异步电机模拟仿真与故障分析-开题报告-文献综述-参考文献

随着经济建设的发展和电气化程度的提高，电机设各已被广泛应用于工业生产的各个领域，是当今生产活动和日常生活中最主要的原动力和驱动装置。显而易见，电机的正常工作对保证生产制造过程中的安全、高效、敏捷、优质及低耗运行意义非常重大。电机的故障和停止运行，不仅会损坏电机本身，而且会影响整个系统的正常工作，甚至会危及人身安全，造成巨大的经济损失，因此对电机故障的诊断要求十分追切。通过对电机常见故障的诊断和分析，可以及早发现故障和预防故障的进一步恶化，减少突发事故造成的停产损失。防止对人员和设备安全的威胁，并为实现状态检修创造条件：还可为设计制造者提供经验，积累数据，有助于电机性能及可靠性的改进；同时对电机故障定位、决策及维修都具有极其重要的意义。

 大型电机在系统中有着重要的地位和作用，而因其造价昂贵，一般不设置备用电机，所以一旦出现故障可能导致整个生产线的停产，造成巨大的经济损失。为了将因电动机故障造成的损失降低到最小程度，一般除应采取各种积极的维护措施消除或减少故障隐患之外，在故障初期便能可靠地诊断出故障的类型和成因是最理想的解决方法[1]。

（一）国内研究现状

我国对电机设备故障诊断技术的重要性也早已认识，60年代就提出过不少带电实验的方法，但由于操作复杂，测量结果分散性大而未得到推广。直到80年代开始出现电机设备故障在线诊断技术的研究，在近10多年来得到迅猛发展[2]。

（二）国外研究现状

国外对电机设备故障诊断技术的研究始于60年代。虽然各国都很重视，但直到70～80年代，随着传感器、计算机、光纤等高新技术的发展与应用，设备在线诊断技术才真正得到迅速发展。加拿大、日本、前苏联等国陆续研制了变压器、发电机的局部放电、泄漏电流等在线监测系统，其中少数已发展成为正式产品。

(三)选题意义

尽管电动机的故障监测技术目前已取得了长足的进步，但仍存在相当不足。主要表现在两方面，即故障信号分析方法的滞后以及由此造成的故障检测准确度的不足。从目前有关电动机早期故障研究的各种文献来看，检测结果仍然缺乏较高的准确度，能够真正进入实际应用的检测装置比较少。有些能给出具有较高准确度的定性的诊断，但要做到具有一定准确度的定量诊断，却会遇到很大的困难“3。目前，国内大型交流电动机装备了智能多参数故障检测系统的并不多，有的即使安装了，但由于故障检测的误判率较高，准确度较低，因此，也不能真正地发挥作用。国外一些发达国家在大型机组上安装的在线监测系统，主要是针对电动机的机械性故障的监测和诊断，如振动、轴承、转速、温度等，而能同时进行较高准确度的电气参数故障检测的还不多【9】。就信号分析方法而言，在电动机故障检测中长期以来广泛运用的信号分析方法是Fourier分析。Fourier分析是建立在信号平稳的假设之上的，实际应用中主要存在频谱混叠、频谱泄漏和栅栏效应等不足，这些因素严重影响了检测效果。而借助于FFT算法实现的信号处理方法如频谱分析、相关分析、细化谱分析、包络分析和倒谱分析等的应用也就大打折扣。此后，针对Fourier分析的不足，学者们提出了许多新的改进方法，包括加窗、内插值法、同步采样技术和自适应调整周期采样技术等【8】。小波变换、人工智能和模式识别技术应用于电动机故障的诊断只是近几年的事情，目前仍然处于探索阶段，还有大量的研究工作要做。

二、^范文提纲

（一）异步电机基本工作原理及基本特性

1异步电动机的构造及其基本原理

1．1异步电动机的构造

1．2异步电动机的基本原理

1．3异步电动机的工作特性

1．4转速特性

1．5定子电流特性

1．6功率因数特性

1．7电磁转矩特性

1．8效率特性

2异步电动机的数学模型和坐标变换

2．1异步电动机的多变量数学模型

2．2三相／两相坐标变换

2．3异步电动机在两相静止坐标系下的数学模型

3电机的故障机理及诊断技术

3．1异步电动机故障形式及机理研究

3．2故障机理与技术条件之间的关系

3．3电机故障诊断技术

（二）步电动机故障建模及其仿真

1对电机定、转子故障进行建模

1．1异步电机定、转子故障分析

1．2离散化状态空间模型的建立

1．3异步电机定、转子故障模型的建立

2电机定、转子电阻参数辨识

2．1参数辨识算法的选择

2．2基于6AYES统计决策的参数变化检测

2．3扩展的卡尔曼滤波算法

2．4EKF算法在电机参数辨识中的应用

3基于故障模型的计算机仿真

3．1MatIab软件简介

3．2仿真系统结构

3．3故障设置及仿真结果

参考文献

[1]沈标正．电机故障诊断技术．北京：机械工业出版社，1996．

[2]吕锋，王秀青．电机设备故障诊断技术的新进展．上海海运学院学报，2001，20(3)：1-4．

[3]刘华，蔡正敏，王跃社．小波包算法在滚动轴承的在线故障诊断中的应用．机械科学与技术．1999，18(2)：18-23．

[4]Tavner P J,Penman J．姜建国，史家燕译．电机的状态监测．北京水利电力出版社，1992．

[5]周东华，庸裕庚，张钟俊．故障诊断与检测技术．1991，8(1)，1一l0．

[6]周东华，王桂增．故障诊断技术综述．1998，25(1)：58—62．

[7]周东华，叶银忠．现代故障诊断与容错控制．北京．清华大学出版社．2000．

[8]邱阿瑞．提取感应电动机转子故障特征的新方法．清华大学学报，1997，37(1)：35—37．

[9]许伯强，李和明，孙丽玲等．笼型异步电动机转子断条综合在线检测方法．华北电力大学学报，2000，27（4）：23-28．

[10]何建军r，J、波分析及其在电机故障信号检测和分析中的应用研究．重庆：重庆大学电力学院学报，1999，18（4）：12-15．