[发明专利]一种基于融合相关谱的电机转子断条故障检测方法及系统

权利要求书

1.一种基于融合相关谱的电机转子断条故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

实时采集待识别诊断电机在预设时间间隔内的第一定子电流信号和第一振动信号，分别对其进行希尔伯特变换以得到定子电流模量信号和振动模量信号，滤除定子电流模量信号和振动模量信号中的直流分量，以得到第二定子电流信号和第二振动信号；

对第二定子电流信号和第二振动信号进行融合相关谱分析，获得融合相关谱图；

利用得到的融合相关谱图判断电机是否存在断条故障，具体为：若融合相关谱图存在2sf₀及其倍频的故障分量谱峰，则判断电机转子当前存在断条故障，其中，s为电机转差率，f₀为基波频率；

采用信号滤波的方法滤除定子电流模量信号和振动模量信号中的直流分量，具体为：

设定指定频率0Hz下的陷波滤波器，使得输入信号在0Hz这一频率点下迅速衰减，以滤除信号直流分量；

转子断条故障还会产生不平衡的径向电磁应力，作用于定子铁心，产生区别于正常电机的特征频率的电磁振动；当电机发生断条故障后，在气隙中将产生附加磁场：

其中，r为气隙中附加磁场次数，B_r为附加磁场幅值，s为转差率，ω₀为交流电角频率；

在转子断条的情况下，附加径向电磁应力由定子基波磁场和附加磁场相互作用产生，附加径向电磁应力表达式为：

当电机发生断条故障后，气隙中产生附加径向电磁应力的附加磁场次数为r±1，频率为

2.如权利要求1所述的一种基于融合相关谱的电机转子断条故障检测方法，其中，若当前电机存在断条故障，将第一定子电流信号近似表达为：

i＝I_mcos(w₀t-α)+I_dlcos[(1-2s)w₀t-β₁]+I_drcos[(1+2s)w₀t-β₂]

定子电流经Hilbert变换后为：

此时定子电流模量信号可表达为：

其中，I_m、I_dl、I_dr、α、β₁、β₂分别为定子相电流基波分量、断条故障(1-2s)f₀边频分量、断条故障(1+2s)f₀边频分量的幅值和相位，w₀为交流电角频率。

3.如权利要求2所述的一种基于融合相关谱的电机转子断条故障检测方法，其中，融合相关谱分析的具体计算式为：

0≤C_xy(f)≤1

其中,C_xy(f)为第二定子电流信号和第二振动信号的融合相关谱，其幅值大小表示两信号频谱在某处频率下的相关程度，P_xy(f)为两信号的互功率谱密度估计，P_xx(f)为第二定子电流信号的自功率谱密度估计，P_yy(f)为第二振动信号的自功率谱密度估计。