电机及其传动系统的无传感器故障检测与诊断方法

本书主要介绍电机及其传动系统的无传感器故障检测与诊断技术的基本原理、内容和方法。在介绍电机定子电信号获取、预处理技术及现代特殊诊断方法的基础上，从建模、仿真、模拟试验及实际应用等方面，介绍电机（异步电动机或风力发电机）内部及其传动系统滚动轴承、齿轮和轴系等设备的机械故障检测与诊断方法。

前言
第1章 绪论 1
1.1 电机及其分类 1
1.2 交流异步电机及其传动系统故障分类 1
1.3 无传感器故障检测与诊断技术概述 2
1.4 无传感器故障检测与诊断技术研究发展概况 4
1.4.1 电机定子电信号的获取及微弱故障信号提取方法研究现状 4
1.4.2 电机定子电信号的机械故障感应原理与模型仿真研究现状 10
1.4.3 电动机及其驱动系统无传感器故障诊断方法的研究现状 11
1.4.4 风力发电机及其传动系统无传感器故障诊断方法的研究现状 33
1.4.5 无传感器故障检测与诊断方法的应用前景及存在问题 41
第2章 电机定子电信号的获取与分析 42
2.1 电机定子电信号测取传感器 42
2.1.1 电流传感器 42
2.1.2 电压传感器 45
2.1.3 传感器放大电路设计及选型 46
2.2 电机定子电信号的时域分析方法 47
2.3 电机定子电信号的频域分析方法 49
2.3.1 功率谱分析方法 50
2.3.2 细化谱分析方法 51
2.3.3 幅值与频率解调分析方法 53
2.3.4 细化包络谱分析方法 59
2.3.5 谐波阻抗和谐波导纳分析法 60
2.4 Park矢量变换分析法 63
第3章 电机定子电信号的预处理方法 68
3.1 时域平均方法 68
3.2 维纳滤波定子电流信号估计方法 69
3.3 瞬时功率法 71
3.4 瞬时解调功率法 74
3.5 小波变换分析方法 75
3.6 经验模态分解分析方法 78
第4章 交流异步电机的瞬态与稳态特性分析 82
4.1 交流异步电机的仿真模型 82
4.1.1 交流异步电动机的仿真模型 82
4.1.2 交流异步发电机的仿真模型 88
4.2 交流异步电机起动瞬态与稳态过程仿真分析 92
4.2.1 交流异步电动机仿真分析 92
4.2.2 DFIG仿真分析 100
4.3 交流异步电动机定子电信号稳态试验及分析 108
4.3.1 交流异步电动机空载试验装置 108
4.3.2 交流异步电动机空载试验结果分析 108
第5章 交流异步电动机断条及偏心故障检测与诊断 120
5.1 交流异步电动机转子断条及偏心故障特征 120
5.2 转子断条故障时交流异步电动机仿真模型及分析 123
5.3 变频供电时的交流异步电动机断条故障仿真模型及分析 127
5.4 转子故障时的交流异步电动机故障诊断方法 133
5.4.1 转子断条故障时的模拟试验及分析 133
5.4.2 转子偏心故障时的模拟试验及分析 136
第6章 传动系统滚动轴承的故障诊断 139
6.1 滚动轴承失效形式和故障特征频率 139
6.2 滚动轴承故障的定子电信号感应原理与力学检测模型 142
6.3 滚动轴承故障诊断的仿真分析 145
6.3.1 滚动轴承故障时的冲击扭矩计算 145
6.3.2 滚动轴承故障时冲击扭矩的电流响应仿真模型 150
6.3.3 滚动轴承故障诊断的仿真结果分析 151
6.4 滚动轴承故障诊断的试验分析 156
6.4.1 交流异步电动机驱动系统滚动轴承故障诊断的试验分析 156
6.4.2 DFIG主轴承故障诊断的模拟试验分析 182
第7章 传动系统齿轮的故障诊断 188
7.1 齿轮的失效形式 188
7.2 齿轮运动特点及故障特征频率 189
7.2.1 定轴轮系运行及故障频率 189
7.2.2 动轴轮系（行星轮系）运行及故障频率 190
7.3 齿轮故障时的电机定子电信号感应原理与模型 191
7.4 齿轮故障诊断的定子电流仿真分析 195
7.4.1 交流异步电动机驱动齿轮系统故障诊断的仿真分析 195
7.4.2 交流异步发电机齿轮故障诊断的仿真分析 201
7.5 齿轮故障诊断的模拟试验分析 213
7.5.1 交流异步电动机驱动齿轮故障诊断的试验分析 213
7.5.2 DFIG传动直齿轮故障诊断的试验分析 234
7.5.3 DFIG行星齿轮增速箱故障诊断试验分析 264
第8章 传动系统轴系故障检测与诊断 284
8.1 传动系统轴系的主要故障类型 284
8.2 轴系不平衡和不对中故障检测与诊断 285
8.2.1 轴系不平衡故障检测与诊断 286
8.2.2 轴系不对中故障检测与诊断 292
8.3 轴系扭转振动故障检测与诊断 300
8.3.1 轴系扭转振动故障检测与诊断原理 301
8.3.2 轴系扭转振动故障的定子电流信号分析法 303
8.4 往复式压缩机轴系扭转振动故障的测试与分析 314
参考文献 320