三相鼠笼异步电机转子故障智能诊断方法研究

论文摘要

异步电机以其结构简单、价格低廉、坚固耐用、使用和维护方便的优点,在国民经济各领域得到广泛应用。随着电机制造工艺的提高,定子绕组等故障的发生率呈下降趋势,而鼠笼转子的制造工艺几十年来却没有大的变化,转子故障便成为导致异步电机失效的重要原因之一。本文从转子电路模型入手,基于多回路电流法进行转子故障机理研究,得到转子故障前后电路方程,定性分析转子参数变化情况。利用定子电流信号分析方法,采集定子电流信号,运用快速傅立叶变换得到其频谱图,观察是否存在故障特征频率,进一步判断是否出现故障。由于异步电机定子电流信号是一种典型的非平稳随机信号,其故障特征频率和主频非常接近,且幅值较小,容易被主频淹没故障信息。由于小波变换技术具有良好的时频细化能力,更强的特征提取功能,本文利用了小波包变换技术对异步电机故障进行识别。阐述了小波包变换技术的原理,对实验数据进行8层小波包分解,提取特征频率段能量作为判断依据,识别故障信号。支持向量机在异步电机故障诊断领域中的应用,较神经网络等智能诊断技术具有一定优势。本文阐述了支持向量机的相关原理,将支持向量机技术引入到三相鼠笼异步电机转子故障分类领域,研究可实现多故障分类的异步电机转子故障诊断模型,将定子电流信号频谱进行归一化处理,作为支持向量机的输入向量,基于“一对一”策略构造多个子分类器,通过对二类子分类器的分类结果进行融合,得到最终的诊断结果。

论文目录

• 论文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 异步电机转子故障诊断技术的研究现状
• 1.3 论文研究内容
• 第二章 异步电机转子故障机理分析
• 2.1 引言
• 2.2 基于多回路法的转子故障数学模型
• 2.2.1 基于多回路法的三相异步电机基本方程
• 2.2.2 笼型异步电机各回路参数计算
• 2.2.3 故障后电路方程分析
• 2.3 转子断条、断环故障对定子电流的影响
• 2.3.1 断条故障特征分量
• 2.3.2 转子断条根数影响分析
• 2.3.3 转子断条位置影响分析
• 2.4 异步电机转子偏心故障
• 2.4.1 静态偏心
• 2.4.2 动态偏心
• 2.4.3 转子偏心气隙磁场分析
• 2.5 小结
• 第三章 基于定子电流信号的故障诊断
• 3.1 引言
• 3.2 傅立叶变换
• 3.2.1 离散傅立叶变换方法
• 3.2.2 快速傅立叶算法（FFT）
• 3.3 小波与小波包分析方法
• 3.3.1 连续小波变换
• 3.3.2 离散小波变换
• 3.3.3 多分辨率分析
• 3.3.4 小波重构算法
• 3.3.5 小波包变换分析
• 3.3.6 提取小波包频带能量故障特征算法
• 3.4 信号采集
• 3.4.1 采集参量的选取
• 3.4.2 基于LabVIEW 平台的数据采集系统
• 3.4.3 实验方案
• 3.5 实验结果分析
• 3.5.1 基于FFT 的实验结果分析
• 3.5.2 基于小波包分解的实验结果分析
• 3.6 小结
• 第四章 基于SVM 的转子故障诊断
• 4.1 引言
• 4.2 S VM 原理
• 4.2.1 线性可分支持向量机
• 4.2.2 线性不可分支持向量机
• 4.2.3 非线性支持向量机
• 4.3 核函数
• 4.3.1 多项式核函数
• 4.3.2 径向基核函数
• 4.4 多类故障分类器的构造
• 4.4.1 一对多算法
• 4.4.2 一对一算法
• 4.5 试验及结果分析
• 4.5.1 转子故障诊断系统的构成
• 4.5.2.S VM 诊断流程
• 4.5.3 输入样本提取
• 4.5.4 诊断结果分析
• 4.6 小结
• 第五章 全文总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 课题展望
• 参考文献
• 致谢