论文基于改进型相关算法诊断变频异步电机定子故障诊断是大学硕士与本科异步电机毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料下载，关于免费教你怎么写异步电机方面论文范文。
摘 要：变频器供电下,异步电机定子电流谐波成分剧增,使定子匝间短路故障的诊断不同于电网直接供电.电网电压不平衡以及电机的先天不平衡也会影响诊断结果.针对以上问题,根据变频器调制频率构建参考信号,提出用改进型相关算法提取定子电流中调制频率基波成分,避开电网不平衡因素以及变频器高次谐波的影响,利用逆调制频率同步速变换将调制频率的基波正序分量转化为二倍频交流分量,将负序分量转换成直流量,通过对整周期采样长度取均值的方法将直流分量单独分离出来.并考虑电机先天不平衡因素定义了故障灵敏度因子.实验结果表明该因子能正确反映定子故障程度,消除了变频器的谐波成分和噪声对计算结果的影响,对供电电源不对称具备鲁棒性,方法有效可行.
关键词：异步电机；匝间短路；变频器；相关算法；同步速变换
中图分类号：TM346文献标志码：A
Email：mashaoxu1826@163.com定子匝间短路故障占异步电机故障的30%～40%[1].随着变频器在异步电机控制中的广泛应用,变频电源供电下异步电动机定子短路故障的诊断变得尤为重要.目前,定子故障诊断的研究方法主要分为3类：解析模型诊断、专家知识诊断和定子电流信号分析诊断[2].其中基于定子电流信号分析的诊断方法为非侵入式,信号易于获取,得到了广泛应用.近年来多种先进的算法用来提取异步电机定子故障特征.文献[3]提出瞬时功率分解算法,解决了电压不平衡、电压及负载的动态变化在故障负序电流检测中的影响,但需要识别大量的电机特征参数,计算量较大.文献[4]利用径向振动频率作为定子短路故障的依据,文献[5]分析异步电机定子线圈短路故障时的振动特征及定子电流的频谱特性,提出了基于相关分析的感应电机定子故障诊断方法,采用信息融合有效提取定子故障特征,但都存在容易与转子偏心故障产生的振动频率混淆.文献[6]和文献[7]提出基于对角递归神经网络的方法检测故障严重程度,判定定子绕组短路的匝数,但该方法需要大量训练数据,训练不足、过度和收敛速度等因素都会影响最终结果的诊断.文献[8]和文献[9]提出基于空间矢量法来确定定子线圈故障,并定义了灵敏度因子以保证线圈故障程度的准确性和灵敏度,但此方法忽略了噪声和谐波对计算结果的影响.文献[10]引出定子负序阻抗作为故障特征量,由于负序阻抗定义为负序电压与负序电流之比,因此当供电电源对称度较高时,计算结果就会产生较大的误差.文献[11]提出分析高次谐波成分在失电残压中的变化来定位故障发生的位置,由于其实现的是离线检测,因此在很多场合,比如一些需要电机长期或连续运行等情况,应用受到很大的限制.
在变频器供电下的异步电机故障诊断成为近年来关注的热点.文献[12]提出了带变频驱动系统的异步电机转子断条故障的诊断方法,但关于变频电源供电下的定子短路故障诊断的文献并不多.变频器中整流逆变电路中大量的开关器件,使其变频电源供电下的定子电流信号谐波成分剧增,这与电网直接对电动机供电的方式有较大区别,给电机定子匝间短路故障特征的提取带来了困难.文献[13]和文献[14]建立了变频电源供电笼型异步电机的仿真模型.文献[15]通过对变频器逆变直流侧电流的分析,提出了基于逆变器直流侧电流的定子故障诊断方法和故障严重因子,具备较强的故障辨识能力,但该方法信号采集位于逆变器的直流侧,一般集成在变频器的内部,信号提取的困难使其应用受到限制.此外,文献[16]指出在实际电机中,供电电压不平衡,电机制造和装配误差造成的先天不平衡等都会影响负序电流的大小,因此不考虑这些因素的影响来诊断定子故障及其严重程度是不准确的.
针对以上问题,提出首先利用改进型相关算法提取电流信号频器调制频率基波分量,避开变频器谐波以及电网不平衡因素的影响；然后利用逆调制频率同步速坐标变换,单独提取由于定子匝间短路引起的负序分量；最后考虑电机先天不对称因素,定义一个表征故障程度的灵敏度因子,评估故障程度.
1考虑电网不平衡时变频器输出侧分析
图1变频驱动系统
Fig.1Variable frequency driver system
变频器一般由整流器和逆变器组成.其原理图构成如图1所示.
逆变器采用SPWM脉宽调制技术,整流器采用三相桥式不可控整流.定义整流器3个桥臂的开关函数为
S1,2,3等于1,上管导通、下管关断；
-1,上管关断、下管导通；
0,两管同时关断.
当电网三相电压对称时,整流器的输出电压中只含有直流量和电网频率的高倍频分量.其开关函数S1的解析表达式为
S1等于23πcos（ω1t-θ1）+23π∑∞n等于116n±1×cos[（6n±1）ω1t-θ6n±1],
式中ω1为电网基波角频率,θ1为电网基波的初相位,θ6n±1是电网高倍频分量的初相角[17].
若忽略高次谐波,开关函数S1的解析表达式可写成
S1等于23πcos（ω1t-θ1）.
同理可得S2和S3的表达式（此处略）.
当三相电网电压不平衡时,电网电压中主要含有基波正序分量和负序分量,则可表示为[18]
ua等于U+1cos（ω1t+θ+1）+U-1cos（ω1t+θ-1）,ub等于U+1cos（ω1t+θ+1-23π）+U-1cos（ω1t+θ-1+23π）,
uc等于U+1cos（ω1t+θ+1+23π）+U-1cos（ω1t+θ-1-23π）.
整流器的输出侧电压可表示为ud等于S1ua+S2ub+S3uc,经推导电网电压负序分量在整流器输出侧电压中以2f1的频率分量展现,则整流器输出侧电压可表示由电网的正序电压产生的直流分量和电网的负序电压产生的2f1频率分量组成,即：
ud等于Ud+U2f1cos（2ω1t+θ2f1）
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参考文献：
1、 变频器功率模块故障引发电机异音分析 摘 要：介绍了某发电厂A引风机电机运行过程中出现异音事件，通过对引风机电机、高压变频器逐一排查，找出故障问题所在，并结合变频器性能特点，分析了异。
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