[发明专利]基于机械振动信号的变流器开关管故障检测与诊断方法

权利要求书

1.基于机械振动信号的变流器开关管故障检测与诊断方法，其特征在于，包括故障检测与故障诊断两个环节；

(1)故障检测环节，具体步骤如下：

步骤1、采集发电机的振动信号；

步骤2、对采集的振动信号进行包络谱分析得到包络谱；

步骤3、计算振动信号的一阶、二阶特征频率；

步骤4、根据包络谱确定与一阶、二阶特征频率对应的幅值，分别与一阶阈值、二阶阈值比较，判断是否出现变流器开关管故障；

(2)故障诊断环节，具体步骤如下：

步骤1、提取一阶特征频率分量的相位；

步骤2、将一阶特征频率分量的相位与开关管故障定位信息比对，完成诊断；

开关管故障定位具体为：当相位处于-90°～-150°时，判定开关管S1出现故障；当相位处于-150°～-180°或150°～180°时，判定开关管S2出现故障；当相位处于90°～150°时，判定开关管S3出现故障；当相位处于30°～90°时，判定开关管S4出现故障；当相位处于-30°～30°时，判定开关管S5出现故障；当相位处于-30°～-90°时，判定开关管S6出现故障；其中s1-s6为电压型三相六开关整流器的六个开关管。

2.根据权利要求1所述的基于机械振动信号的变流器开关管故障检测与诊断方法，其特征在于，故障检测环节的步骤1中，利用安装于永磁同步发电机驱动端轴承上方的振动传感器采集发电机的振动信号。

3.根据权利要求1所述的基于机械振动信号的变流器开关管故障检测与诊断方法，其特征在于，故障检测环节的步骤2中，首先对振动信号进行筛选，只保留信号的峰值点，即比相邻元素都大的点；然后对峰值点曲线进行快速傅里叶变换，得到各频率对应的复数；最后以频率为横坐标，以复数的模长为纵坐标绘制曲线，即得到包络谱。

4.根据权利要求1所述的基于机械振动信号的变流器开关管故障检测与诊断方法，其特征在于，故障检测环节的步骤3中，振动信号的一阶、二阶特征频率的计算公式为：一阶特征频率＝极对数×电机旋转频率；二阶特征频率＝2×极对数×电机旋转频率。

5.根据权利要求1所述的基于机械振动信号的变流器开关管故障检测与诊断方法，其特征在于，故障检测环节的步骤4中，在包络谱中找到一阶、二阶特征频率两个频率对应的幅值，与一阶阈值、二阶阈值比较，若一阶特征频率的幅值大于一阶阈值，且二阶特征频率的幅值大于二阶阈值，则判定出现故障，进入故障诊断环节；否则判定没有出现故障，继续进行监测。

6.根据权利要求1所述的基于机械振动信号的变流器开关管故障检测与诊断方法，其特征在于，故障检测环节的步骤4中，一阶阈值范围为0.05～0.12，二阶阈值范围为0.03～0.07。

7.根据权利要求1所述的基于机械振动信号的变流器开关管故障检测与诊断方法，其特征在于，故障诊断环节的步骤1中，一阶特征频率对应相位的计算公式为：

其中arctan()为反正切函数，x为一阶特征频率的实部，y为一阶特征频率的虚部。