变频调速笼型异步电机转子断条故障动态诊断方法及装置与流程

技术特征：

1.一种变频调速笼型异步电机转子断条故障动态诊断方法，其特征在于，步骤如下：S1，对笼型异步电机转子的定子电流信号进行采样，并输入自适应滤波器中；

S2，自适应滤波器对采样信号进行滤波处理；

自适应滤波器采用变步长算法对采样信号进行滤波处理；

具体地，S2.1，计算自适应滤波器的输出误差ε(k)；

ε(k)＝d(k)-y(k) (1)；

其中，ε(k)表示自适应滤波器的输出误差；d(k)为原始输入信号d(t)在kT时刻的采样值，T为采样周期；y(k)为自适应滤波器输出值；

S2.2，计算自适应滤波器的变步长μ(k)，具体公式如下：

其中，μ(k)表示自适应滤波器的步长；α为正数，且0＜α＜50；m为正数，且0＜m＜5；k表示采样点序号；ε(k)表示自适应滤波器的输出误差；

β(k)的计算公式如下：

其中，β0为正数；k表示采样点序号；M1为正整数，且0.01N＜M1＜0.1N；M2为正整数，且0.1N＜M2＜0.3N；N表示自适应滤波器分析的数据长度；c1表示正数；c2表示正数，且0＜c2＜1，c2＝β(M2)；

S2.3，对自适应滤波器的权值进行修正；

具体修正过程如下：

w1(k+1)＝w1(k)+2μ(k)ε(k)x1(k) (4)；

w2(k+1)＝w2(k)+2μ(k)ε(k)x2(k) (5)；

其中，w1(k)、w2(k)为权值采样值；μ(k)表示自适应滤波器的步长；ε(k)表示自适应滤波器的输出误差；x1(k)为参考输入信号在kT时刻的采样值，T为采样周期；x2(k)为参考输入信号90度移相后在kT时刻的采样值，T为采样周期；

S2.4，重复步骤S2.1-S2.3，直至循次次数k等于采样点数M；

S2.5，确定FFT分析时舍弃的数据长度k0；

S3，对步骤S2中滤波后的输出误差ε(k)进行FFT分析；

S4，根据FFT分析结果对转子断条故障进行诊断判别。

2.根据权利要求1所述的变频调速笼型异步电机转子断条故障动态诊断方法，其特征在于，在步骤S1中，采样频率为fs，采样点数为M，且M＝k0+N；其中，k0表示FFT分析时舍弃的数据长度；N表示FFT分析时的数据长度。

3.根据权利要求1所述的变频调速笼型异步电机转子断条故障动态诊断方法，其特征在于：在步骤S2.5中，FFT分析时舍弃的数据长度k0的计算步骤如下：

S2.5.1，计算采样信号的幅值谱密度值的极大值V1；

S2.5.2，根据步骤S2.5.1得到的极大值V1计算极差V1s，标准差V1std和最大相对误差V1re；

极差V1s的计算公式如下：

V1s＝V1max-V1min (6)；

其中，V1max为极大值V1的最大值；V1min为极大值V1的最小值；

最大相对误差V1re的计算公式如下：

V1re＝|max(V1-V1m)/V1m|×100(7)；

其中，max表示求最大值；V1m为极大值V1的均值；

S2.5.3，根据步骤S2.5.2的计算结果得出FFT分析时舍弃的数据长度k0。

4.根据权利要求1所述的变频调速笼型异步电机转子断条故障动态诊断方法，其特征在于：在步骤S3中，首先，舍弃自适应滤波器中输出误差ε(k)过渡过程信息的数据，舍弃的数据长度为k0；然后，对剩余长度的输出误差ε(k)进行FFT分析，FFT分析使用的数据长度为N，具体为ε(k0+1)～ε(k0+N)。

5.根据权利要求1所述的变频调速笼型异步电机转子断条故障动态诊断方法，其特征在于：在步骤S4中，转子断条故障诊断的具体步骤如下，

S4.1，根据笼型异步电机的转速计算断条故障特征频率f1；

S4.2，计算FFT分析时的频率分辨率Δf；

计算公式如下：Δf＝fs/N (8)；

其中，fs为采样频率，N为FFT分析时的数据长度；

S4.3，转子断条故障的诊断；

具体地，S4.3.1，对输出误差ε(k)的幅值谱密度值进行归一化处理；幅值谱密度值最大值Vmax为1；

S4.3.2，根据步骤S4.1中的断条故障特征频率f1和步骤S4.2中的频率分辨率Δf，确定故障诊断范围；

所述故障诊断范围为(f1-2Δf,f1±2Δf)；

S4.3.3，判断在故障诊断范围内，归一化后的幅值谱密度值是否存在极大值V1；

S4.3.4，若不存在极大值V1，则不存在转子断条故障；若存在极大值V1则进行步骤S4.3.5；

S4.3.5，判断极大值V1与阈值ε0的大小；若V1≥ε0，则存在转子断条故障；反之，不存在转子断条故障。