[發(fā)明專利]一種交流無刷發(fā)電機(jī)故障診斷儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110396211.8
• 申請(qǐng)日: 2011-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN102520352A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏立;張超;黃海;王黎明;侯新國;王征;卜樂平;邵英;歐陽華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍海軍工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/34
• 分類號(hào): G01R31/34;G01R31/06
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 方放

1.一種交流無刷發(fā)電機(jī)故障診斷儀，包括傳感器組、信號(hào)調(diào)理電路、采樣電路、數(shù)據(jù)處理器和人機(jī)交互單元，用戶通過人機(jī)交互單元向數(shù)據(jù)處理器輸入采樣電路參數(shù)和發(fā)電機(jī)參數(shù)，數(shù)據(jù)處理器根據(jù)采樣電路參數(shù)控制采樣電路采集數(shù)據(jù)，所述傳感器組由三個(gè)電壓傳感器和四個(gè)電流傳感器構(gòu)成，各電壓傳感器及各電流傳感器的輸出信號(hào)分別送到信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行濾波、穩(wěn)壓、調(diào)幅后，由采樣電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送到數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行故障檢測(cè)與識(shí)別處理，再由人機(jī)交互單元輸出結(jié)果，將其特征在于：

所述三個(gè)電壓傳感器中，第一、第二、第三電壓傳感器分別測(cè)量發(fā)電機(jī)A相、B相、C相電樞相電壓；

所述四個(gè)電流傳感器中，第一、第二、第三電流傳感器分別測(cè)量發(fā)電機(jī)A相、B相、C相電樞相電流；第四電流傳感器測(cè)量勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流；

所述數(shù)據(jù)處理器加載定子繞組匝間短路診斷模塊、轉(zhuǎn)子繞組匝間短路診斷模塊、勵(lì)磁機(jī)故障診斷模塊和旋轉(zhuǎn)整流器故障診斷模塊；

(1)所述定子繞組匝間短路診斷模塊，進(jìn)行下述操作：

(1.1)計(jì)算發(fā)電機(jī)電樞電壓的基次諧波頻率f₁：f₁＝P×N/60，

式中，P為發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)，N為發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速；

(1.2)每隔5秒，對(duì)采樣電路輸出的勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流數(shù)字信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，提取勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流直流分量幅值I_DC，分別提取頻率為2f₁、4f₁、6f₁的勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流諧波幅值分別計(jì)算勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流二次諧波、四次諧波和六次諧波相對(duì)值和

(1.3)判斷是否α(n+1)/α(n)＞300％，是則進(jìn)行步驟(1.4)，否則人機(jī)交互單元不顯示；式中，α(n)表示前5秒間隔的α值，α(n+1)表示后5秒間隔的α值；

(1.4)判斷是否β(n+1)/β(n)≤175％且δ(n+1)/δ(n)≤175％，是則為發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行導(dǎo)致的諧波成分變化，人機(jī)交互單元不顯示；否則通過人機(jī)交互單元顯示定子繞組匝間短路；式中，β(n)、δ(n)分別表示前5秒間隔的β、δ值，β(n+1)、δ(n+1)分別表示后5秒間隔的β、δ值；

(2)所述轉(zhuǎn)子繞組匝間短路診斷模塊，進(jìn)行下述操作：

(2.1)計(jì)算轉(zhuǎn)子繞組匝間短路時(shí)勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流頻譜中的故障基次諧波頻率f₂：f₂＝N×M/60，

式中，N為發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速，M為發(fā)電機(jī)定子每相繞組的并聯(lián)支路數(shù)；

(2.2)每隔5秒，對(duì)采樣電路輸出的勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流數(shù)字信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，提取勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流直流分量幅值I_DC，分別提取頻率為kf₂的勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流諧波幅值k＝1、2...7、8；

(2.3)判斷的勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流諧波幅值個(gè)數(shù)是否大于2個(gè)，是則進(jìn)行步驟(2.4)，否則人機(jī)交互單元不顯示，式中，表示前5秒間隔的值，表示后5秒間隔的值；

(2.4)取比值最大的勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流諧波幅值計(jì)算發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路特征值j∈〔1、2...7、8〕；

(2.5)判斷是否ε(n+2)/ε(n+1)＞120％，是則通過人機(jī)交互單元顯示轉(zhuǎn)子繞組匝間短路，否則轉(zhuǎn)子繞組匝間短路特征不明顯，人機(jī)交互單元不顯示，式中，ε(n+1)表示后5秒間隔的ε值，ε(n+2)表示更后5秒間隔的ε值；

(3)所述勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路診斷模塊，進(jìn)行下述操作：

(3.1)計(jì)算勵(lì)磁機(jī)電樞電壓的基次諧波頻率f₃：f₃＝P₁×N/60，

式中，P₁為勵(lì)磁機(jī)的轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)，N為發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速；

(3.2)每隔5秒，對(duì)采樣電路輸出的勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流數(shù)字信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，提取勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流直流分量幅值I_DC，提取頻率為2f₃的勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流諧波幅值計(jì)算勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子繞組短路特征值

(3.3)判斷是否γ(n+1)/γ(n)＜150％，是則勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子繞組沒有發(fā)生短路，人機(jī)交互界面不顯示；否則判斷是否150％＜γ(n+1)/γ(n)＜300％，是則通過人機(jī)交互單元顯示勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路；否則通過人機(jī)交互單元顯示勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子繞組相間短路；式中，γ(n)表示前5秒間隔的γ值，γ(n+1)表示后5秒間隔的γ值；

(4)所述旋轉(zhuǎn)整流器二極管故障診斷模塊，進(jìn)行下述操作：

(4.1)計(jì)算勵(lì)磁機(jī)電樞電壓的基次諧波頻率f₃：f₃＝P₁×N/60，

式中，P₁為勵(lì)磁機(jī)的轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)，N為發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速；

(4.2)每隔5秒，對(duì)采樣電路輸出的勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流數(shù)字信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，提取勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流直流分量幅值I_DC，提取頻率為f₃的勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流諧波幅值計(jì)算旋轉(zhuǎn)整流器二極管故障特征值

(4.3)判斷是否λ＜10％，是則旋轉(zhuǎn)整流器正常，人機(jī)交互界面不顯示；否則判斷是否10％＜λ＜55％，是則通過人機(jī)交互單元顯示旋轉(zhuǎn)整流器1個(gè)二極管開路；否則通過人機(jī)交互單元顯示旋轉(zhuǎn)整流器1個(gè)二極管短路。

2.如權(quán)利要求1所述的交流無刷發(fā)電機(jī)故障診斷儀，其特征在于：

所述人機(jī)交互單元為液晶觸摸屏，用戶在液晶觸摸屏上設(shè)置采樣電路參數(shù)和發(fā)電機(jī)參數(shù)，所述采樣電路參數(shù)包括采樣頻率、采樣時(shí)間和采樣通道；所述發(fā)電機(jī)參數(shù)包括發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速、定子繞組疊繞方式、定子繞組并聯(lián)支路數(shù)、轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)和勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁極對(duì)數(shù)；

液晶觸摸屏顯示發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和故障診斷結(jié)果，所述發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)包括三相電樞電壓有效值和頻率、三相電樞電流有效值和頻率、每個(gè)采樣通道的時(shí)域波形和頻譜分析；所述故障診斷結(jié)果包括定子繞組匝間短路、轉(zhuǎn)子繞組匝間短路、勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子繞組匝間短路、勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子繞組相間短路、旋轉(zhuǎn)整流器1個(gè)二極管開路和旋轉(zhuǎn)整流器1個(gè)二極管短路。