基于信息融合技术的变频电源笼型感应电动机故障诊断

摘要

众所周知，笼型感应电动机已经广泛应用于现代工业中。近几十年来，电气设备故障诊断技术飞速发展，研究人员在笼型感应电动机的故障诊断方面的理论深入和系统开发上做了大量的工作。而变频电源早已是传动系统中必不可少的部分，它改善了电动机动态性能，使电机适应频繁的启动和停止，并根据实际工作状况实时调整转速，但变频电源的使用给电动机故障诊断提出了更多更新的问题。 本文根据相关文献提出的笼型感应电动机断条故障诊断方法，首先分析了电动机的实际运行及故障产生的机理与状态。再建立了变频电源与电动机一体化的动态数学模型，包括电动机正常状态和故障状态，并分析了夹杂于电动机电流、功率频谱中的逆变器电源谐波对诊断故障带来的影响。然后根据应用成熟的电流频谱特征分析方法融合导出的信息融合诊断方法--扩展Park矢量法和平均瞬时功率法，并进行了仿真，通过综合分析与横向比较，确定后者更加适合于不同频率时电动机的故障诊断。 同时还把小波分析的方法引入到故障诊断信号频谱的特征提取中，因为Fourier变换只适用于平稳信号，相形之下，小波变换的时域和频域综合分析能力和频谱局部细分特性等方面都强于Fourier变换，更适于频率成分很多的电动机频谱分析。仿真结果表明，小波分析方法使得频谱中的故障特征频率更加突出，从而更容易判断故障的发生。用Morlet复小波分析可以反映启动电流所含有的故障特征信息，该方法可作为断条故障的辅助判据。

目录

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第一章绪论

1.1设备故障诊断技术简述

1.2笼型感应电动机常见故障及诊断方法

1.3变频调速电动机故障诊断问题

1.4本文所做的工作

第二章电动机故障特征原理及诊断方法

2.1转子断条故障原理

2.2转子断条故障诊断方法

第三章变频电源电动机数学模型

3.1电动机模型

3.1.1正常电动机模型

3.1.2电动机各回路电感系数的计算

3.1.3断条电动机模型

3.2逆变器模型

3.2.1自然采样及谐波分析

3.2.2规则采样及谐波分析

3.3定子电流结果分析

3.3.1工频电源时定子电流频谱

3.3.2变频电源时定子电流频谱

第四章变频调速电动机故障诊断

4.1扩展Park矢量法原理及其应用

4.1.1扩展Park矢量法原理

4.1.2扩展Park矢量法应用

4.2瞬时功率法原理及其应用

4.2.1瞬时功率方法原理

4.2.2瞬时功率法应用

第五章小波分析及应用

5.1小波变换原理

5.1.1Fourier变换

5.1.2短时Fourier变换

5.1.3小波变换

5.2平均瞬时功率的小波分析

5.2.1多分辨分析

5.2.2平均瞬时功率的小波分析

5.3启动电流的复小波分析

第六章结束语

参考文献

研究生期间发表的论文

致谢