[發明專利]一種無軸承電機懸浮繞組故障檢測方法

在審

• 申請號: 201710151666.0
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN107037305A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 孫曉東;蘇伯凱;陳龍;楊澤斌;李可;汪若塵;徐興;楊曉峰
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02;G01R31/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及無軸承電機的檢測技術，具體是無軸承電機的懸浮繞組故障檢測方法，在無軸承永磁同步電機的矢量控制過程中使用。

背景技術

無軸承電機(BM)是一種集懸浮與驅動于一體的新型磁懸浮電機，由轉子、定子、轉矩繞組、懸浮繞組等組成，通過對電機內懸浮繞組電流進行控制，可以實現電機的轉子的穩定懸浮。若電機中懸浮繞組發生故障，會導致轉子偏心，不能穩定懸浮，對電機造成嚴重的損害，因此在電機應用中，對懸浮繞組的狀態監測非常重要。絕大多數的懸浮繞組的故障問題是由于繞組匝間絕緣層被電流產生的熱量破壞。在故障的前期，電機可能仍能工作，但是當多匝線圈發生短路時(短路可能發生的在單相內，也可能發生在相與相之間)，短路回路將產生較大的電流，對電機造成較大的破壞。為了提高無軸承電機的性能，延長其使用壽命，快速準確的故障診斷和修正可以確保最優的可靠度和最大的安全性能。目前對故障檢測和診斷的方法大致分為三類：1)用數學模型描述電機的運行狀態。2)分析測量得到的信號，根據測量信號的特點來評估電機的運行狀態。3)對于復雜系統的故障檢測和診斷多使用模糊算法、神經網絡、支持向量機等。其中，采用數學模型對電機運行狀態進行描述時，不僅計算復雜，而且對模型的精確度要求較高。而神經網絡、支持向量機等方法需要大量的訓練數據，也很復雜。

發明內容

本發明的目的是為解決現有技術存在的問題，提出一種新的能對無軸承電機懸浮繞組進行快速準確檢測的檢測方法。

本發明一種無軸承電機懸浮繞組故障檢測方法采用如下技術方案：將懸浮繞組三相電流i_Sa、i_Sb、i_Sc變換為d-q旋轉坐標系下的兩相懸浮電流i_Sα、i_Sβ，還具有以下步驟：

A、將兩相懸浮電流i_Sα、i_Sβ輸入圖像處理與識別模塊中，圖像處理與識別模塊將每次取樣得到的兩相懸浮電流i_Sα、i_Sβ作為一個二值圖像的像素點，在靜態坐標系下將該像素點示出；

B、取樣得到懸浮繞組未發生故障時的二值圖像，在二值圖像中取出通過的像素點最多的圓形O₁，并求出該圓形O₁的半徑R₁；

C、當電機運行后，每隔一段時間對兩相懸浮電流i_Sα、i_Sβ進行實時采樣，得到運行時的二值圖像，在二值圖像中取通過的像素點最多的軌跡，若該軌跡為橢圓形，則求出橢圓的長軸半徑R₂；若該軌跡為圓形，則求出圓形的半徑R₂；

D、根據式求出故障嚴重性指數FSI，將故障嚴重性指數FSI與設定的閾值進行比較，當超過閾值時，則電機的懸浮繞組發生故障，反之則沒有故障。

本發明采用上述技術方案后具有的優點是：由于定子電流能夠充分反映出電機系統的信息，所以本發明對無軸承電機的三相懸浮繞組電流進行采樣，通過Clark變換為兩相懸浮電流，將兩相懸浮電流i_Sα、i_Sβ作為反饋電流，通過對反饋電流的數據處理，對靜態坐標系下的兩相懸浮電流i_Sα、i_Sβ進行處理得到對靜態坐標系下電流的二維向量圖，將電流以圖像的形式表現，通過圖像處理技術對二維向量圖像進一步處理分析，得到一個故障嚴重性指標，根據圖像的形狀來判斷是否發生故障以及故障的嚴重程度，當這個指標超過正常值時將發出警報，提示電機出現故障。本發明簡單易于實現，只需要幾步簡單的坐標變換，不需要復雜的電機數學模型與算法。由于對定子電流進行實時采樣，并且實時與離線獲得的正常運行狀態下電機定子電流圖像信息進行比較，可以快速準確的對故障進行診斷和修正，提高無軸承電機的性能，延長其使用壽命，確保最優的可靠度和最大的安全性能。

附圖說明

圖1是本發明無軸承電機懸浮繞組故障檢測系統的結構框圖；

圖2是本發明故障檢測方法的流程圖；

圖3是圖2中兩相懸浮電流的圖像處理示意圖。

具體實施方式