[发明专利]异步电机转子断条故障诊断系统及方法

权利要求书

1.一种异步电机转子断条故障诊断系统，其特征在于：它包括霍尔电流传感器(1)、模数转换模块(2)、定点信号处理器(3)和外部存储器(4)，其中，所述霍尔电流传感器(1)的信号输出端连接模数转换模块(2)的模拟信号输入端，模数转换模块(2)的数字信号输出端连接定点信号处理器(3)的信号输入端，定点信号处理器(3)的数据存储端连接外部存储器(4)的数据存储端；

所述霍尔电流传感器(1)用于获取异步电机的定子电流模拟信号；

所述模数转换模块(2)用于将定子电流模拟信号转换为定子电流数字信号；

所述定点信号处理器(3)用于将定子电流数字信号分成等长的短时信号，相邻短时信号之间有重叠，并对所述的短时信号进行加窗截短处理，得到加窗信号；

所述定点信号处理器(3)还用于利用序列的短时傅里叶变换计算所述加窗信号的频谱，得到功率谱密度矩阵，并将所述功率谱密度矩阵转换成功率谱密度列向量，根据向量方差计算公式利用上述功率谱密度列向量得到功率谱密度向量的方差；

所述定点信号处理器(3)还用于将上述功率谱密度向量的方差与正常异步电机功率谱密度向量的方差进行比较，如果上述功率谱密度向量的方差与正常异步电机功率谱密度向量的方差之比的结果大于0且小于2，则判断为异步电机转子无断条故障；如果上述功率谱密度向量的方差与正常异步电机功率谱密度向量的方差之比的结果大于等于2，则判断为异步电机转子存在断条故障。

2.根据权利要求1所述的异步电机转子断条故障诊断系统，其特征在于：所述外部存储器(4)用于存储正常异步电机功率谱密度向量的方差和定点信号处理器(3)处理过程的所有数据。

3.根据权利要求1所述的异步电机转子断条故障诊断系统，其特征在于：它还包括显示与报警模块(5)，所述定点信号处理器(3)的故障诊断结果数据输出端连接显示与报警模块(5)的故障诊断结果数据输入端；

所述显示与报警模块(5)用于显示定点信号处理器(3)的异步电机转子断条故障最终判断结果，并当存在异步电机转子断条故障时进行报警。

4.根据权利要求3所述的异步电机转子断条故障诊断系统，其特征在于：所述显示与报警模块(5)包括可编程逻辑器件(5.1)、显示器(5.2)和蜂鸣器(5.3)，所述定点信号处理器(3)的故障诊断结果数据输出端连接可编程逻辑器件(5.1)的故障诊断结果数据输入端，可编程逻辑器件(5.1)的显示信号通信端连接显示器(5.2)的显示信号通信端，可编程逻辑器件(5.1)的报警信号输出端连接蜂鸣器(5.3)的信号输入端。

5.根据权利要求1所述的异步电机转子断条故障诊断系统，其特征在于：所述短时信号为离散信号，其点数为1500个点数到2000个点数。

6.根据权利要求1所述的异步电机转子断条故障诊断系统，其特征在于：它还包括电脑(6)，所述定点信号处理器(3)的异步串口通信输出接口连接电脑(6)的通信端。

7.一种利用权利要求1所述系统的异步电机转子断条故障诊断方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：霍尔电流传感器(1)从异步电机处获取定子电流模拟信号，并将定子电流模拟信号发送给模数转换模块(2)：

步骤2：模数转换模块(2)将定子电流模拟信号转换为定子电流数字信号，并将定子电流数字信号发送给定点信号处理器(3)；

步骤3：所述定点信号处理器(3)将定子电流数字信号分成等长的短时信号，相邻短时信号之间有重叠，并对所述的短时信号进行加窗截短处理，得到加窗信号；

步骤4：定点信号处理器(3)利用序列的短时傅里叶变换计算所述加窗信号的频谱，得到功率谱密度矩阵，并将所述功率谱密度矩阵转换成功率谱密度列向量，根据向量方差计算公式利用上述功率谱密度列向量得到功率谱密度向量的方差；

步骤5：所述定点信号处理器(3)将上述功率谱密度向量的方差与正常异步电机功率谱密度向量的方差进行比较，如果上述功率谱密度向量的方差与正常异步电机功率谱密度向量的方差之比的结果大于0且小于2，则判断为异步电机转子无断条故障；如果上述功率谱密度向量的方差与正常异步电机功率谱密度向量的方差之比的结果大于等于2，则判断为异步电机转子存在断条故障。

8.根据权利要求7所述的异步电机转子断条故障诊断方法，其特征在于：所述步骤5后还包括步骤6：定点信号处理器(3)将异步电机转子断条故障最终判断结果传输给显示与报警模块(5)，显示与报警模块(5)显示定点信号处理器(3)的异步电机转子断条故障最终判断结果，并当存在电机转子断条故障时进行报警。