[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

本發明公開了一種爪極發電機整流電路故障診斷方法、系統、設備及介質，方法包括下述步驟：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、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，根據二者峰值噪聲諧波的頻次是否相同，判斷是否發生單管開路故障或短路故障。本發明基于輸出直流電流和電機噪聲時域信號，在無需對電機進行拆卸的情況下，能對車載爪極電機整流二極管單管斷路和短路情況進行快速診斷。

技術領域

本發明屬于電子電路故障診斷的技術領域，具體涉及一種爪極發電機整流電路故障診斷方法、系統、設備及介質。

背景技術

爪極發電機是一種同步電機形式，由于具備結構簡單、制造成本低廉、運行轉速范圍寬以及可靠性高等優點，因此當前幾乎所有的燃油轎車均采取爪極發電機作為車載發電機。為了保證功率輸出密度，爪極發電機常被設計為在高電磁負荷的情況下工作，其內置整流橋上的單個二極管容易在高溫和長時間承壓情況下發生斷路或短路。這將造成電機發電品質下降，甚至增加電機發生共振的可能性，因此及時對電路故障進行診斷和排除是必要的。

二極管發生故障會改變相電流的幅值和相位，相電流直接作用于定子電樞，引起氣隙磁場的變化，進而改變爪極發電機的電磁力，最終影響到電機的電磁振動與噪聲。

當前，專門涉及車載電機二極管整流電路故障診斷的文獻或專利較少。而針對三相全橋整流電路的故障診斷，通常采用直接測量法或“建模-查表”法。前者通過拆解發電機組，對發電機內部整流器件的各輸出特性進行直接測量，例如專利CN103744013A中提出了一種通過注入互補的PWM信號，逐對驗證各晶閘管半橋完好性的全橋電路診斷方法，但實際檢修時采取該種方法需要拆解器械，時間成本較高。后者則通過選取一組電路特征參數，并將電路正常工作狀態和故障狀態依次進行編碼，最后手動構建故障查找表或利用神經網絡建立故障預測模型。如專利CN103018601B對輸出直流電壓信號進行小波包分解和系數重構，獲取其功率譜和特征頻率形成了一張風電系統整流電路多晶閘管開路故障比對表。但上述“查表-建?！狈ㄍ魂P注開關器件斷路的情況，較少考慮開關器件短路的診斷，且如果采用神經網絡進行預測模型構建，如選用的特征參數和優化手段不當，往往造成網絡訓練時陷入局部極小值點的問題，且這些問題由于網格內部的復雜性和對程序員的模糊性不能快速進行調整，進而影響了模型判斷的準確性。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種爪極發電機整流電路故障診斷方法、系統、設備及介質，本發明無需拆解電機就能對車載爪極發電機整流二極管單管斷路和短路情況進行快速診斷。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明一方面提供了一種爪極發電機整流電路故障診斷方法，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；