分数阶Fourier变换在变频调速异步电动机故障诊断中的应用

摘要

随着现代科学技术的进步和电气化程度的提高，电机已被广泛应用于工业生产的各个领域，电机发生故障和停止运行，不仅会损坏电机本身，而且会影响整个系统的正常工作，甚至危及人身安全，造成巨大的经济损失。通过对电机状态的监测和分析，可以及早发现故障和预防故障的进一步恶化，减少突发事故造成的停产损失，并为实现状态检修创造条件。 电机出现故障时，故障信号中往往含有大量的时变、短时突发性质的成分，传统的信号分析方法如Fourier变换不能有效地提取电机的故障特征。分数阶Fourier变换作为一种时频分析方法，对线性调频信号具有很好的处理效果，考虑到分数阶Fourier变换处理非平稳信号的优越性，本文研究如何将分数阶Fourier变换应用于变频调速异步电机故障诊断中。 本文介绍了分数阶Fourier变换的原理、方法，重点介绍了分数阶Fourier变换对线性调频信号的处理优势。在分析和总结电机常见故障机理及其在电流频谱上出现的故障特征的基础上，对变频调速异步电动机定子电流信号分别在正常和故障两种运行状态下进行分数阶Fourier变换的故障特征提取。将正常和故障两种状态下的变频电流信号分别进行了分数阶Fourier变换，从中提取到故障特征频段，将正常和故障运行时的特征频段进行了详细的对比，从特征频段重构信号的波形上可以看出，基于分数阶Fourier变换的特征提取方法可以有效的表征电机故障。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 研究目的及意议

1.2 国内外研究现状及分析

1.2.1 基于信号的故障诊断方法

1.2.2 基于模型的故障诊断方法

1.2.3 基于知识的故障诊断方法

1.3 本文的研究内容

1.4 本文章节安排

第二章 鼠笼式异步电动机转子断条机理及常用诊断方法

2.1 正弦波供电条件下恒速运行异步电动机转子断条特征及诊断方法

2.1.1 转子断条故障特征的产生原因

2.1.2 常用的诊断方法

2.2 变频调速技术简介

2.3 变频调速异步电动机工作原理

2.4 变频调速状态下鼠笼式异步电动机转子断条故障的难点

第三章 分数阶Fourier变换

3.1 Fourier变换简介

3.2 分数阶Fourier变换及其性质

3.3 分数阶Fourier变换计算方法

3.4 分数阶Fourier变换的应用

3.5 LFM(线性调频信号)信号的分数阶Fourier变换

第四章 基于分数阶Fourier变换的电机运行模式的确定

4.1 基于分数阶Fourier变换的电机运行模式的确定

4.2 电机运行模式的实验仿真

第五章 分数阶Fourier变换对变频调速异步电动机断条故障的诊断

5.1 变频调速异步电动机转子断条故障时的特征频率

5.2 基于分数阶Fourier变换的断条故障诊断原理

5.3 LFM信号的解线调技术

5.4 关于relax算法介绍

5.5 基于分数阶Fourier变换的断条故障诊断流程

5.6 实验仿真

第六章 全文总结

6.1 总结

6.2 未来展望

参考文献

攻读硕士研究生期间发表的学术论文

致谢