一种变频调速异步电机的智能故障诊断方法

摘要

本发明公开了一种变频调速异步电机的智能故障诊断方法，该变频调速异步电机的智能故障诊断方法将采集的异步电机三相定子电流通过低通滤波器滤波后进行Clark变换再进行Park变换，再对其采用对称分量法分解为正负序电流，再将正负序电流进行滤波得到直流量，并对其合成得到电机正负序直流矢量，最后对故障判定因子进行计算来判定电机是否正常。本发明具有高效性、快捷性、准确度高等优点，能快速智能地对变频调速异步电机进行智能故障诊断，能有效减少误诊断。

说明书

技术领域

本发明涉及异步电机的故障诊断方法，尤其涉及一种变频调速异步电机的智 能故障诊断方法。

背景技术

随着科学技术的突飞猛进,电气设备的集成度越来越高,出于调速和节能的 要求,许多场合下的异步电机由变频器驱动。异步电机产生故障早期,故障特征非 常微弱,加上变频器中剧增的谐波成分和外围机械设备所产生的噪声,使异步电 机早期故障特征的检测更为困难。

三相异步电机以其结构简单、控制维修方便、价格低廉、运行稳定等优点被 广泛应用于生产和生活的各个领域,在国家工业、农业、交通运输业以及日常生 活中起到了至关重要的作用。随着电气自动化水平的不断提高,电气元器件的更 新提升,电机所驱动负载的结构越来越复杂,在生产运转过程中,电机长期处于高 压高速和强磁的场合也随之越来越普及,电机发生故障甚至失效的几率也随之逐 渐增大,一个零部件故障往往能引起整个生产系统的链式反应。电机故障发生时 不仅会损坏电机本体,影响整套生产系统,而且可能会引发并导致严重的安全事 故,甚至危及人身安全,造成难以估量的经济损失和恶劣的社会影响。

异步电机一般采用变频调速,在降低功耗和延长寿命上起到了决定性作用, 但在实际生产中,变频调速存在严重的干扰，潜藏了不少故障因素。所以，研究 电机在变频调速下故障的诊断技术以及在电机故障早期发生时进行及时维修更 具有现实意义和社会经济效益。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的上述缺陷，提供一种变频调速异步电 机的智能故障诊断方法，使其具有高效性、快捷性、准确度高等优点，能快速智 能地对变频调速异步电机进行智能故障诊断，能有效减少误诊断。

为了实现上述目的，本发明提供了一种变频调速异步电机的智能故障诊断 方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：采集异步电机三相定子电流i_a、i_b、i_c；

步骤2：通过低通滤波器滤波后，进行Clark变换到α-β坐标下电流i_α、i_β；

步骤3：进行Park变换为d-q坐标下电流i_d、i_q；

步骤4：对i_d、i_q采用对称分量法分解为其正序电流i_d⁺、i_q⁺，负序电流i_d^-、 i_q^-；

步骤5：将正负序电流进行滤波得到直流量I_d⁺、I_q⁺,I_d^-、I_q^-；

步骤6：对交直轴正负序电流直流量进行合成，合成为电机正负序直流矢量 I_g⁺,I_g^-，其电机正负序直流矢量I_g⁺,I_g^-表示为：

${I_g}^{+}=\sqrt{{\left({I_d}^{+}\right)}^2+{\left({I_q}^{+}\right)}^2},{I_g}^{-}=\sqrt{{\left({I_d}^{-}\right)}^2+{\left({I_q}^{-}\right)}^2};$

步骤7：计算故障判定因子d₁,d₂，其故障判定因子d₁,d₂表示为：

$d_1=10\lg \left(\frac{{I_g}^{+}}{{I_{g0}}^{+}}\right),d_2=10\lg \left(\frac{{I_g}^{-}}{{I_{g0}}^{-}}\right);$

其中I_g0⁺为正常时正序直流矢量，I_g0^-为正常时负序直流矢量；

步骤8：对电机是否出现故障进行判定，当d₁+d₂＝0，电机正常，当d₁+d₂≠0，电机出现故障。

与现有技术相比，本发明的主要优势在于：

本发明提供了一种变频调速异步电机的智能故障诊断方法，该变频调速异步 电机的智能故障诊断方法将采集的异步电机三相定子电流通过低通滤波器滤波 后进行Clark变换再进行Park变换，再对其采用对称分量法分解为正负序电流， 再将正负序电流进行滤波得到直流量，并对其合成得到电机正负序直流矢量，最 后对故障判定因子进行计算来判定电机是否正常。本发明具有高效性、快捷性、 准确度高等优点，能快速智能地对变频调速异步电机进行智能故障诊断，能有效 减少误诊断。

附图说明

图1为本发明的实现原理框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，以便本领域的技术人 员更好地理解本发明。

如图1所示，是本发明所述的一种变频调速异步电机的智能故障诊断方法的 具体实施方式，其具体实施步骤为：

步骤1：采集异步电机三相定子电流i_a、i_b、i_c；

步骤2：通过低通滤波器滤波后，进行Clark变换到α-β坐标下电流i_α、i_β；

步骤3：进行Park变换为d-q坐标下电流i_d、i_q；

步骤4：对i_d、i_q采用对称分量法分解为其正序电流i_d⁺、i_q⁺，负序电流i_d^-、 i_q^-；

步骤5：将正负序电流进行滤波得到直流量I_d⁺、I_q⁺,I_d^-、I_q^-；

步骤6：对交直轴正负序电流直流量进行合成，合成为电机正负序直流矢量 I_g⁺,I_g^-，其电机正负序直流矢量I_g⁺,I_g^-表示为：

${I_g}^{+}=\sqrt{{\left({I_d}^{+}\right)}^2+{\left({I_q}^{+}\right)}^2},{I_g}^{-}=\sqrt{{\left({I_d}^{-}\right)}^2+{\left({I_q}^{-}\right)}^2};$

步骤7：计算故障判定因子d₁,d₂，其故障判定因子d₁,d₂表示为：

$d_1=10\lg \left(\frac{{I_g}^{+}}{{I_{g0}}^{+}}\right),d_2=10\lg \left(\frac{{I_g}^{-}}{{I_{g0}}^{-}}\right);$

其中I_g0⁺为正常时正序直流矢量，I_g0^-为正常时负序直流矢量；

步骤8：对电机是否出现故障进行判定，当d₁+d₂＝0，电机正常，当d₁+d₂≠0，电机出现故障。

该变频调速异步电机的智能故障诊断方法将采集的异步电机三相定子电流 通过低通滤波器滤波后进行Clark变换再进行Park变换，再对其采用对称分量法 分解为正负序电流，再将正负序电流进行滤波得到直流量，并对其合成得到电机 正负序直流矢量，最后对故障判定因子进行计算来判定电机是否正常。本发明具 有高效性、快捷性、准确度高等优点，能快速智能地对变频调速异步电机进行智 能故障诊断，能有效减少误诊断。

以上实施方式仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范 围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落 入本发明保护范围之内。