基于FPGA与DSP的电机轴承损伤检测方法研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:shijiancuowu
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感应电机由于其运行性能好、价格便宜、结构简单以及广泛的适用性等良好特性,使其广泛的用于居民生活、工业生产中。轴承作为感应电机的重要组成部分,发生损伤的概率也很高,很容易导致感应电机出现运行故障。因此,对电机轴承损伤进行早期诊断具有重要的意义。目前,大多数基于电流的轴承故障诊断研究均采用Blodt提出的轴承损伤的转矩波动模型,然而在实际的电流信号中经常能发现存在二、三倍频,利用Blodt提出的转矩波动模型不能很好地解释这一现象。因此,为了更准确的研究轴承损伤的定子电流特征,本文基于动力学理论对轴承损伤所导致的转矩波动进行分析,仿真结果表明损伤导致的转矩双脉冲模型更符合实际情况。基于转矩双脉冲模型,重新推导了轴承损伤在定子电流中的特征频率表现形式,发现在定子电流频谱中不仅存在一倍特征频率,而且还存在高次倍频,随着轴承损伤情况的变化,其电流频谱中的特征频率倍频也会发生相应的变化。为了直观地观察出轴承损伤特征频率,本文采用相干解调的方法对电流进行解调,从而可以直接在电流的频谱中观察到损伤特征频率的各次倍频。为了提高损伤特征的信噪比,本文采用调压调速的运行方式来降低滑动摩擦力矩的占比,该方法还能使故障特征频率远离基波频率,从而提高了故障特征频率的可辨识度。在实验室中搭建基于FPGA的电机PWM实验平台,实现对电机的频率及电压进行控制。利用AD7606设计定子电流测量模块,搭建基于DSP的定子电流信号处理平台,对采样得到的定子电流信号进行相干解调,然后进行频谱分析。实验结果表明,基于本文所采用的方法能够有效地提取电流频谱中的各次倍频,从而实现对电机轴承损伤的在线监测。
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