[發明專利]爪極發電機整流電路故障診斷方法、系統、設備及介質

在審

• 申請號: 202210526144.5
• 申請日: 2022-05-16
• 公開（公告）號: CN114859202A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 吳雙龍;嚴翔宇;王海林;齊龍;陳釗國
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;G01R31/52
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.爪極發電機整流電路故障診斷方法，其特征在于，包括下述步驟：

S1、根據待測爪極發電機的機械參數以及運作轉速，利用解析法獲取待測爪極發電機的理論電磁力空間階次和頻率信息；

S2、采集待測測爪極發電機整機散逸至空氣聲場中的噪聲時域信號；

S3、對采集到的噪聲時域信號進行一維快速傅里葉變換處理，獲取待測電機的噪聲頻率譜；

S4、對于步驟S3中獲得的噪聲頻譜，識別其噪聲幅度最大的諧波頻率，并與S1解析計算的結果進行對比，若二者峰值噪聲諧波的頻次不同，則認為發生單管故障，繼續進行S5-S7步操作，反之，認為待測爪極發電機整流電路未發生單管故障；

S5、獲取爪極發電機的額定輸出電流I_d0，并檢測爪極發電機整流電路直流輸出端的輸出電流I_d；

S6、若I_d相比額定輸出電流I_d0削弱幅度在10％以內，則認為發生單管開路故障；

S7、若I_d相比額定輸出電流I_d0削弱幅度超過10％，則認為發生單管短路故障。

2.根據權利要求1所述爪極發電機整流電路故障診斷方法，其特征在于，步驟S1中，所述解析法通過對爪極發電機負載時定子和轉子磁勢進行傅里葉分解并考慮定轉子的開槽效應后，利用磁場條件下的歐姆定律求得氣隙合成磁場；最后根據麥克斯韋應力張量方程計算電磁力，忽略其時不變成分和次要時變成分后，讀取其頻率信息。

3.根據權利要求2所述爪極發電機整流電路故障診斷方法，其特征在于，所述解析法具體為：

S11、計算不考慮漏磁和磁飽和情況下的爪極發電機的徑向氣隙合成磁場B_r(θ,t,z)，B_r(θ,t,z)＝B_a(θ,t,z)+B_f(θ,t,z)；

其中，B_a(θ,t,z)為定子電樞反應磁場,B_f(θ,t,z)為轉子勵磁磁場；

S12、再利用麥克斯韋張量法，計算徑向電磁力P_r，有其中，μ₀為空氣磁導率；

S13、計算主振力波的空間階次和頻率信息。

4.根據權利要求3所述爪極發電機整流電路故障診斷方法，其特征在于，步驟S11中，由于整流電路故障對轉子勵磁磁場無直接影響，因此只有定子電樞反應磁場B_a(θ,t,z)對整流電路故障有影響，B_a(θ,t,z)的計算公式如下：

其中，B_a(θ,t,z)和氣隙合成磁導∧(θ,t,z)均是關于時間t、電機周向位置θ和軸向位置z的函數，m為相數，N為每個定子槽中的繞組匝數，I_m為電樞相電流幅值，為電流初始相位角，ω_e＝pf_r為電流基頻電角速度，ν為定子電樞磁動勢諧波次數，i為定子電流諧波次數，p為極對數，f_r為電機轉速。

5.根據權利要求3所述爪極發電機整流電路故障診斷方法，其特征在于，步驟S13中，空間階次為0的電磁力諧波構成主要振動因素，因此，令空間階次為0，獲得約束條件，求解頻率的表達式，取頻率非零且最低的0階電磁力作為主振電磁力波；

閱讀電機銘牌或電機生產廠家配發的電機參數說明表獲取爪極發電機的相數m、繞組匝數N，電樞電流幅值Im，極對數p，讀取汽車轉速儀表盤可獲得電機當前轉速fr，根據上述機械參數和電機轉速，獲得爪極發電機主要徑向電磁力的空間階次和頻率信息。