專利名稱：基于時(shí)頻分析的電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速動(dòng)態(tài)運(yùn)行模式識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電動(dòng)機(jī)故障檢測(cè)及診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種基于時(shí)頻分析的電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速動(dòng)態(tài)運(yùn)行模式識(shí)別方法，該方法適用于變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)故障診斷中信號(hào)的前期處理。
背景技術(shù)：
在傳動(dòng)領(lǐng)域，鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、使用壽命長(zhǎng)而占有舉足輕重的地位，應(yīng)用極為廣泛。隨著生產(chǎn)對(duì)控制系統(tǒng)可靠性要求的日益提高，很多場(chǎng)合采用的直流電動(dòng)機(jī)也逐步被變頻調(diào)速交流異步電動(dòng)機(jī)取代。尤其是數(shù)字化調(diào)速系統(tǒng)的大量引入，經(jīng)常處于調(diào)速狀態(tài)，變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)既可運(yùn)行在恒頻恒速狀態(tài)，也可以運(yùn)行在恒加速、恒減速和其他狀態(tài)下，由于運(yùn)行模式的多樣性，在檢測(cè)和故障診斷過(guò)程中，需要針對(duì)不同的運(yùn)行模式采用不同的方法來(lái)提取故障特征。所以在對(duì)變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)和故障診斷時(shí)需要事先對(duì)系統(tǒng)所處的運(yùn)行模式進(jìn)行識(shí)別。變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中所采集的電壓和電流普遍是多分量信號(hào)，這種信號(hào)是時(shí)變且非平穩(wěn)的，傳統(tǒng)的傅立葉變換難以奏效。為了對(duì)變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方式進(jìn)行識(shí)別，需要獲取信號(hào)瞬時(shí)頻率隨時(shí)間的變化曲線，并分離和識(shí)別電源主成分頻率隨時(shí)間變化的多項(xiàng)式表達(dá)形式。雖然廣義解調(diào)(廣義i^ourier變換)可以將時(shí)頻分布呈曲線變化的多分量非平穩(wěn)信號(hào)轉(zhuǎn)化為時(shí)頻分布平行于時(shí)間軸的平穩(wěn)信號(hào)，因此非平穩(wěn)信號(hào)經(jīng)廣義解調(diào)后滿足傅里葉分析對(duì)平穩(wěn)性的要求，但是如何獲取多分量信號(hào)的廣義解調(diào)相位函數(shù)是廣義解調(diào)方法的關(guān)鍵和難點(diǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)中獲取多分量信號(hào)的廣義解調(diào)相位函數(shù)的方法普遍不是很準(zhǔn)確。本發(fā)明的申請(qǐng)人在以前的工作中提出采取HHT方法(英文名為Hilbert-Huang Transform,簡(jiǎn)稱HHT，中文名為，希爾伯特-黃變換)，參見(jiàn)“基于HHT方法的異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式識(shí)別”(電氣自動(dòng)化設(shè)備，vo. 30，no. 9，pp55-57)來(lái)進(jìn)行異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式識(shí)別， 只考慮了單分量和恒加速情況；提出的“基于希爾伯特-黃變換和廣義傅立葉變換變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)故障診斷”(同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，vol.37，2011ppl832-1835)，也只考慮了恒加速情況，并加入了理想狀態(tài)下的轉(zhuǎn)子斷條故障，來(lái)檢測(cè)和識(shí)別變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行模式識(shí)別。這些成果是在理想環(huán)境下進(jìn)行的，沒(méi)有考慮實(shí)際的系統(tǒng)諧波豐富，電源主成分設(shè)定在線調(diào)頻狀態(tài)，不能在多分量時(shí)頻變化信號(hào)中分離出各分量，也就難以準(zhǔn)確識(shí)別電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行模式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種基于時(shí)頻分析的能在電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)變頻調(diào)速狀態(tài)下對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行模式進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別的方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為一種基于時(shí)頻分析的電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速動(dòng)態(tài)運(yùn)行模式識(shí)別方法，它包括以下步驟
(1)采集電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速運(yùn)行時(shí)的電流信號(hào)x(t)，并對(duì)其進(jìn)行希爾伯特變換，得到第一解析信號(hào)如下y(t) =x(t)+jH[x(t)]，其中H代表希爾伯特算子，j表示復(fù)數(shù)的虛部；(2)對(duì)第一解析信號(hào)y (t)進(jìn)行第一次MODWPT分解(即最大重疊離散小波包變換， 英文全稱為:Maximal Overlap Discrete Wavelet Packet Transform)，得到第一解析信號(hào) y(t)在時(shí)間與頻率坐標(biāo)軸上的時(shí)頻分布曲線；(3)根據(jù)步驟(2)中得出的第一解析信號(hào)y(t)的時(shí)頻分布曲線，在時(shí)間坐標(biāo)軸上對(duì)所述時(shí)頻分布曲線在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)上對(duì)應(yīng)的全部頻率值求平均，然后將求出的各個(gè)平均值對(duì)應(yīng)的點(diǎn)擬合成曲線，獲取第一次廣義解調(diào)所需要的第一相位函數(shù)S1 (t)；(4)利用步驟(3)獲取的第一相位函數(shù)S1 (t)函數(shù)對(duì)步驟O)中得出的第一解析信號(hào)y(t)進(jìn)行廣義解調(diào)，得到第二解析信號(hào)yi(t)的表達(dá)式如下其中 αi(t)表示信號(hào)的振
權(quán)利要求
1. 一種基于時(shí)頻分析的電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速動(dòng)態(tài)運(yùn)行模式識(shí)別方法，其特征在于它包括以下步驟(1)采集電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速運(yùn)行時(shí)的電流信號(hào)x(t)，并對(duì)其進(jìn)行希爾伯特變換，得到第一解析信號(hào)如下y(t) = x(t)+jH[x(t)]，其中H代表希爾伯特算子，j表示復(fù)數(shù)的虛部；(2)對(duì)第一解析信號(hào)y(t)進(jìn)行第一次MODWPT分解，得到第一解析信號(hào)y(t)在時(shí)間與頻率坐標(biāo)軸上的時(shí)頻分布曲線；(3)根據(jù)步驟O)中得出的第一解析信號(hào)y(t)的時(shí)頻分布曲線，在時(shí)間坐標(biāo)軸上對(duì)所述時(shí)頻分布曲線在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)上對(duì)應(yīng)的全部頻率值求平均，然后將求出的各個(gè)平均值對(duì)應(yīng)的點(diǎn)擬合成曲線，獲取第一次廣義解調(diào)所需要的第一相位函數(shù)S1 (t)；(4)利用步驟C3)獲取的第一相位函數(shù)S1(t)函數(shù)對(duì)步驟O)中得出的第一解析信號(hào) y(t)進(jìn)行廣義解調(diào)，得到第二解析信號(hào)yi(t)的表達(dá)式如下
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于時(shí)頻分析的電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速動(dòng)態(tài)運(yùn)行模式識(shí)別方法，其特征在于通過(guò)綜合運(yùn)用廣義解調(diào)方法、MODWPT分解方法和廣義逆解調(diào)方法，將原始電流信號(hào)通過(guò)廣義解調(diào)變成頻帶不重疊的各分量，由MODWPT分解方法可實(shí)現(xiàn)各分量的分離。最后分離出電流主成分對(duì)應(yīng)的廣義解調(diào)相位函數(shù)，然后根據(jù)該函數(shù)的導(dǎo)數(shù)對(duì)應(yīng)的曲線和解析表達(dá)形式對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別。該方法能在多分量時(shí)頻變化信號(hào)中分離出各分量，并將電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的實(shí)際情況完全考慮在信號(hào)分析范圍內(nèi)，頻率解析表達(dá)形式可以通過(guò)曲線擬合由程序自動(dòng)完成。綜上所述本發(fā)明提供了一種基于時(shí)頻分析的能在變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)狀態(tài)下對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行模式進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別的方法。
文檔編號(hào)G01R31/34GK102565704SQ20121000266
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者劉振興, 廖雪超, 張曉菲, 張雄希, 柴利, 蔡彬, 趙敏 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué)