基于电流特征分析的五相电机驱动系统单相故障诊断仿真实验 被引量：1

1

作者 刘龙浩 张厚升 +4 位作者 蒋俊杰 靳舵 王傲 赵翔宇 邢雪宁 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2024年第4期109-117,共9页

随着仿真软件的快速发展,虚拟仿真实验已成为高校教学中的重要组成部分。为了提高学生的系统建模分析能力,实现电机驱动系统的安全可靠运行,针对五相永磁同步电机(FPMSM)驱动系统单相开路故障问题,提出了一种基于电流特征分析的故障诊... 随着仿真软件的快速发展,虚拟仿真实验已成为高校教学中的重要组成部分。为了提高学生的系统建模分析能力,实现电机驱动系统的安全可靠运行,针对五相永磁同步电机(FPMSM)驱动系统单相开路故障问题,提出了一种基于电流特征分析的故障诊断定位方法,并利用MATLAB/Simulink仿真软件进行验证。首先,研究根据故障前后三次谐波平面电流的不同表现特征,依次使用有效值计算、均方根等方法处理三次谐波平面电流,提取故障信号。其次,利用反正切函数求取的故障相位角以及滑动采样获取的符号信息进行故障定位、隔离,克服因谐波污染造成的诊断短时失效问题。最后,搭建Simulink仿真模型并进行相应分析。结果表明,所提的故障诊断算法能够快速准确地实现FPMSM驱动系统单相开路故障诊断,避免因故障长时间存在而产生的系统二次损伤及生产事故问题,为后续容错操作及故障后系统持续稳定运行奠定基础。同时,该研究为电机控制类高校虚拟教学实验提供了一个潜在案例,具有较高的理论与实用价值。 展开更多

关键词 五相永磁同步电机 故障诊断 电流特征分析 MATLAB/SIMULINK仿真

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基于ICEEMDAN方法和频率解调的行星齿轮箱故障电流信号特征分析 被引量：20

2

作者 管一臣 童攀 冯志鹏 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第24期41-47,共7页

为了从电流信号中准确地提取行星齿轮箱故障特征,提出了基于改进自适应噪声完备集合经验模式分解和频率解调分析的故障诊断方法。通过改进自适应噪声完备集合经验模式分解将感应电机电流信号自适应地分解为一系列本质模式函数;根据故障... 为了从电流信号中准确地提取行星齿轮箱故障特征,提出了基于改进自适应噪声完备集合经验模式分解和频率解调分析的故障诊断方法。通过改进自适应噪声完备集合经验模式分解将感应电机电流信号自适应地分解为一系列本质模式函数;根据故障频率调制供电频率的特性,以瞬时频率最接近供电频率为优选原则,优选出含有故障信息的本质模式函数作为敏感分量;并对敏感分量进行频率解调,通过频率解调谱诊断行星齿轮箱故障。齿轮箱试验分别采集太阳轮、行星轮以及齿圈三种局部故障状态的电机电流信号;信号分析结果表明该方法不仅可以减小定子电流噪声的影响,而且可以有效地提取复杂信号中的故障特征频率。 展开更多

关键词 行星齿轮箱 故障诊断 频率解调 电机电流特征分析(mcsa)

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交流电机信号特征分析的滚动轴承故障诊断方法综述 被引量：35

3

作者 宋向金 赵文祥 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期1582-1595,共14页

滚动轴承是保证交流电机正常运转的重要组成部件。相比于传统轴承故障诊断方法,电机电流和转速信号特征分析具有非侵入式且与控制系统共享信号的优势,逐渐被应用于交流电机轴承故障诊断领域。该文从理论模型和故障诊断两个方面,对相关... 滚动轴承是保证交流电机正常运转的重要组成部件。相比于传统轴承故障诊断方法,电机电流和转速信号特征分析具有非侵入式且与控制系统共享信号的优势,逐渐被应用于交流电机轴承故障诊断领域。该文从理论模型和故障诊断两个方面,对相关领域的重要技术和前沿研究成果进行梳理归纳。对于故障诊断,主要介绍采用电机电流信号特征分析和电机转速信号特征分析的轴承故障诊断技术,同时指出各自的优缺点。最后,分析现有研究所面临的问题和挑战,并对未来发展趋势进行展望。 展开更多

关键词 交流电机 滚动轴承 故障诊断 电流信号特征分析 转速信号特征分析

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电机电流分析法在机床类设备诊断中的应用研究 被引量：13

4

作者 张克南 陈一军 +4 位作者 谢里阳 万年红 马天伟 章海 朱跃跃 《机床与液压》 北大核心 2007年第3期196-198,共3页

机床类设备传动链复杂,结构紧凑且封闭,对传动系统状态监测一直没有有效的分析办法,即使在噪声增大等恶劣情况下,常规的振动诊断方法也难以奏效。本文尝试用电流信号分析法,简称MCSA(Motor Current Signal Analysis),对机床状态进行测... 机床类设备传动链复杂,结构紧凑且封闭,对传动系统状态监测一直没有有效的分析办法,即使在噪声增大等恶劣情况下,常规的振动诊断方法也难以奏效。本文尝试用电流信号分析法,简称MCSA(Motor Current Signal Analysis),对机床状态进行测试和分析。通过电机电流信号的传动链齿轮谱特征分析,对其做出了正确评估,表明定子电流能很好地反映机床传动系统部件的运行状况。同时进行了多种运行工况的测试与试验,研究结论对机床类设备的生产制造和现场运行状态的分析提供了有效依据。 展开更多

关键词 电机电流信号分析(mcsa) 机床 故障诊断

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基于电机电流分析的齿轮断齿和磨损故障诊断 被引量：7

5

作者 李峰 庞新宇 杨兆建 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第10期48-52,共5页

提出了一种基于电机定子电流的齿轮故障诊断方法。相对于齿轮故障诊断的一般振动信号诊断方法,该方法具有可实现远程诊断、便于安装且受环境噪声影响小的优点,是一种无损的故障诊断方法。针对电机驱动的齿轮传动系统,建立了负载转矩对... 提出了一种基于电机定子电流的齿轮故障诊断方法。相对于齿轮故障诊断的一般振动信号诊断方法,该方法具有可实现远程诊断、便于安装且受环境噪声影响小的优点,是一种无损的故障诊断方法。针对电机驱动的齿轮传动系统,建立了负载转矩对电机定子电流的理论模型;并分析了各种状况时的定子电流频谱特征,发现可以利用基频与转频的变频带、基频与啮合频率的边频来判断齿轮断齿故障和磨损故障。通过Matlab/Simulink对电机齿轮系统进行了仿真;并在实验平台上进行了验证。 展开更多

关键词 齿轮故障 定子电流 电机电流特征分析 故障诊断

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基于改进SVD和LS-Prony的电机转子断条故障诊断 被引量：2

6

作者 贾朱植 康云娟 +2 位作者 祝洪宇 张博 宋向金 《电子测量技术》 北大核心 2025年第3期100-111,共12页

采用电机定子电流信号特征分析诊断转子断条故障时,基频两侧的故障特征频率和幅值是判断故障发生与否和严重程度的重要参数。FFT算法的诊断能力严重依赖于所分析的数据长度,最小二乘Prony分析算法虽然具有短时数据分析能力,但是该方法... 采用电机定子电流信号特征分析诊断转子断条故障时,基频两侧的故障特征频率和幅值是判断故障发生与否和严重程度的重要参数。FFT算法的诊断能力严重依赖于所分析的数据长度,最小二乘Prony分析算法虽然具有短时数据分析能力,但是该方法对噪声异常敏感,当电机低频低负载运行时同样存在故障特征提取能力不足和诊断失效的问题。为解决上述问题,提出改进奇异值分解和LS-PA算法相结合的转子断条故障诊断方法。首先采用按列截断方式重构奇异值分解矩阵,根据奇异值差商确定有效阶次,进而对定子电流信号进行预处理以适度抑制噪声,然后运用LS-PA算法对预处理后的信号做故障特征识别和诊断。有限元仿真和实验分析结果表明,所提出的方法能有效抑制电流信号噪声,具有短时数据高分辨率的诊断性能,在工频和变频供电时均能实现电机轻载到满载全工况稳定运行条件下的转子断条故障诊断,诊断性能高于经典的FFT方法。 展开更多

关键词 故障诊断 奇异值分解 最小二乘Prony算法 电机定子电流信号特征分析

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基于电机定子电流的齿轮故障诊断方法 被引量：11

7

作者 杨明 李广 +2 位作者 董传洋 柴娜 徐殿国 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期87-91,共5页

齿轮故障诊断一般采用振动信号进行故障特征提取,但振动诊断法不便于安装传感器,易受环境和噪声影响.电机本身具有传感器的特性,定子相电流等信号能够反映负载转矩的变化.因此,针对由电机驱动的齿轮传动系统,提出了一种基于电机定子相... 齿轮故障诊断一般采用振动信号进行故障特征提取,但振动诊断法不便于安装传感器,易受环境和噪声影响.电机本身具有传感器的特性,定子相电流等信号能够反映负载转矩的变化.因此,针对由电机驱动的齿轮传动系统,提出了一种基于电机定子相电流分析的齿轮无损故障诊断方法.推导了电机定子电流如何反应负载转矩的特性,并分析了齿轮正常与故障状态下定子电流的频谱特征,发现可通过观察边频带的出现来判断齿轮发生局部式故障.通过Matlab对故障诊断原理进行了仿真验证,在实验平台上结合频谱分析成功检测出了齿轮断齿故障. 展开更多

关键词 齿轮 电机驱动 定子电流 故障诊断 电机电流特征分析

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基于小波包变换的电机定子故障特征提取方法 被引量：13

8

作者 邱赤东 薛征宇 +1 位作者 邵萍波 任光 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2010年第22期52-56,62,共6页

针对感应电机定子故障的特征频率处在低频段,小波分解系数易受电机负荷波动影响的问题,提出一种采用希尔伯特变换对信号进行预处理,利用小波包分解来实现定子故障特征的提取方法。通过小波包分解,使相应分解子频段能始终覆盖随电机转差... 针对感应电机定子故障的特征频率处在低频段,小波分解系数易受电机负荷波动影响的问题,提出一种采用希尔伯特变换对信号进行预处理,利用小波包分解来实现定子故障特征的提取方法。通过小波包分解,使相应分解子频段能始终覆盖随电机转差率以及供电电源频率变化的故障特征频率。增加小波时域波形的波峰数,减少了子频段间的频域混叠及频谱泄漏现象。对原始信号进行希尔伯特变换的预处理,降低了电机负荷波动对分解系数的影响;采用子频段节点重构系数的均方根值变化率作为故障特征指标。通过对实测故障数据的应用,利用上述方法可以有效地识别出电机的定子故障。 展开更多

关键词 感应电机 小波包变换 希尔伯特变换 电流特征分析法

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基于电机驱动系统的齿轮故障诊断方法对比研究 被引量：12

9

作者 杨明 柴娜 +2 位作者 李广 李雨琪 徐殿国 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第19期132-140,共9页

电机的电磁转矩、定子电流等信号可以反映负载转矩的变化,故而在采用电机驱动的齿轮传动系统中,可直接利用电机本体作为传感器来实现齿轮故障的无损诊断。建立了电机、齿轮一体化机电系统模型,对电磁转矩分析法(ETSA)和电机电流特征分析... 电机的电磁转矩、定子电流等信号可以反映负载转矩的变化,故而在采用电机驱动的齿轮传动系统中,可直接利用电机本体作为传感器来实现齿轮故障的无损诊断。建立了电机、齿轮一体化机电系统模型,对电磁转矩分析法(ETSA)和电机电流特征分析法(MCSA)的故障诊断原理进行了分析与仿真验证,发现电磁转矩信号不受电流基波的影响,更能直观地体现出故障信息;且故障特征在频域下比时域下更为明显。实验平台综合对比了不同转速和负载转矩下两种方法的诊断效果。结果表明两种方法均受转速和负载转矩影响较大,低速重载有利于故障诊断的进行;但ETSA比MCSA适用的转速范围更广。 展开更多

关键词 电磁转矩分析法 电机电流特征分析法 齿轮 故障诊断

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基于电机驱动系统的齿轮故障诊断方法综述 被引量：25

10

作者 杨明 董传洋 徐殿国 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期58-63,共6页

齿轮故障诊断技术对减少工业事故所造成的人员伤亡和经济损失具有重要的意义。首先介绍了振动诊断法和噪声分析法,然后重点对基于电机驱动系统的齿轮故障诊断方法做了综述。振动诊断法和噪声分析法属于常用的齿轮故障诊断方法,这两种方... 齿轮故障诊断技术对减少工业事故所造成的人员伤亡和经济损失具有重要的意义。首先介绍了振动诊断法和噪声分析法,然后重点对基于电机驱动系统的齿轮故障诊断方法做了综述。振动诊断法和噪声分析法属于常用的齿轮故障诊断方法,这两种方法分别需要安装振动传感器和声音传感器,齿轮传动机构结构紧密而且构造复杂,安装机械传感器多有不便。电机电流特征分析法、负载转矩特征分析法和运动误差辨识法是基于电机驱动系统的无创诊断方法,电机电流、负载转矩以及运动误差信号都承载有齿轮的故障信息,电机电流信号可以从电机驱动器处获得,负载转矩和运动误差信号借助于辨识器也可以从驱动器处获得,避免了安装机械传感器的需求。同时分析了各种诊断方法的优缺点,总结现有研究成果及有待解决的问题,展望了未来的研究方向。 展开更多

关键词 齿轮 故障诊断 电机驱动 电机电流特征分析 负载转矩信号分析

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船舶电机早期故障检测方法的研究 被引量：11

11

作者 邱赤东 任光 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期277-281,共5页

针对船舶电机定子电流中的强噪声干扰,以及远程故障诊断系统的采样数据序列短、相位不同步等特点,提出采用多窗谱分析实现电机早期故障的检测方法。通过仿真研究,与三种常用频谱分析方法的应用结果进行比较,验证了该方法实现特征频率提... 针对船舶电机定子电流中的强噪声干扰,以及远程故障诊断系统的采样数据序列短、相位不同步等特点,提出采用多窗谱分析实现电机早期故障的检测方法。通过仿真研究,与三种常用频谱分析方法的应用结果进行比较,验证了该方法实现特征频率提取的稳定性及较好的抗噪性能。最后建立了试验系统,在电机中分别设置了匝间短路和轴承故障,通过对故障测试数据的应用分析,验证了该方法实现电机早期故障检测的有效性。 展开更多

关键词 异步电机 远程故障诊断 多窗谱分析法 电流特征分析法

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基于智能报警的刀具状态在线监测技术 被引量：1

12

作者 徐光华 孟理华 +2 位作者 姜阔胜 张四聪 罗爱玲 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期377-381,522,共5页

为了提高机床加工过程中刀具磨损的监测能力,选择主轴电流和进给电流为主要信息,基于小波分解及软测量模型进行电流信号的多特征提取,从加工进给和主轴驱动两方面反映刀具磨破损信息;在此基础上,基于Parzen视窗法进行多特征信息的数据融... 为了提高机床加工过程中刀具磨损的监测能力,选择主轴电流和进给电流为主要信息,基于小波分解及软测量模型进行电流信号的多特征提取,从加工进给和主轴驱动两方面反映刀具磨破损信息;在此基础上,基于Parzen视窗法进行多特征信息的数据融合,构建智能报警模型,并依据拉依达法则确定报警边界,从而实现刀具状态的智能报警。将该技术应用到机床的加工中,实验证明可以实时地监测刀具运行状态并进行磨破损报警。 展开更多

关键词 刀具磨损 智能监测 电机定子电流特征分析 软测量模型

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行星齿轮机电耦合动力学及其电参数影响机理研究 被引量：3

13

作者 肖正明 刘佳伟 +1 位作者 谭加林 郑胜予 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第20期78-85,175,共9页

针对机电系统动力学响应与电参数变化的相互作用机制问题,将时变啮合刚度及太阳轮处时变轴承刚度表示为转角的函数,建立了适用于不同转速工况的电机-齿轮机电耦合模型。使用dq轴坐标变换法推导了机械系统动态特性与电机定子电流的作用... 针对机电系统动力学响应与电参数变化的相互作用机制问题,将时变啮合刚度及太阳轮处时变轴承刚度表示为转角的函数,建立了适用于不同转速工况的电机-齿轮机电耦合模型。使用dq轴坐标变换法推导了机械系统动态特性与电机定子电流的作用关系。基于精细的机电耦合模型,计算得出了振动响应及电机定子电流响应的频率特性,揭示了啮合频率与轴承频率在定子电流中的映射规律。研究结果表明:定子电流频率会受到机械部分频率调制作用从而产生相应边频,该边频成分可用于判断机械系统运行情况;啮合频率及其倍频直接与电流频率发生调制体现在电流频谱中,轴承频率先与啮合频率卷积再与电流频率发生调制才体现在电流频谱上;在不同转速下工况下,齿轮以及轴承特征频率偏移也能体现在电流频域上。 展开更多

关键词 电机-齿轮系统 机电耦合 动力学特性 定子电流特征分析

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