基于高频电流信号的电机故障特征提取方法

目前异步电机故障诊断主要依赖于振动、温度和噪声等参数,对于监测的电气信号,主要用于分析电机输出动力情况。电气信号中除了体现电机动力输出特征外,还包含丰富的机械故障、电气故障等信息特征。由于电气信号中的故障特征信号微弱,易被基频分量与噪声湮没而难以突出故障特征,不利于电机状态监测与故障诊断,因此提出了一种基于高频电流信号解调的电机故障特征提取方法,针对采样率不低于25.6 kHz的电机定子高频电流信号,综合运用高通滤波、Hilbert变换、快速傅里叶变换(FFT)3种分析方法,提取高频电流中电机故障的微弱特征信号,应用神经网络算法对电机正常、静态偏心、动态偏心、转子断条、轴承内圈、轴承外圈6种状态进行了诊断。该方法准确提取了电流信号故障特征,并成功识别了6种故障。

基于离线单相周期方波脉冲的三相异步电机启动转矩测试

为了克服三相异步电机启动转矩无载测试现有方法存在的测试精度较低、电网冲击等问题,提出一种基于离线单相方波脉冲的电机启动转矩测试方法。以Y160M-4型三相异步电机为研究对象,给出用于测试启动转矩的单相方波逆变电源结构、工作原理及关键参数计算方法,并利用二维瞬态电磁场数值计算方法,以研究不同激励模式下的启动转矩为目的,获取电机启动过程的电枢电流。结合电机数学模型和坐标变换理论,研究并给出单相正弦波激励下的电机等效电路模型和启动转矩理论计算模型。在此基础上,进一步给出单相方波激励下的启动转矩数据处理方法。经验证,依据所提出的单相方波激励下的电机启动转矩计算方法并结合二维瞬态电磁场数值仿真,启动转矩测试相对误差约为0.25%。研究结果表明,利用该方法计算三相异步电机的启动转矩,测试精度获得明显提高,从而证明了所提方法的正确性和可行性。

双参数威布尔分布的变频一体机绝缘检测

针对当前变频一体机绝缘检测工作效率低下、误差较大的问题,提出了在停机工况下使用直流高压泄漏电流法检测绝缘电阻,在运行工况下用双参数威布尔分布模型进行绝缘寿命预测的方法,基于这两种方法设计变频一体机绝缘实时检测系统,实现了对变频一体机绝缘系统的实时检测;采用最小二乘法提高了模型的精度;在硬件方面,选用STM32F103ZET7芯片作为控制核心,对各配置模块进行了选型设计,提高了系统的性能;在软件方面通过编程实现了绝缘检测与寿命预测信号的采集与处理,显示与输出。经实验证明,该系统能够实现实时检测变频一体机绝缘系统,满足了高性能、低功耗的要求,提高了数据的精确性和可靠性,提升了工作效率,保障了变频一体机的安全运行。

基于GMFDE与Singer-ELM的三相异步电机故障诊断

三相异步电机是现代工业生产中广泛应用的机械设备,其运行状态关系着整个系统的安全性和稳定性,一种有效、鲁棒的三相异步电机故障诊断方法有助于电机的稳定和健康运行。鉴于电机故障特征提取困难且故障诊断准确率较低的问题,提出一种基于多尺度波动耿贝尔散步熵(Multiscale Fluctuation Gumbel Dispersion Entropy,GMFDE)和Singer混沌映射-极限学习机(Singer Chaotic Mapping Extreme Learning Machine,Singer-ELM)的三相异步电机故障诊断方法,实现多工况下电机的故障诊断。首先,使用加速度传感器采集电机不同工况下的振动信号。其次,提出GMFDE用于特征提取,由耿贝尔分布对信号进行线性化与平滑性处理,耿贝尔分布有助于更好地捕捉数据中的异常值,再计算信号的GMFDE值来构造不同故障样本的特征向量。为了进一步提高预测的准确率和效率,使用序列前向选择算法从中选择最优特征。最后,提出Singer-ELM分类器模型,充分利用混沌映射的内部不相关性,使用Singer混沌映射生成ELM中的输入权重和偏置,将最优特征向量输入到Singer-ELM模型中进行分类和识别。结果分析表明,所提出的方法在三相异步电机实验平台上的平均识别准确率在99%以上,可以很好地诊断出电机故障类型。通过比较4个评价指标:调整兰德指数、归一化互信息、F值和准确率,得出所提方法相较于其他方法具有一定的优越性,在故障诊断领域有很好的诊断性能。

无速度传感器的异步电动机模糊自适应PI直接转矩控制

文章针对传统无速度传感器直接转矩控制转速不稳定、超调量大等问题做出两点改进。首先,引入自耦PI对传统MRAS无速度传感器直接转矩控制进行改进,该方法改善无传感器直接转矩控制调速性能、降低超调量、减小稳态误差;其次,针对直接转矩控制具有转矩脉动大、调速性能差等缺点,提出变论域静态模糊自适应PI控制策略,减小转矩脉动并改善调速性能,大大提升了抗负载能力;最后,在Matlab/Simulink仿真环境下进行了仿真并进行分析,证明了上述方法的有效性和可行性。结果表明,相对于传统的无速度传感器直接转矩控制系统,仿真结果显示减小了转速超调量,缩短了转速上升中到达高速工况的响应时间,提升了抗负载能力。

基于频繁项集的三相异步电动机调压节能自寻优控制技术

三相异步电动机运行一般采用变频调速控制方法,按照负载固定模式实现调压节能控制,但其应用在多负载工况下容易使电动机运行能耗较高。为了在多负载工况下降低电机运行能耗,提出基于频繁项集的三相异步电动机调压节能自寻优控制技术。利用频繁项集挖掘技术筛选海量三相异步电动机运行数据,明确电动机动态运行能耗规律。构建调压节能自寻优控制框架,以电气总损耗最小为目标设计控制参数自寻优函数。运用改进鲸鱼优化算法进行迭代优化求解,实现调压节能自寻优控制。实验结果表明:该控制技术实施后,三相异步电动机在负载变化情况下电气总损耗低于18 W,表现出较优的节能控制效果。

GB/T 1032新旧标准差异解析

GB/T 1032《三相异步电动机试验方法》是我国三相异步电动机产品检测方法的主要依据。新版试验方法即将在2024年4月1日实施,与现行2012版标准相比,新版标准在诸多方面做出来调整。本文列举了新旧版本中除结构性调整和编辑性改动外的的变化,有助于相关检验检测人员学习掌握新的试验方法。

电力拖动系统中三相异步电动机的调速控制

该研究分析电力拖动系统中,三相异步电动机的调速控制策略及性能优化方法。鉴于三相异步电动机在工业自动化中的广泛应用及其调速性能对系统效率与稳定性的重要影响,该研究首先探讨变频调速、改变极对数等调速技术,并分析其他调速技术的可行性。随后,从提高电动机效率、降低噪声和振动、增强稳定性和可靠性3个方面提出性能优化措施。通过实验验证不同调速策略与控制方法的实际效果,并对负载适应性、调速性能及控制系统性能进行深入分析。研究结果表明,合理的调速控制策略与性能优化方法能显著提升三相异步电动机的综合性能。期待通过该研究为电力拖动系统的优化设计与运行提供一些参考依据。

极对数为奇数的分数槽4支路绕组接线设计

三相电机的分数槽绕组通常采用6×60°标准相带进行设计,其并联支路数必须为每相槽数和极数的公因数才能实现三相平衡。据此,当极对数为奇数时不能实现4支路平衡绕组。某些水轮发电机由于并联支路数受此限制而无法设计得具有合理的电磁参数和经济性。本文提出一种新的设计方法—环状相带设计法,可以避免标准相带设计理论中对于并联支路数的限制,在极对数为奇数时仍然能够采用4支路三相平衡绕组,解决了抽水蓄能电站用大容量14极发电电动机的最佳电磁设计问题。文中详细描述了环状相带的电气短距效应的构成方法,给出了包括铁心振动计算所需的分数次谐波在内的所有谐波的分布系数和短距系数的计算公式。

基于CNN-A-BiLSTM的无刷直流电机故障诊断方法研究

无刷直流电机是大型设备重要的动力装置之一,电机的运行状态与设备的运行状态高度一致;但当前现有的电机故障诊断方法难以在多电机或存在电磁干扰的环境下对电机做出准确的状态判断;为了实现复杂环境的无刷直流电机状态诊断,研究融合了卷积神经网络算法和长短期记忆网络算法;研究通过长短期记忆网络算法的双向传播捕捉复杂环境对电机的影响特征,从而提高模型的诊断精准度;实验结果表明,提出模型在机电设备故障诊断数据集上的平均收敛时间为8.91 min,在电机故障数据集上的平均收敛时间为12.66 min,收敛时间均低于同组对照模型;其次提出模型的F_(1)值为94.17%,比对照模型分别高出4.87%和7.46%;此外,在对电机故障前后电压检测情况对比中,提出模型对电机故障发生时的检测结果更为详细;根据实验结果可以得出,研究提出的电机诊断模型具有优秀的性能,满足电机诊断行业的精准度需求。

一起发电机事故的分析和技术防范措施

主要针对12 MW中压抽背式发电机在一起倒闸过程中脱网运行,再次非同步并网后无法调节负荷的事故,展开原因分析并制定处理措施,保证系统的安全平稳运行。

新增开车风机电动机速断和过载保护整定方法研究与应用

云南天安化工有限公司二期800 kt/a硫酸装置新增1台1 800 kW开车风机,主要论述了风机高压电动机的速断保护和反时限过载保护的理论整定计算过程,结合试车过程中出现的问题,研究了合理修改保护定值的方法。

新型固态限流器三相主电路拓扑及控制策略研究

基于多项实用专利,提出适合限制三相电网短路故障电流的耦合法固态限流器电路拓扑结构及其工作原理,并得到该固态三相限流器的特点;通过建立其数学模型,并以逆变控制模式为例,分析了其限流机理。结合使用并联旁路电感的方法,可以使此三相拓扑电路具有基本不产生谐波、运行控制灵活且简单可靠等优点。通过样机试验,验证了该三相电路拓扑和控制策略的有效性,并具有工业应用化前景。

基于MRAS理论的无速度传感器直接转矩控制调速系统

在MRAS理论基础上讨论了三种转速观测法,并将其中既能实现电机转速辨识又能实现定子电阻辨识的交互式模型参考自适应方法应用于异步电机无速度传感器直接转矩控制中。该方法能较好地解决电机参数变化对调速精度和系统稳定性影响的问题,仿真结果证明了该方案的有效性。

基于异类信息特征融合的异步电机故障诊断

针对异步电机单一故障信号的局限性和故障特征存在较强非线性关系的特点,提出一种基于异类信息特征融合的故障诊断方法。以采集的振动信号和电流信号为原始信源,分别提取它们的时域特征和小波包熵特征,采用核主元分析对原始特征的组合进行降维融合,得到信息互补的特征量,将融合特征通过支持向量机进行模式识别。异步电机转子和轴承故障诊断实例表明,基于核主元分析的异类信息特征融合方法,可充分利用异类信源的冗余互补信息和特征数据之间的非线性关系,更全面地表征设备运行状态,相比单参数法及同类信息特征融合法具有更高的诊断精度。

基于小波变换的低压系统短路故障的早期预测

通过建模仿真及实验等手段对低压系统短路故障的特征进行了分析研究。在此基础上 ,选用三次B样条函数为小波函数 ,对低压系统短路电流实施二进小波变换 ,获得各尺度小波变换的平滑分量及小波分量。通过研究发现 ,在短路发生后极短时间内 ,当短路电流变化得还未对线路及设备造成威胁时 ,小波分量值与正常运行时相比已达较大值 ,表现出较明显的故障特征 ,且高尺度下的小波分量还可有效抑制噪声干扰的影响。最后通过该算法的实时性分析 ,说明用三次B样条小波分解算法对低压系统短路故障进行早期预测是有效的。

基于反电动势滑模观测器的异步电机矢量控制

为提高异步电机无速度传感器控制参数鲁棒性,同时减小滑模抖振,研究了一种基于反电动势高阶滑模观测器的异步电机速度观测和矢量定向方案。在对异步电机数学模型变换的基础上,通过非奇异终端滑模观测器的设计,实现了对反电动势的准确观测。据此设计了转速适应率,实现了转速观测,并由反电动势和转子磁链之间的故有相位关系,实现了转子磁场的直接定向。该方案的突出优势在于其较强的参数鲁棒性:一方面,其矢量定向的准确性不受转子电阻这一易变参数的影响;另一方面,转子电阻的变化对速度观测精确度的影响较小。同时高阶滑模观测器的设计有效地抑制了滑模抖振,提高了观测精确度。仿真结果验证了该方案的有效性,展示了其较强的参数鲁棒性。

电动车用永磁同步电机的双模糊控制研究

由于常规的直接转矩控制大多采用滞环比较器,容易产生转矩脉动,导致逆变器开关频率过高;与此同时,常规的PI速度调节器的跟踪精度不高。鉴于此,该文建立了电动车用永磁同步电机的数学模型,并利用MATLAB/ Simulink建立不仿真模型。设计了模糊直接转矩控制器和模糊速度PI控制器,并且借助实时仿真工具dSPACE,建立了永磁同步电机的实时仿真模型并进行仿真。仿真结果表明:所设计的电动车用永磁同步电机调速的双模糊控制器能自动调节开关频率,具有高的响应速度和很小的跟踪误差,为今后开发实际的硬件控制器打下了坚实基础。

基于KPCA和PSOSVM的异步电机故障诊断

针对异步电机故障振动信号具有较强的非线性特征,而传统的线性分析方法易造成振动信号非线性成分的丢失这一情况,提出一种核主元分析和粒子群支持向量机相结合的异步电机故障诊断方法。利用核函数实现输入空间到高维特征空间的非线性映射以及对映射数据的主元分析,得到原始样本的非线性主元,实现特征提取和数据压缩,将获得的核主元特征通过支持向量机进行模式识别。采用距离比值法和粒子群算法分别对核主元分析和支持向量机的参数进行双重优化选择。实验结果表明,该方法能有效提取故障信号的非线性特征,具有较强的非线性模式识别能力,相比主元分析和支持向量机方法,分类效果更好,实时性更强,可快速有效实现异步电机故障诊断。

基于转差率的感应电机最优效率控制

针对感应电机的能量优化问题,提出了一种基于转差率的感应电机最优效率控制方法和算法,用于恒压频比(VVVF)感应电机驱动系统,并给出仿真结果。该方法具有明显的节能效果。