度是静态电压稳定性最重要指标之一,定义了非线性复变电力系统的最小负荷裕度。利用非线性电路动态等值方法,引入功率参变量,构造拉格朗日函数。证明非线性电力网络负荷节点获取极大有功功率的必要条件：负荷静态等值阻抗模等于负荷节点看进系统的动态等值阻抗模,然后提出评估电压稳定性的阻抗模裕度指标。同一扰动下,阻抗模裕度越小,电压稳定性越薄弱,节点负荷裕度越小,只需计算最薄弱节点的最大负荷裕度,即系统最小负荷裕度。通过阻抗模裕度最先到达零来确定最薄弱节点获取的极大有功功率,计算其最大负荷裕度。计及负荷功率扰动方式与负荷电压静态特性,通过对IEEE30节点系统的仿真表明：单节点负荷功率扰动方式及恒定阻抗与恒定电流负荷比例的增加,提高了系统的最小负荷裕度。     

电站辅机缺陷更换部件解体检查间隔优化

在电站辅机中存在一类对设备安全有重要影响的劣化部件,其劣化过程没有相应的监测手段,解体检查中采取"缺陷更换"的维修策略;在维修历史记录中,有缺陷更换记录,而无功能故障记录。该文采用延迟时间模型,解决了因缺乏由缺陷状态至功能故障状态转移的概率值而无法计算功能故障费用期望值的问题,并建立了一种针对此类维修策略的解体检查间隔优化模型。缺陷更换部件可能采取3类维修策略：现行的最小机会检查间隔下的初始缺陷更换,优化检查间隔下的初始缺陷更换,传统的定龄更换。为比较以上3类维修策略的优化效果,还研究了评价其优化效果的计算方法。最后,以DGT 750-180给水泵耦合器轴承为对象进行实例研究。结果表明,优化效果良好,并具有实用价值。     

新型单级隔离型软开关功率因数变换器

提出一种兼具软开关和箝位的新型单级隔离型功率因数校正(power factor correction, PFC)变换器拓扑。该变换器能满足电气隔离的应用要求,提升单级隔离型PFC的功率等级。与传统单级结构相比,新拓扑输入电流校正效果明显,功率因数接近1。比较理想地解决了限制单级PFC功率等级的变压器漏感和直流母线电容应力问题。箝位电容被充分利用简化了零电压过渡(zero voltage transition,ZVT)技术在隔离型变换器中的应用,既改善了半导体器件的开关环境、优化系统电磁兼容,又提高了变换效率。实验制作一台87 kHz,1 kW的样机。实验结果表明,这种变换器的效率基本能够达到93%(半载以上),功率密度提高,适合于中大功率应用场合。     

水轮发电机镜板和推力头热弹变形分析

介绍了ANSYS软件用于镜板和推力头的热传导和热弹变形计算的方法.考虑到镜板和推力头结构和受力周期对称的特点,取其Z分之一(Z为瓦块数)作为ANSYS有限元分析模型.推力头和镜板接合面为三维等效热传导单元和三维接触单元.镜板在力载荷作用下,周向变形的高点处在瓦上,低点在瓦间,径向变形在外径侧上翘;镜板在温度载荷作用下,周向由于恒温而不产生变形,径向变形为下凸.镜板面的综合变形为径向下凸,外径侧上翘,沿周向为波浪形.     

一种新型高增益直流变换器

随着太阳能光伏发电和燃料电池等输出电压较低的新能源电力的广泛应用,大功率和高增益变换器的研究成为电力电子研究领域的热点之一.为实现DC/DC变换器的高增益和高可靠性,提出了一种非隔离无源箝位型交错并联型变换器,其输入并联而输出串联,并试制了1台200W实验装置来验证理论分析的正确性.实验结果表明,采用无源箝位电路可有效回收漏感能量,实现主开关管的软关断和软开通,既避免了附加箝位器件,降低了成本,又达到了与有源箝位电路类似的功效,提高了装置的可靠性.该新型变换器在保持合理占空比的情况下,获得了高增益,降低了变压器的匝比,并使反向恢复问题得到抑制,变换器的效率和功率密度有了一定的提高,磁芯的体积有效减小,证明了这种新型变换器的实用性.     

电晕放电辐射信号特征研究

在背景噪声研究的基础上,利用放电针对电晕放电辐射信号进行了实验研究。分析了不同因素(包括不同极性和大小的电压、天线的极化方向、接收距离、放电针的形状、温湿度等)对电晕放电辐射信号波形和频谱的影响。实验表明,电晕放电辐射信号波形具有陡峭的前沿,上升时间从几纳秒到二十几纳秒;频谱成钟型连续谱,主要集中在20~100MHz;极性不同,信号波形不同;电晕放电辐射场一般为垂直极化;辐射强度与接收距离成反比关系;相对湿度不同,信号幅值不同。     

一种基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路故障测距方法

直流输电线路故障时,高频故障暂态信号将沿线路向两端传播,线路对故障暂态信号高频分量有衰减作用。研究双极特高压直流输电线路频率特性,得到特高压直流输电线路对高频量有衰减作用,线路越长,衰减作用越剧烈的结论。研究基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路单端故障测距原理,推导出故障点距测距装置安装点的距离公式,得到基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路单端故障测距原理难以准确实现直流输电点线路故障测距的结论。研究基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路双端故障测距原理,推导出故障点距测距装置安装点的距离公式,提出频带衰减概念,推导出基于频带衰减的故障距离计算公式。建立云广特高压直流输电系统实际参数仿真模型,对提出的基于高频量衰减特性的特高压直流输电线路双端故障测距原理进行仿真验证,仿真测距结果有较高的准确度。     

用于提取PD信号的复小波簇消噪算法

因电气设备处在强烈电磁干扰环境中,常被噪声淹没,为了准确检测PD信号,需有效抑制其噪声干扰。根据PD信号和白噪干扰的复小波系数各有其特点和小波变换的本质是被分析信号和小波做内积运算,提出了从一簇复小波中逐层选择最优复小波并根据模极大值原理确定分解层数的方法即以阈值消噪法为基础的复小波簇消噪法。采用该方法对PD染噪信号进行去噪处理,并用去噪前后的信噪比(SNR)和波形相似性参数(NCC)对仿真PD信号的消噪结果进行评价。结果表明,复小波簇消噪法在满足SNR>10 dB的要求下,两个信号的NCC都>0.9,复小波簇消噪法从白噪干扰中提取PD信号的能力更强,在高SNR的情况下,信号的畸变也更小。     

大型汽轮发电机定子系统的双壳模型及响应分析

由圆柱壳的运动方程推导出圆柱双壳系统的耦合方程，并将其应用于大型发电机定子系统的响应分析。本是半解析法，其特点是将圆柱壳的三维弹性运动方程表达成Hamilton正则方程，没有应力和位移模式的假设，不限制壳的厚度；同时，象一般有限元方法一样该方法适应复杂的边界条件，未知量少于一般有限元方法，计算速度快，数据准确方便，适合工程应用。