同步发电机无刷励磁系统旋转整流器故障诊断研究

摘要

旋转二极管是同步发电机无刷励磁系统的重要组成部分，因为其位于高速旋转的发电机转子上且取消了电刷，导致无法直接监测二极管的工作状态，因此解决旋转二极管的故障诊断一直是一个难题。提取定子侧的励磁电流进行谐波分析，以谐波成分作为诊断依据进行在线监测是近年来研究的重点，但大多停留在理论研究上并没有实验数据做依据。
　　本文通过理论分析和公式推导说明旋转二极管故障和励磁电流的关系，分别使用傅里叶变换和小波包变换提取励磁电流的特征信息。通过实验和理论二种途径，分析对比了二者对旋转二极管故障信息的提取能力，最终选择FFT变换作为诊断系统的特征提取方法。
　　本文研制的在线故障诊断系统，硬件方面主要由搭载了STM32F407VGT6微处理器的ST公司STM32F4Discovery开发板外接一块液晶显示屏组成，软件方面主要包括励磁电流采集、特征信息提取、人工神经网络诊断等相关功能模块。系统能通过液晶显示屏实时显示故障信息。
　　本文利用无锡开普有限公司生产的KDE35SS3柴油发电机作为实验对象，通过在线验证实验来证明该系统的可行性。实验结果表明，涉及实验的全部11种状态都能快速准确的诊断出来。本文的研究为同步发电机无刷励磁系统旋转二极管的故障诊断的进一步研究提供了理论分析和实验数据。

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第1章 绪论

1 研究意义

2研究现状

3 研究工作

第2章 无刷励磁机运行电流分析

2 .1 电枢电流分析

2 .2 励磁电流分析

2 .3本章小结

第3章 故障信号的特征提取

3 .1 傅里叶变换提取特征值

3 .2小波分析

3 .3两种特征提取方法的对比

3 .4本章小结

第4章 基于BP人工神经网络的故障诊断

4 .1人工神经网络介绍

4.2 BP神经网络

4.3 BP神经网络的设计

4 .4本章小结

第5章 同步发电机无刷励磁机旋转整流器故障诊断系统

5 .1硬件设计

5 .2 软件设计

5 .3 在线验证

5 .4本章小结

第6章 结论与展望

6 .1主要结论

6 .2进一步工作与展望

参考文献

附录一：FFT程序

附录二：小波包变换程序

附录三：随机打乱数据程序

附录四：神经网络训练及验证的Matlab程序

附录五：神经网络诊断程序

附录六：诊断系统主程序

附录七：各种故障状态下示波器FFT结果

附录八：在线验证结果

致谢