【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電機故障檢測，具體涉及一種基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測方法及系統。
技術介紹
1、常用的邊頻分量檢測方法有park矢量變換、瞬時功率法和快速傅里葉變換(?fft)等。?這些方法都可以在一定程度上有效檢測轉子故障。但是park矢量變換及其改進策略是基于定子三相電流信號的方法，瞬時功率法不僅需要采集定子電流信號還需要電壓信號，對硬件要求高，導致成本增加。對電機電流做頻譜分析，僅需對電機定子的一相電流進行采樣，通過檢測電流頻譜中反映轉子斷條故障的基頻旁邊的特征頻譜，即邊頻譜就可有效判定轉子是否存在斷條故障。一般采用以下幾個途徑來檢測邊頻譜：一是增加采樣時間長度，增大采樣點數，以提高頻率分辨率，實現邊頻分辯和提取；但該方法受負載波動影響，定子電流頻率波動，fft應用效果變差，因此，采樣時間不宜太長，或采用短時傅里葉變換做時頻分析，增大計算資源，不利于現場處理和邊緣計算。二是抑制或消除基波，以突出邊頻譜來實現特征邊頻譜檢測。現有的自適應濾波、維納濾波等方法消除基頻影響，均需要數據后臺計算處理；而基于矩陣特征值分解的music方法，混沌振子算法等需要更大的計算資源。三是利用時頻分析方法，如hillbert變換、小波變換等，以及基于向量機的現代ai技術，對計算資源要求高，不利于現場推廣應用。
技術實現思路
1、本專利技術要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測方法及系統，本專利技術旨在簡化故障檢測所需的信號采集，準確提取
2、為了解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為：
3、一種基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測方法，包括下述步驟：
4、s1，獲取異步電機任意相的定子電流采樣數據序列，其中為第n個電流信號；
5、s2，對定子電流采樣數據序列利用二階導數進行基頻抑制并構建邊頻函數序列，其中為第n個邊頻函數；
6、s3，將邊頻函數序列通過快速傅里葉變換提取邊頻特征頻譜；
7、s4，根據邊頻特征頻譜判斷異步電機是否存在轉子斷條故障。
8、可選地，步驟s2中對定子電流采樣數據序列進行基頻抑制并構建邊頻函數序列包括：
9、s2.1，對定子電流采樣數據序列進行數字濾波以抑制隨機噪聲；
10、s2.2，對完成數字濾波后的定子電流采樣數據序列進行快速傅里葉變換提取基頻的角頻率和譜幅值；
11、s2.3，對定子電流采樣數據序列做二階差分運算求電流的二階導數；
12、s2.4，對電流的二階導數構成的序列插入零值并調整序列長度使其與原始的定子電流采樣數據序列對齊，再乘以比例參數得到新序列，其中為基頻的角頻率；
13、s2.5，根據構建邊頻函數序列，其中為第n個邊頻函數，為第n個電流信號，為在新序列中對齊對應的信號。
14、可選地，步驟s2.1中的數字濾波是指采用移動平均濾波的方法進行數字濾波。
15、可選地，步驟s2.3中做二階差分運算求電流的二階導數的函數表達式為：
16、，
17、上式中，為電流的二階導數，為第個電流信號，為第個電流信號，為第n個電流信號，為采樣周期。
18、可選地，步驟s3中將邊頻函數序列通過快速傅里葉變換提取邊頻特征頻譜包括：
19、s3.1，對邊頻函數序列通過快速傅里葉變換獲得邊頻函數的頻譜幅值；
20、s3.2，從頻譜幅值中確定左邊頻對應的左邊譜頻率和右邊頻對應的右邊譜頻率，根據左邊譜頻率和右邊譜頻率計算左邊譜幅值和右邊譜幅值作為邊頻特征頻譜。
21、可選地，步驟s3.2包括：
22、s3.2.1，從頻譜幅值中根據和確定左邊頻和右邊頻，其中為基頻，為異步電機的轉差率；
23、s3.2.2，根據和計算出左邊頻對應的左邊譜頻率和右邊頻對應的右邊譜頻率；
24、s3.2.3，根據左邊譜頻率和右邊譜頻率，根據下式計算左邊譜幅值和右邊譜幅值作為邊頻特征頻譜：
25、，
26、，
27、上式中，為頻譜幅值中左邊頻的頻譜幅值，為頻譜幅值中右邊頻的頻譜幅值，為基頻的角頻率。
28、可選地，步驟s4中根據邊頻特征頻譜判斷異步電機是否存在轉子斷條故障包括：在左邊譜幅值和右邊譜幅值兩者中取較大值；計算較大值與基頻的譜幅值之間的db數差值，如果較大值與基頻的譜幅值之間的db數差值大于預設閾值，則判定異步電機存在轉子斷條故障。
29、此外，本專利技術還提供一種基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測系統，包括相互連接的微處理器和存儲器，所述微處理器被編程或配置以執行所述基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測方法。
30、此外，本專利技術還提供一種計算機可讀存儲介質，該計算機可讀存儲介質中存儲有計算機程序或指令，該計算機程序或指令被編程或配置以通過處理器執行所述基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測方法。
31、此外，本專利技術還提供一種計算機程序產品，包括計算機程序或指令，該計算機程序或指令被編程或配置以通過處理器執行所述基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測方法。
32、和現有技術相比，本專利技術主要具有下述優點：
33、1、本專利技術基于異步電機任意相的定子電流采樣數據序列即可實現異步電機的轉子斷條故障檢測，所需數據數量少，采集簡單方便，能夠簡化故障檢測所需的信號采集。
34、2、異步電機（異步電動機）的轉子斷條故障是常見電機故障之一。當電動機發生轉子斷條故障時，電機定子電流中出現頻率為的特征分量，為基頻（基頻），為轉差率。在定子電流的頻譜中，基頻兩邊出現左邊頻和右邊頻的邊頻特征頻譜，因此本專利技術通過根據邊頻特征頻譜判斷異步電機是否存在轉子斷條故障，能夠有效提取該故障特征就可以準確地檢測出電機轉子故障。
35、3、由于通常故障特征頻率的左邊頻、右邊頻與基頻很接近，直接采用常規的快速傅里葉變換（fft）算法做頻譜分析，由于基頻相對強大，邊頻微弱，且存在頻譜泄漏，邊頻譜被基頻譜湮滅，導致邊頻譜無法檢出。同時，快速傅里葉變換fft只有在定子電流以及負載保持相對平穩時才能有效應用，因此，電流采樣時間不宜太長，通過增加采樣數據長度來提高頻率分辨率，達到分辯并檢測邊頻目的也不可行。而本專利技術包括對定子電流采樣數據序列利用二階導數進行基頻抑制并構建邊頻函數序列，再將邊頻函數序列通過快速傅里葉變換提取邊頻特征頻譜，通過基頻抑制能夠準確提取反映轉子斷條故障的邊頻特征頻譜以改進電機電流采樣信號處理算法，高精度提取轉子斷條故障邊頻特征頻譜，以準確診斷異步電機的轉子斷條故障，實現轉子斷條故障高靈敏度監測。
36、4、本專利技術具有簡便的、計算量小的優點，能夠實現轉子斷條故障高精度監測并尤其利于算力有限的現場邊緣計算場景。
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1.一種基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測方法，其特征在于，包括下述步驟：
2.根據權利要求1所述的基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測方法，其特征在于，步驟S2中對定子電流采樣數據序列進行基頻抑制并構建邊頻函數序列包括：
3.根據權利要求2所述的基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測方法，其特征在于，步驟S2.1中的數字濾波是指采用移動平均濾波的方法進行數字濾波。
4.根據權利要求2所述的基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測方法，其特征在于，步驟S2.3中做二階差分運算求電流的二階導數的函數表達式為：
5.根據權利要求1所述的基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測方法，其特征在于，步驟S3中將邊頻函數序列通過快速傅里葉變換提取邊頻特征頻譜包括：
6.根據權利要求5所述的基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測方法，其特征在于，步驟S3.2包括：
7.根據權利要求5所述的基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測方法，其特征在于，步驟S4中根據邊頻特征頻譜判斷異步電機是否存在轉子斷條故障包括：
8.一種基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測系統，包括相互連接的微處理器和存儲器，其特征在于，所述微處理器被編程或配置以執行權利要求1～7中任意一項所述基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測方法。
9.一種計算機可讀存儲介質，該計算機可讀存儲介質中存儲有計算機程序或指令，其特征在于，該計算機程序或指令被編程或配置以通過處理器執行權利要求1～7中任意一項所述基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測方法。
10.一種計算機程序產品，包括計算機程序或指令，其特征在于，該計算機程序或指令被編程或配置以通過處理器執行權利要求1～7中任意一項所述基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測方法。
...【技術特征摘要】
1.一種基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測方法，其特征在于，包括下述步驟：
2.根據權利要求1所述的基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測方法，其特征在于，步驟s2中對定子電流采樣數據序列進行基頻抑制并構建邊頻函數序列包括：
3.根據權利要求2所述的基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測方法，其特征在于，步驟s2.1中的數字濾波是指采用移動平均濾波的方法進行數字濾波。
4.根據權利要求2所述的基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測方法，其特征在于，步驟s2.3中做二階差分運算求電流的二階導數的函數表達式為：
5.根據權利要求1所述的基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測方法，其特征在于，步驟s3中將邊頻函數序列通過快速傅里葉變換提取邊頻特征頻譜包括：
6.根據權利要求5所述的基于二階導數的異步電機的轉子斷條故障檢測方法，其特征在于，步驟s3.2包括：
7.根據權利要求5所述的基于二階導數的異步電機的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：何曙亮，鄧湖港，李強，周力行，
申請(專利權)人：深圳新立圖智能科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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