基于定子电流双树复小波分析的牵引电机故障诊断

摘要

铁路机车牵引传动系统故障诊断对保障机车车辆安全可靠运行，防止交通事故发生具有重要意义。为了有效提取故障特征，本文将双树复小波分解引入牵引电机定子电流分析，取得以下成果:
　　与常规的基于温度和振动信号的监测技术相比，基于定子电流分析的诊断方法具有经济性和易实施的突出优点。本文对定子电流分析法做了简短的概述，说明了该技术的最新水平和发展趋势。理论分析并试验研究了电机定子电流的频率成分组成。重点分析了电机异常电气条件如转子或端环破损、定子绕组短路所引起的电流频率成分变化。提出通过高精度定子电流频谱分析诊断识别电机早期故障。
　　滚动轴承失效是机车牵引传动系统的主要故障源之一。轴承失效引起电机振动增加，导致定子电流发生调制。本文根据轴承失效对电机运行参数的影响，将牵引电机轴承故障分为单点局部损伤和整体磨损。两种故障都直接影响电机振动，映射到定子电流，通常会引起定子电流的微弱变化。本文分析了振动频率与定子电流频率间的关系，给出了滚动轴承故障作用于电机定子电流的模型。在此基础上，提出了用电机定子电流分析方法诊断电机轴承故障的框架。小波变换是处理瞬变、非平稳信号的有力工具。和常用的离散小波变换相比，双树复小波有更好的移不变性。本文通过仿真信号分析说明了双树复小波的特性，用于电机定子分析能获得较高的频率分辨率，有效提取故障征兆。
　　总结上述研究成果，开发了机车牵引电机故障诊断系统并成功用于HXN3型机车线路运行测试。试验结果表明该系统能有效诊断各种类型的电机故障。

目录

声明

致谢

摘要

1．绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 电机故障诊断的研究现状

1．2．1 故障类型及其机理

1．2．2 诊断方法

1．2．3 发展趋势

1．3 论文主要研究内容

2．定子电流分析法

2．1 机车牵引电机

2．2 定子电流频谱特征

2．3 牵引电机故障与定子电流关系

2．3．1 电气类故障与定子电流关系

2．3．2 机械类故障与定子电流关系

2．4 本章小结

3．故障信息提取方法

3．1 小波变换

3．1．1 连续小波变换

3．1．2 离散小波变换

3．1．3 小波能量

3．2 双树复小波

3．2．1 双树复小波变换框架

3．2．2 双树复小波滤波器组设计

3．2．3 双树复小波变换的性质

3．3 本章小结

4．工程应用

4．1 检测装置

4．2 诊断实例

4．2．1 转子断条实例分析

4．2．2 轴承局部损伤实例分析

4．2．3 轴承磨损实例分析

4．3 本章小结

5．总结与展望

5．1 本文总结

5．2 工作展望

参考文献

作者简历

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