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专利号: 2020103045974
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2025-02-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于振动信号的定子绕组匝间短路故障诊断装置,其特征是:永磁同步电机的机壳外表面的圆周方向等距离均匀分布有N个加速度传感器,永磁同步电机的定子绕组连接电流传感器和逆变器,电流传感器和N个加速度传感器的输出端均连接信号调理电路的输入端,信号调理电路的输出端经A/D采集转换电路连接单片机,单片机经RS-232接口电路连接上位机,上位机与DSP处理模块双向连接,DSP处理模块的输出端连接逆变器。

2.一种如权利要求1所述的基于振动信号的定子绕组匝间短路故障诊断装置的诊断方法,其特征是包括以下步骤:

步骤1:将实验用永磁同步电机允许的额定电流I从小到大分为I1,I2,...,In+1这n等份,实验电机的定子绕组的短路匝数Z从小到大依次分为Z1,Z2,...,Zk+1这k等份,上位机根据公式 计算出从小到大依次对应的故障程度E1,E2,...,Ek+1,1≤i≤k+1;

步骤2:上位机将实验用永磁同步电机的定子绕组的电流控制为初始电流I1,第一个短路匝数Z1=0,N个加速度传感器测得的电压振动信号V11,V12,...,V1N并上传到上位机,上位机求出在初始电流为I1、短路匝数Z1=0情况下的第一个电压振动信号均值步骤3:上位机改变短路匝数为Z2,同理得到在初始电流为I1、短路匝数为Z2情况下电压振动信号V21,V22,...,V2N,并求出电压振动信号均值 如此循环,控制短路匝数Z的递增,最终得到在初始电流为I1、每个短路匝数Z1,Z2,...,Zk+1情况下对应的电压振动信号均值

步骤4:上位机控制定子绕组的电流为I2,得到在第二个电流为I2、每个短路匝数Z1,Z2,...,Zk+1情况下对应的电压振动信号均值 如此循环,直到得到在第n+1个电流In+1、每个短路匝数Z1,Z2,...,Zk+1情况下对应的电压振动信号均值步骤5:上位机将各个电流值I1,I2,...,In+1、电压振动信号均值 作为BP神经网络模型的输入,将故障程度E1,E2,...,Ek+1作为输出,构建BP神经网络诊断模型  1≤j≤k+1;

步骤6:在待测电机上的N个加速度传感器采集电压振动信号V1,V2,...,VN,上位机计算出振动信号均值 电流传感器检测待测电机的定子绕组的电流I,上位机根据BP神经网络诊断模型 输出待测电机的故障程度。

3.根据权利要求2所述的基于振动信号的定子绕组匝间短路故障诊断装置的诊断方法,其特征是:步骤2中,上位机控制多DSP处理模块改变输出PWM波的占空比,经逆变器改变实验用永磁同步电机的定子绕组的电流。

4.根据权利要求2所述的基于振动信号的定子绕组匝间短路故障诊断装置的诊断方法,其特征是:步骤2中,单片机将加速度传感器采集到的N个电压振动信号数据暂存于内部高速RAM,通过RS-232接口电路将数据传到上位机进行处理。

5.根据权利要求2所述的基于振动信号的定子绕组匝间短路故障诊断装置的诊断方法,其特征是:步骤5中,上位机将各个电流值I1,I2,...,In+1、电压振动信号均值 作为BP神经网络模型的输入,定义训练样本为(k+1)×(n+1)矩阵,对训练样本进行归一化并初始化BP神经网络模型,设置好相关参数,计算各层的输入和输出,并计算误差,如果此时函数收敛,则保存此BP神经网络模型,如果函数不收敛,则修改阈值和权值,重复直至函数收敛则构建好BP神经网络模型

6.根据权利要求2所述的基于振动信号的定子绕组匝间短路故障诊断装置的诊断方法,其特征是:步骤1中,额定电流I的n等份中的每一等份的步长 短路匝数Z的k等份中的每一等份的步长 当故障程度E1值为0时,表示永磁同步电机无匝间短路故障。