[發明專利]基于定子電流絕對相位的感應電機轉子斷條故障檢測方法

有效

• 申請號: 202010468041.9
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111579990B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 胡蔦慶;陳家庚;張倫;陳凌;周洋;羅鵬;胡蛟;王博政
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發明屬于故障診斷技術領域，公開了一種基于定子電流絕對相位的感應電機轉子斷條故障檢測方法，采集三相異步電機的三相電流信號；并對采集的數據進行預處理，分別去除電流信號序列的直流分量，并將每一路電流信號幅值進行歸一化，得到三個離散時間序列；對得到的離散時間序列分別求導、構造向量、取平方、計算三重積、計算絕對相位、進行頻域分析；得到三相異步電機轉子斷條的故障特征頻率。本發明原理簡單、計算量小、對設備的數據存儲和計算能力要求不高、受信號噪聲的影響較小，能夠實現電機轉子斷條的在線檢測，診斷電機早期故障。

技術領域

本發明屬于故障診斷技術領域，尤其涉及一種基于定子電流絕對相位的感應電機轉子斷條故障檢測方法。

背景技術

目前，感應電機作為一個驅動部件廣泛應用于工業設備中。在那些比較依賴感應電機的關鍵應用中，電機的故障會造成的非常昂貴的停機損失。針對這一問題，近十年來，為了防止電機故障造成昂貴的經濟損失，人們研究了狀態監控與故障診斷技術。電機轉子斷條是一種常見的故障，經常會造成電機的意外故障，造成生產效率的損失。近年來，這類故障得到了越來越多的研究，迫切的需要開發先進的診斷技術，允許在線檢測并能夠準確的診斷電機早期故障，以避免嚴重的意外停機。

電流特征分析(MCSA)作為一種應用廣泛的感應電機故障診斷方法，為實現連續監測和檢測早期故障提供了一種實用的解決方案。與常見的基于加速度的故障診斷方法相比，MCSA方法能夠在不使用額外傳感器和其他硬件的條件下進行信號采集，并且這種采集方式具有非侵入性，對電機的運行特性影響較小。

基于頻域分析的MCSA技術作為一種主流技術，已被廣泛地應用于檢測電機轉子斷條故障和端環故障。基于頻域分析的MCSA技術是針對定子電流信號直接進行頻域分析，從頻譜中尋找能夠反映感應電機轉子斷條的故障特征頻率 (1±2sk)f₀(s為轉子轉差，f₀為電源頻率，k為諧波階次)。然而，基于頻域分析的 MCSA技術往往不能得到較好的結果，其的缺點在于，電機轉子斷條故障特征頻域與電流的工頻接近，效果受到工頻頻譜泄露的嚴重影響。有研究通過濾波器濾除電流信號中的工頻，但是效果較差。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：現有技術中，感應電機轉子斷條故障診斷方法受到電流中工頻和噪聲的影響較大，無法確定感應電機轉子斷條故障特征頻率數據信息。通過帶阻濾波的方式濾除工頻成分的方法很難將發揮有效的作用。

解決以上問題及缺陷的難度為：要解決這一問題，需要將電流信號中的工頻消除。通過濾波器的方式消除工頻的方法效果較差，需要探索新的消除工頻的方法。

解決以上問題及缺陷的意義為：通過消除電流信號的工頻，使得電流信號中只保留與電機故障直接相關的故障特征頻率分量，通過簡單的譜分析便可發現明顯的故障特征，對有效監測電機轉子斷條故障有重要的應用價值。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種基于定子電流絕對相位的感應電機轉子斷條故障檢測方法。

本發明是這樣實現的，一種基于定子電流絕對相位的感應電機轉子斷條故障檢測方法，包括：

步驟一，采集數據，同時采集三相異步電機的三相電流信號I_sa、I_sb和I_sc；

步驟二，對步驟一采集的數據進行預處理，分別去除電流信號序列I_sa、I_sb和I_sc的直流分量，并將每一路電流信號幅值進行歸一化，得到三個離散時間序列X_a、X_b和X_c；

步驟三，對步驟二得到的離散時間序列X_a、X_b和X_c分別求導，得到序列X_a’、 X_b’和X_c’；