希尔伯特变换在牵引电机转子断条故障诊断中应用研究 (1)

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1、希尔伯特变换在牵引电机转子断条故障诊断中的应用研究曹建刚张博贺竹林(南车青岛四方机车车辆股份有限公司，2661ll，青岛∥工程师)摘要基于希尔伯特变换分析方法，以动车组电机定子电应力的作用，特别是动车组起停过程中这种应力更流信号为研究对象，对定子电流信号应用希尔伯特变换后，大，加之转子制造缺陷，容易导致断条故障。所以开消去定子电流中包含的直流分量，解决了转子断条故障特征展对牵引电机的故障诊断研究是非常必要地，同时分量容易被基波湮没、难以检测等问题，使故障特征分量的也具有很大的实用价值。提取更加准确。通过求检测信号的

2、希尔伯特包络谱，更加直目前，机车牵引电机转子断条故障检测方法主观地判断转子是否发生断条的故障。从仿真结果和试验结要有气息磁场有限元计算、基于转向磁通的检测和果分析得知，希尔伯特变换法在动车组牵引电机转子断条故基于定子电流的检测三种方法。有限元计算方法由障诊断中应用的正确性和有效性。于运算量大，主要用于离线检测。基于轴向磁通的关键词牵引电机；故障诊断；转子断条；希尔伯特变换中图分类号TM307．1检测方法，通过判断线圈感应出的电压信号来诊断有无断条故障，但由于内外部探测线圈使用复杂和ApplicationofHiib

3、ertTransforminFaultDiagnosisofTrac。电机在工作状态下线圈磁场电压易受外界电磁干tionMotors扰，因而应用受到限制。基于定子电流信号相对于CaoJiangang，ZhangBo，HeZhulin转矩和磁通等参数受外界环境影响较小，且电流传AbstractBasedOiltheHilberttransformmethod，andtak—感器安装方便，因此广泛应用于动车组。ingthestatorcurrentoftractormotorasthetarget，the牵引电机发生转

4、子断条故障时，定子电流中出statorcurrentisprocessedwithHilberttransformtoelimi—现(1±2s)f频率的附加电流分量(S为转差率，厂为natetheDCcomponent．Thismethodhassolvedtheprob—供电频率)。早期研究只对稳态定子电流信号直接lemsofthefaultcharacteristicsextraction，whichareeasily进行FFT(快速傅里叶变换)频谱分析，根据频谱中tobeburiedbyfundamental

5、frequencyandhardtobede—是否存在(1±2s)厂频率分量来判断转子有无断条tected。andmakesthefaultcharacteristicsextractionmore故障。但是S分量的幅值相对于厂分量幅值非常accurate．Thisdetectionresultcouldbemoredirectlyused小，约为厂频率分量幅值的0．02～()。05。同时，牵fordiagnosis．Thefaultdetectioninstancesinlaboratoryandthesimul

6、ationdemonstratethatthisapproachiseffec—引电机运行时转差率S很小，故障特征频率(1±tiveandfeasible．2，与厂非常接近(相差约1～5Hz)。如果直接对Keywordstractionmotor；faultdiagnosis；rotorbroken其进行FFT频谱分析，则(1±2s)f分量很可能被厂bars；Hilberttransform频率分量的泄露所淹没，从而使得检测存在一定困First-author’SaddressNationalEngineeringL

7、aboratory难，造成误判。针对这一问题，本文提出了应用希尔forSystemIntegrationofHigh—speedTrain(South)，CSR伯特变换分析方法提取转子断条故障特征向量，该QingdaoSifangCo．，Ltd．，266111，Qingdao，China．方法能有效地消去基波频率的干扰信号，突出故障特征信号，提高了故障信号的提取能力。对提取的牵引电机作为机车将电能转化为机械动能的核转子断条故障特征分量，应用希尔伯特变换包络谱心设备之一，它的安全运行关系到整个列车的行车法，诊断转子是

8、否发生断条故障，并通过仿真和实验安全。牵引电机在运行过程中，转子导条受到径向检验本方法的正确性和可行性。电磁力、旋转电磁力、离心力、热弯曲扰度力等交变·46·黼鞭凌孽l辫弱臻l；}攘l构造如下信号1希尔伯特变换分析A(f)=i2(t)+。(f)(8)希尔伯特变换是在傅里叶变换基础上的一种线A(t)=，+，+性变换，它在同时域中把一个函数映射为另一个函2，，c