[發(fā)明專(zhuān)利]基于級(jí)數(shù)分解確定伺服電機(jī)定子故障狀態(tài)指標(biāo)的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010619427.5
• 申請(qǐng)日: 2020-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111917360B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉赫;李志遠(yuǎn);周瑋;余輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司;國(guó)家電網(wǎng)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02P29/024
• 分類(lèi)號(hào): H02P29/024
• 代理公司: 北京工信聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11266
• 代理人: 劉海蓉

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于級(jí)數(shù)分解確定伺服電機(jī)定子故障狀態(tài)指標(biāo)的方法及系統(tǒng)，無(wú)需多周期穩(wěn)態(tài)信號(hào)采集，僅通過(guò)采集伺服電機(jī)動(dòng)作過(guò)程中的電壓信號(hào)和電流信號(hào)實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析，解決了伺服電機(jī)特有工況的測(cè)量問(wèn)題；利用重采樣變換向量和積分向量實(shí)現(xiàn)狀態(tài)信息的非穩(wěn)態(tài)特征提取，并且分解系數(shù)具備明確的物理意義，解決了短時(shí)長(zhǎng)信號(hào)的波形分析問(wèn)題；充分利用非穩(wěn)態(tài)信號(hào)分解特征系數(shù)，確定伺服電機(jī)定子故障狀態(tài)指標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)伺服電機(jī)狀態(tài)及其變化趨勢(shì)的指標(biāo)描述，并且能夠根據(jù)伺服電機(jī)定子故障狀態(tài)指標(biāo)快速地確定伺服電機(jī)定子故障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，并且更具體地，涉及一種基于級(jí)數(shù)分解確定伺服電機(jī)定子故障狀態(tài)指標(biāo)的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來(lái)，交流伺服電機(jī)在新能源、電力設(shè)備、航空航天以及工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的作用逐漸顯現(xiàn)。其中，永磁同步交流伺服電機(jī)具有功率密度高、驅(qū)動(dòng)性能可靠等優(yōu)勢(shì)，因而成為交流傳動(dòng)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。隨著數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展，磁場(chǎng)定向控制與直接轉(zhuǎn)矩控制等控制策略的不斷完善，進(jìn)一步增強(qiáng)了伺服電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能。

實(shí)際工況下，運(yùn)行中的永磁伺服電機(jī)通常處于強(qiáng)振動(dòng)、高濕度甚至極端溫度等惡劣工況，定子繞組長(zhǎng)期處于多種應(yīng)力的作用下，易引發(fā)局部過(guò)熱、性能退化，致使繞組匝間出現(xiàn)短路故障。特別是工業(yè)用伺服電機(jī)系統(tǒng)，其動(dòng)作頻繁，驅(qū)動(dòng)沖擊明顯，進(jìn)一步增加了上述故障的概率。伴隨故障的惡化電機(jī)繞組完全損毀，會(huì)對(duì)人身安全、財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重危害。

因此，需要對(duì)伺服電機(jī)定子故障狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種基于級(jí)數(shù)分解確定伺服電機(jī)定子故障狀態(tài)指標(biāo)的方法及系統(tǒng)，以解決如何對(duì)伺服電機(jī)定子故障狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的問(wèn)題。

為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于級(jí)數(shù)分解確定伺服電機(jī)定子故障狀態(tài)指標(biāo)的方法，所述方法包括：

獲取伺服電機(jī)分別在d軸和q軸的電流信號(hào)和電壓信號(hào)，并根據(jù)所述電流信號(hào)和電壓信號(hào)計(jì)算伺服電機(jī)動(dòng)作的瞬時(shí)功率：

根據(jù)重采樣數(shù)和瞬時(shí)功率采樣時(shí)長(zhǎng)確定基于Bessel函數(shù)的采樣時(shí)間序列，并根據(jù)所述采樣時(shí)間序列以現(xiàn)行差值形式對(duì)所述瞬時(shí)功率進(jìn)行邊頻率重采樣，獲取重采樣信號(hào)；

將p階Beesel函數(shù)的前N個(gè)零點(diǎn)分別代入p+1階的Bessel函數(shù)并取絕對(duì)值，以構(gòu)建積分向量；

根據(jù)所述積分向量構(gòu)建變換矩陣，并根據(jù)所述變換矩陣對(duì)所述重采樣信號(hào)進(jìn)行變換，獲取重采樣變換向量；

根據(jù)所述重采樣變換向量和積分向量確定系數(shù)向量；

選取所述系數(shù)向量中的前預(yù)設(shè)個(gè)數(shù)的系數(shù)數(shù)據(jù)，并利用選取的系數(shù)數(shù)據(jù)和伺服電機(jī)在正常動(dòng)作下的系數(shù)平均值確定伺服電機(jī)定子故障狀態(tài)指標(biāo)。

優(yōu)選地，其中所述根據(jù)所述電流信號(hào)和電壓信號(hào)計(jì)算伺服電機(jī)動(dòng)作的瞬時(shí)功率，包括：

其中，P為伺服電機(jī)動(dòng)作的瞬時(shí)功率；I_d和I_q分別為伺服電機(jī)在d軸和q軸的電流信號(hào)；U_d和U_q分別為伺服電機(jī)在d軸和q軸的電壓信號(hào)；M為每組數(shù)據(jù)的向量長(zhǎng)度。

優(yōu)選地，其中所述將p階Beesel函數(shù)的前N個(gè)零點(diǎn)分別代入p+1階的Bessel函數(shù)并取絕對(duì)值，以構(gòu)建積分向量，包括：