[发明专利]一种变频调速驱动下的旋转机械轴系扭振故障监测方法

权利要求书

1.一种变频调速驱动下的旋转机械轴系扭振故障监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)采集异步电机三相定子电流信号i_a、i_b、i_c；

(2)对三相定子电流进行Park变换和Clarke变换，得到d-q坐标系下的d轴和q轴定子电流i_d、i_q；

(3)对q轴定子电流分量i_q做快速傅里叶变换得到其频谱；

(4)设定轴系关键参数计算轴系扭振固有频率；

(5)计算q轴定子电流分量i_q中频率在轴系扭振固有频率附近且绝对值最大的分量和频率在0Hz附近的绝对值最大的分量的比值；

(6)对该比值进行判定，超过一定阈值时视为发生扭振故障。

2.如权利要求1所述的变频调速驱动下的旋转机械轴系扭振故障监测方法，其特征在于，步骤(2)的具体过程为：Park变换将三相a-b-c坐标系中的电流、电压、磁链等电磁量转换到静止的两相d-q坐标系中，ds和qs为静止d-q坐标系坐标轴，电磁量变换如式(1)所示：

Clarke变换将静止的两相d-q坐标系中电磁量转换到旋转的两相d-q坐标系中，坐标系旋转速度为电机的同步转速，因此该旋转坐标系也称为同步坐标系；ds和qs为静止d-q坐标系坐标轴，de和qe为旋转d-q坐标系坐标轴，θ＝wt，w为同步转速，电磁量变换如式(2)所示：

将Park变换和Clarke变换相结合，将三相a-b-c坐标系中的电磁量转换到以同步转速旋转的两相d-q坐标系中，电磁量变换如式(3)所示：

3.如权利要求1所述的变频调速驱动下的旋转机械轴系扭振故障监测方法，其特征在于，步骤(3)的具体过程为：有限长离散信号x(n),n＝0,1…N-1的DFT定义为：

DFT需要计算大约N²次乘法和N²次加法，当N较大时计算量很大；FFT将x(n)分成一个偶数序列和一个奇数序列的和：

x(n)＝x₁(n)+x₂(n) (5)

这两个序列的长度都是N/2，x₁(n)是偶数序列，x₂(n)是奇数序列，则：

由于则有：

其中X₁(k)和X₂(k)分别为x₁(n)和x₂(n)的N/2点DFT，经过多次分解，最终将N点DFT分解为N/2个两点DFT，最终使计算量减少为次乘法和次加法；

对q轴定子电流分量i_q做快速傅里叶变换FFT得到其频谱，即将i_q信号分解为振幅和频率不同的分量。