CN101995540A - 一种励磁机的旋转二极管状态监测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种励磁机的旋转二极管状态监测方法，包括：采集励磁机的旋转二极管信号和励磁机的鉴相脉冲信号；对采集的所述旋转二极管信号和所述鉴相脉冲信号进行分析处理，确定旋转二极管的状态。本发明实施例还公开了一种励磁机的旋转二极管状态监测装置。采用本发明，可对旋转整流器中的旋转二极管的状态进行监测，以利于在旋转二极管产生故障时能够得到及时处理，保证励磁机的正常运行。

Description

一种励磁机的旋转二极管状态监测方法及装置

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，尤其涉及一种励磁机的旋转二极管状态监测方法及装置。

背景技术

励磁机，即励磁发电机，其一般采用三相交流电流，并采用三相桥式整流结构的旋转整流器进行电流整流，以提供发电所需的直流电流。应用于励磁机的三相桥式整流结构的旋转整流器，其包括正、负两个极环的整流器，且该整流器的每个极环的每相上均设有多个二极管，每相上的多个二极管相互并联，且在整流环上均匀分布。

请参见图1，为现有的励磁机结构示意图；其中，1为连接线，2为旋转整流器中的二极管组件，3为整流环，4为励磁机中的电枢，5为励磁绕组。励磁机的电枢4中的三相交流电流，通过三相桥式整流结构的整流器(包括其中的多个二极管组件2和整流环3)将交流电流整流成为直流电流，通过连接线1供给发电机的励磁绕组5建立空间磁场，提供励磁机发电的必须条件。

上述可见，旋转整流器对于励磁机发电具有重要的作用，而旋转整流器上的二极管支路状态，则直接关系着旋转整流器工作与否。由于励磁机额定功率运行时，旋转整流器所提供的直流电流必须满足一定的值，一旦出现由于整流器上的二极管出现短路或者击穿引起保险熔断或者二极管本身断开等故障原因导致整流器支路断开的现象，则必然导致其他支路或者与之并联的二极管支路电流增大，如果电流的增大超过保险的熔断容量，则会引起其他支路退出运行，从而影响励磁机的正常运行，甚至造成与励磁机相连接的各设备的损坏。因此，如何对励磁机的旋转二极管进行状态监测，使二极管支路在产生故障时能够得到及时处理，保证励磁机的正常运行，成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种励磁机的旋转二极管状态监测方法及装置，可对旋转整流器中的旋转二极管的状态进行监测，以利于在旋转二极管产生故障时能够得到及时处理，保证励磁机的正常运行。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种励磁机的旋转二极管状态监测方法，包括：

采集励磁机的旋转二极管信号和励磁机的鉴相脉冲信号；

对采集的所述旋转二极管信号和所述鉴相脉冲信号进行分析处理，确定旋转二极管的状态。

其中，所述采集励磁机的旋转二极管信号和励磁机的鉴相脉冲信号，包括：

通过鉴相脉冲探测线圈实时获取励磁机的鉴相脉冲信号，并通过六个二极管探测线圈实时获取励磁机的旋转二极管信号；

在预定的时间段内连续采集所述鉴相脉冲探测线圈获取到的鉴相脉冲信号，并同步、连续采集所述六个二极管探测线圈获取到的所述旋转二极管信号。

其中，所述对采集的所述旋转二极管信号和所述鉴相脉冲信号进行分析处理，确定旋转二极管的状态，包括：

将采集的所述旋转二极管信号进行延时处理；

对延时处理后的所述旋转二极管信号和采集的所述鉴相脉冲信号进行滤波处理；

对滤波处理后的所述旋转二极管信号和所述鉴相脉冲信号进行归一化处理；

将归一化处理后的所述旋转二极管信号所述鉴相脉冲信号进行叠加处理；

根据叠加处理后得到的叠加信号，确定旋转二极管的状态。

其中，所述根据叠加处理后得到的叠加信号，确定旋转二极管的状态，包括：

判断叠加处理后得到的叠加信号是否存在幅值低于预设的门限值的脉冲；

如果判断结果为是，则确定旋转二极管处于故障状态；

如果判断结果为否，则确定旋转二极管处于正常状态。

其中，所述对采集的所述旋转二极管信号和所述鉴相脉冲信号进行分析处理，确定旋转二极管的状态的步骤之后，还包括：当确定旋转二极管处于故障状态时，输出相应的报警信息。

相应地，本发明实施例还提供了一种励磁机的旋转二极管状态监测装置，包括：

采集模块，用于采集励磁机的旋转二极管信号和励磁机的鉴相脉冲信号；

状态监测模块，用于对所述采集模块采集的所述旋转二极管信号和所述鉴相脉冲信号进行分析处理，确定旋转二极管的状态。

其中，所述采集模块包括：

鉴相脉冲探测线圈，用于实时获取励磁机的鉴相脉冲信号；

六个二极管探测线圈，用于实时获取励磁机的旋转二极管信号；

多通道采集单元，用于在预定的时间段内连续采集所述鉴相脉冲探测线圈获取到的鉴相脉冲信号，并同步、连续采集所述六个二极管探测线圈获取到的所述旋转二极管信号。

其中，所述状态监测模块包括：

延时单元，用于将所述采集模块采集的所述旋转二极管信号进行延时处理；

滤波单元，用于对所述延时单元延时处理后的所述旋转二极管信号和所述采集模块采集的所述鉴相脉冲信号进行滤波处理；

归一化单元，用于对所述滤波单元滤波处理后的所述旋转二极管信号和所述鉴相脉冲信号进行归一化处理；

叠加单元，用于将所述归一化单元归一化处理后的所述旋转二极管信号和所述鉴相脉冲信号进行叠加处理；

状态监测单元，用于根据所述叠加单元叠加处理后得到的叠加信号，确定旋转二极管的状态。

其中，所述状态监测单元包括：

判断单元，用于判断所述叠加单元叠加处理后得到的叠加信号是否存在幅值低于预设的门限值的脉冲；

状态确定单元，用于当所述判断单元判断结果为是时，确定旋转二极管处于故障状态；当所述判断单元判断结果为否时，确定旋转二极管处于正常状态。

其中，所述装置还包括：报警模块，用于当所述状态监测模块确定旋转二极管处于故障状态时，输出相应的报警信息。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

1、本发明实施例通过采集励磁机的旋转二极管信号和励磁机的鉴相脉冲信号，并对采集到的信号进行分析处理，确定旋转二极管的状态，实现了对旋转整流器中的旋转二极管的状态监测，利于励磁机的正常运行；

2、本发明实施例通过安装探测线圈来实时获取励磁机的鉴相脉冲信号和旋转二极管信号，并进行多通道采集和信号处理以及门限值判定，确定旋转二极管的状态，提高了励磁机运行的可靠性和稳定性；

3、本发明实施例在监测到旋转二极管产生故障时，发出报警，可使相关的工作人员能够对故障进行及时处理和排除，进一步提高了励磁机运行的可靠性和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的励磁机结构示意图；

图2为本发明的励磁机的旋转二极管状态监测装置的第一实施例的结构示意图；

图3为本发明的励磁机的旋转二极管状态监测装置的第二实施例的结构示意图；

图4为本发明的采集模块的实施例的结构示意图；

图5为本发明的采集模块采集的信号波形图；

图6为本发明的状态监测模块的实施例的结构示意图；

图7为本发明的状态监测模块处理后的信号波形图；

图8为本发明的状态监测单元的实施例的结构示意图；

图9为本发明的状态监测单元监测的故障波形图；

图10为本发明的励磁机的旋转二极管状态监测方法的第一实施例的流程图；

图11为本发明的励磁机的旋转二极管状态监测方法的第二实施例的流程图；

图12为本发明的励磁机的旋转二极管状态监测方法的第三实施例的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明实施例的励磁机的旋转二极管状态监测装置适用于包括正、负两个极环的整流器的励磁机的旋转二极管的状态监测。

请参见图2，为本发明的励磁机的旋转二极管状态监测装置的第一实施例的结构示意图；所述装置包括：

采集模块10，用于采集励磁机的旋转二极管信号和励磁机的鉴相脉冲信号；

具体实现中，所述采集模块10利用电磁感应原理，通过固定安装于励磁机旋转整流器旁边的定子或支架上的二极管探测线圈获取旋转二极管信号，具体地，当旋转二极管的直流引线有电流渡过并且扫过二极管探测线圈时，根据电磁感应原理，二极管探测线圈中将产生磁通量变化，从而在二极管探测线圈产生霍尔效应，使二极管探测线圈的两端产生感应电势，并且随着旋转二极管旋转过程中接近和离开二极管探测线圈，会产生一个脉冲信号，该脉冲信号即为二极管探测线圈所获取的旋转二极管信号；为了保证后续状态监测模块20的分析处理的准确性，所述采集模块10在预定的时间段内，同步、连续采集所述各个二极管探测线圈获取到的所述旋转二极管信号，即需要保证所述采集模块10从各个二极管探测线圈采集的信号为同步信号，且为连续信号。

另外，所述采集模块10通过安装于励磁机转子旁边的定子或支架上的鉴相脉冲探测线圈获取励磁机的鉴相脉冲信号，其中，所述鉴相脉冲信号可确定转子转动的周期T。所述采集模块10在预定的时间段内连续采集所述鉴相脉冲探测线圈获取到的鉴相脉冲信号。

具体实现中，所述预定的时间段是由相关工作人员进行预设置，其可以为励磁机转子转动的一个周期T或几个周期T的连续时间段。

状态监测模块20，用于对所述采集模块10采集的所述旋转二极管信号和所述鉴相脉冲信号进行分析处理，确定旋转二极管的状态。

具体实现中，旋转二极管主要分为两种状态，一种为正常工作状态(正常状态)，另一种为故障状态。所述状态监测模块20对所述采集模块10采集的所述旋转二极管信号和所述鉴相脉冲信号进行一系列的信号分析以及信号处理，可确定旋转二极管的状态。具体地，所述励磁机的旋转二极管状态监测装置应当包括一实时控制器，其与上位机相连接，通过上位机，接收相关工作人员对各种参数的预设置，并根据预设的参数进行相应模块的控制，比如：接收相关工作人员对采集的时间段的预设置，根据预设的时间段控制所述采集模块10的采集；再如：接收相关工作人员对门限值的设置，根据预设的门限值确定旋转二极管状态；需要说明的是，实时控制器为本发明实施例所述的励磁机的旋转二极管状态监测装置的核心组件，用于各模块的控制，并且与上位机和相应继电器相连接，实现信号的输出和人机交互，并且还具备响应按钮操作，设置看门狗定时器以防励磁机死机等功能。可以理解的是，所述状态监测模块20可以为实时控制器中的一个功能模块，主要用于对采集到的信号进行滤波及处理，分析文件，脉冲丢失判断以确定旋转二极管状态。

本发明实施例通过采集励磁机的旋转二极管信号和励磁机的鉴相脉冲信号，并对采集到的信号进行分析处理，确定旋转二极管的状态，实现了对旋转整流器中的旋转二极管的状态监测，利于励磁机的正常运行。

请参见图3，为本发明的励磁机的旋转二极管状态监测装置的第二实施例的结构示意图；与上一实施例相同，所述装置包括：采集模块10和状态监测模块20。本实施例中，所述装置进一步包括：

报警模块30，用于当所述状态监测模块20确定旋转二极管处于故障状态时，输出相应的报警信息。

具体实现中，所述报警模块30用于当旋转二极管处于故障状态时，输出报警信息，其报警信息可以为：闪灯报警信息、声音报警信息、信息显示报警信息等。可以理解的是，所述报警模块30可以为所述励磁机的旋转二极管状态监测装置中的一个报警输出模块，其用于输出报警信息，所述励磁机的旋转二极管状态监测装置中可包括以下设备中的任一种或多种：灯，用于根据所述报警模块30输出的报警信息进行闪灯，以达到报警的作用；喇叭或扬声器，用于根据所述报警模块30输出的报警信息，发出报警的声音；显示器，用于根据所述报警模块30输出的报警信息，显示旋转二极管的故障信息，以达到报警的作用。具体地，所述装置中包括的用于呈现所述报警模块30输出的报警信息的设备的种类及数量根据所述报警模块30具体采用的报警方式所确定，在此不赘述。

本发明实施例在监测到旋转二极管产生故障时，发出报警，可使相关的工作人员能够对故障进行及时处理和排除，进一步高了励磁机运行的可靠性和稳定性。

为了更清楚的说明本发明，下面将对本发明的励磁机的旋转二极管状态监测装置中的采集模块10进行详细介绍。

请参见图4，为本发明的采集模块的实施例的结构示意图；所述采集模块10包括：

鉴相脉冲探测线圈101，用于实时获取励磁机的鉴相脉冲信号；

具体实现中，所述鉴相脉冲探测线圈101，被安装于励磁机的转子旁边的定子或支架上，其可探测到转子转动的周期T，并得到以T为周期的鉴相脉冲信号；可以理解的是，由于旋转整流器固定于所述励磁机的转子上，因此，转子转动的周期T即为旋转整流器旋转的周期T。具体地，所述鉴相脉冲探测线圈101还可对多个所述二极管探测线圈102分别获取的旋转二极管信号进行鉴相，该鉴相结果也可从所述鉴相脉冲探测线圈101得到的所述鉴相脉冲信号中体现。

六个二极管探测线圈102(图中仅对其中一个进行标号)，用于实时获取励磁机的旋转二极管信号；

具体实现中，如前述，本发明实施例中的三相桥式整流结构的旋转整流器包括正、负两个极环，每个极环的每相上均有多个二极管并联，且所有的二极管在整流环上均匀分布，所述六个二极管探测线圈102，被固定安装于正、负整流环的旁边的定子或支架上。具体地，正极整流环旁边的定子或支架上安装了其中三个二极管探测线圈102，负极整流环旁边的定子或支架上安装了另外的三个二极管探测线圈102。安装于每个极环旁边的三个二极管探测线圈102按一定的角度排列，且其排列的角度按照以下原则确定：设定励磁机的极对数为N，则三个二极管探测线圈102之间的机械角度可以设置为120/N度，这样设置的目的在于：励磁机的转子转动一周内，整流环上的任一个旋转二极管在导通时，均可以被该三个二极管探测线圈102之中的一个感应到，并获取到相应的旋转二极管信号。可以理解的是，正、负极环的三个二极管探测线圈102按照相同的角度排列。

可以理解的是，上述正极环和负极环分别采用三个二极管探测线圈仅为举例，其目的在于，保证在转子转动一周内任一个二极管在导通时可以被该三个二极管探测线圈中的一个感应到。当然，实际应用中，如果三个二极管探测线圈无法达到准确、完整地探测信号时，可以在旋转整流器旁边的适当位置增加适当数量的探测线圈，每个极环包括三个以上的二极管探测线圈的情况可进行类似分析，在此不赘述。

多通道采集单元103，用于在预定的时间段内连续采集所述鉴相脉冲探测线圈101获取到的鉴相脉冲信号，并同步、连续采集所述六个二极管探测线圈102获取到的所述旋转二极管信号。

具体实现中，所述多通道采集单元103用于采集探测线圈获取到的信号，其主要在实时控制器的控制下，在预定的时间段内连续采集所述鉴相脉冲探测线圈101获取到的鉴相脉冲信号，且在该预定的时间段内同步、连续采集所述六个二极管探测线圈102获取到的所述旋转二极管信号。具体地，为了保证信号的分析处理的准确性，所述多通道采集单元103需要在预定的时间段内，同步、连续采集所述各个二极管探测线圈获取到的所述旋转二极管信号，即需要保证所述多通道采集单元103从各个二极管探测线圈采集的信号为同步信号，且为连续信号。具体实现中，所述预定的时间段是由相关工作人员通过上位机进行预设置，并由实时控制器接收，其可以为励磁机转子转动的一个周期T或几个周期T的连续时间段。

可以理解的是，由于正极环和负极环工作互不影响，因此，可以对正极环和负极环的旋转二极管进行单独处理，即可将采集到的正极环的旋转二极管信号与负极环的旋转二极管信号分别传送至所述状态监测模块20进行分别的分析处理。

本发明实施例通过安装探测线圈来实时获取励磁机的鉴相脉冲信号和旋转二极管信号，并进行多通道采集，有利于旋转二极管状态的监测，利于提高励磁机运行的可靠性和稳定性。

请参见图5，为本发明的采集模块采集的信号波形图；如图5所示，上面三个波形图为所述多通道采集单元103分别对每个极环的三个二极管探测线圈102采集到的同步的旋转二极管信号；最下面的一个波形图为所述多通道采集单元103从所述鉴相脉冲探测线圈101采集到的鉴相脉冲信号，该鉴相脉冲信号的周期即为转子转动的周期。

本发明实施例通过安装探测线圈来实时获取励磁机的鉴相脉冲信号和旋转二极管信号，并进行多通道采集，有利于旋转二极管状态的监测，利于提高励磁机运行的可靠性和稳定性。

为了更清楚的说明本发明，下面将对本发明的励磁机的旋转二极管状态监测装置中的状态监测模块20进行详细介绍。

请参见图6，为本发明的状态监测模块的实施例的结构示意图；所述状态监测模块20包括：

延时单元201，用于将所述采集模块10采集的所述旋转二极管信号进行延时处理；

具体实现中，由于旋转整流器的正极环和负极环工作互不影响，因此，可以对正极环和负极环的旋转二极管进行单独判断，则所述延时单元201，用于对每个极环的三个二极管探测线圈102进行延时处理。考虑到每个极环上的三个二极管探测线圈102同时工作，为了保证二极管探测线圈102感应到的旋转二极管信号按照二极管在整流器上的位置进行排布，所述延时单元201具体延时处理过程为：设定三个二极管探测线圈102之间的夹角分别为a、β度，励磁机的转子转动的周期为T，则按照三个二极管探测线圈102的排布，第二个二极管探测线圈102相对于第一个二极管探测线圈102采集到的所述旋转二极管信号的延时时间为aT/360；第三个二极管探测线圈102相对于第二个二极管探测线圈102采集到的所述旋转二极管信号的延时时间为βT/360，相对于第一个二极管探测线圈102采集到的所述旋转二极管信号的延时时间为(a+β)T/360。本发明实施例中，由于三个二极管探测线圈102的机械角度均为120/N，则第二个二极管探测线圈102相对于第一个二极管探测线圈102采集到的所述旋转二极管信号的延时时间为：T/3N；第三个二极管探测线圈102相对于第二个二极管探测线圈102采集到的所述旋转二极管信号的延时时间也为T/3N，相对于第一个二极管探测线圈102采集到的所述旋转二极管信号的延时时间为2T/3N。所述延时单元201按照所述延时时间，对采集到的各旋转二极管信号进行延时处理。可以理解的是，当所述三个二极管探测线圈102的排布发生变化，或对所述三个二极管探测线圈102所选取的顺序不同时，其延时时间也会相应发生变化，其他情况下可进行类似分析，在此不赘述。

滤波单元202，用于对所述延时单元201延时处理后的所述旋转二极管信号和所述采集模块10采集的所述鉴相脉冲信号进行滤波处理；

具体实现中，由于探测线圈中所感应到的信号中有许多杂波以及高次谐波等干扰信号，因此，为了保证对旋转二极管状态确定的准确性，所述滤波单元202对所述延时单元201延时处理后的所述旋转二极管信号和所述采集模块10采集的所述鉴相脉冲信号进行滤波处理，消除干扰信号。

归一化单元203，用于对所述滤波单元202滤波处理后的所述旋转二极管信号和所述鉴相脉冲信号进行归一化处理；

具体实现中，理论上讲，由于旋转二极管型号相同，各二极管探测线圈感应到的旋转二极管的脉冲信号幅值应该相同，但是由于各二极管探测线圈的布置、安装、线圈本身的误差等因素的影响，实际所获取到的所述旋转二极管信号的幅值会有比较大的差别，同理，所述鉴相脉冲信号所得到的脉冲的幅值也存在差异，因此，为了保证后续判断的准确性，需要对各信号进行归一化处理，使各信号脉冲的幅值基本相同。所述归一化单元203，根据实际需要确定一个归一化的幅值，使归一化的各通道的信号的幅值均等于该归一化的幅值。可以理解的是，所述归一化的幅值可根据实际需要进行预设置，该设置的过程可由相关工作人员在上位机上进行，在此不赘述。

叠加单元204，用于将所述归一化单元203归一化处理后的所述旋转二极管信号和所述鉴相脉冲信号进行叠加处理；

具体实现中，所述叠加单元204叠加后得到的叠加信号，其波形图可反映旋转二极管在整流器上的位置排布，同时可反映励磁机转子转动的周期。

状态监测单元205，用于根据所述叠加单元204叠加处理后得到的叠加信号，确定旋转二极管的状态。

请一并参见图7，为本发明的状态监测模块处理后的信号波形图；图7反映了经所述状态监测模块20一系列处理后，最后得到的叠加信号的波形图。其中，波形图中鉴相脉冲信号为图7的波形图中中间的一条波，三路旋转二极管信号叠加成为连续的、包括多个脉冲的波。具体实现中，鉴相脉冲信号所确定的一个周期T内，叠加后的旋转二极管信号的脉冲的个数即表示了整流器上旋转二极管的个数，所述状态监测单元205即对该波形图进行分析，确定旋转二极管的状态，如果该波形图如图7所示为完整脉冲的波形图，则确定旋转二极管的状态为正常状态；如果出现某脉冲丢失，则确定旋转二极管的状态为故障状态。

具体实现中，可参见图8，为本发明的状态监测单元的实施例的结构示意图；所述状态监测单元205包括：

判断单元51，用于判断所述叠加单元204叠加处理后得到的叠加信号是否存在幅值低于预设的门限值的脉冲；

具体实现中，如前述，实时控制器可接收相关工作人员通过上位机设置的门限值，该门限值用于与叠加信号的脉冲的幅值相比较，需要说明的是，所述预设的门限值与上述预设的归一化的幅值可以相同，也可以不同，具体地，所述预设的门限值小于等于预设的归一化的幅值。考虑到对于不同的励磁机的信号的幅值是不同的，即使是相同的励磁机，如果探测线圈进行检修后，由于探测线圈的位置变化也会引起信号幅值产生变化，因此，该预设的门限值并不是唯一确定的，其针对实际情况进行设置，其他情况可进行类似分析，在此不赘述。

状态确定单元52，用于当所述判断单元51判断结果为是时，确定旋转二极管处于故障状态；当所述判断单元51判断结果为否时，确定旋转二极管处于正常状态。

具体实现中，如果所述判断单元51判断叠加信号存在幅值小于该门限值的脉冲，则状态确定单元52判定该幅值对应的脉冲丢失，进而确定旋转二极管处于故障状态；否则，确定旋转二极管处于正常状态。

请一并参见图9，为本发明的状态监测单元监测的故障波形图；设定图9中，预设的门限值等于预设的归一化的幅值，图9中，所述状态监测单元205的判断单元51通过比对，判断其圆圈所圈的脉冲信号的幅值明显低于预设的门限值，所述状态确定单元52确定旋转二极管产生故障。可以理解的是，由于包括两个极环的整流器的正、负极环的信号分别进行判断，因此，可进一步判定该故障的旋转二极管处于正极环或负极环。

实时控制器，可将故障时的波形图进行保存，并通过接口，比如：TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/因特网互联协议)接口，将该故障时的波形图传输至与实时控制器相连接的显示器中，提示给相关工作人员；可以理解的是，实时控制器还可保存所述采集模块10采集到的原始信号波形图，并传输至显示器进行显示等，在此不赘述。

本发明实施例通过安装探测线圈来实时获取励磁机的鉴相脉冲信号和旋转二极管信号，并进行多通道采集和信号处理以及门限值判定，确定旋转二极管的状态，提高了励磁机运行的可靠性和稳定性。

为了更清楚的说明本发明，下面将对由上述的励磁机的旋转二极管状态监测装置所执行的励磁机的旋转二极管状态监测方法进行详细介绍。可以理解的是，下述的所述励磁机的旋转二极管状态监测方法同样适用于包括正、负两个极环的整流器中的旋转二极管的监测。

请参见图10，为本发明的励磁机的旋转二极管状态监测方法的第一实施例的流程图；所述方法包括：

S101，采集励磁机的旋转二极管信号和励磁机的鉴相脉冲信号；

具体实现中，所述S101利用电磁感应原理，通过固定安装于励磁机旋转整流器旁边的定子或支架上的二极管探测线圈获取旋转二极管信号，具体地，当旋转二极管的直流引线有电流渡过并且扫过二极管探测线圈时，根据电磁感应原理，二极管探测线圈中将产生磁通量变化，从而在二极管探测线圈产生霍尔效应，使二极管探测线圈的两端产生感应电势，并且随着旋转二极管旋转过程中接近和离开二极管探测线圈，会产生一个脉冲信号，该脉冲信号即为二极管探测线圈所获取的旋转二极管信号；为了保证后续的分析处理的准确性，所述S101在预定的时间段内，同步、连续采集所述各个二极管探测线圈获取到的所述旋转二极管信号，即需要保证所述S101从各个二极管探测线圈采集的信号为同步信号，且为连续信号。

另外，所述S101通过安装于励磁机转子旁边的定子或支架上的鉴相脉冲探测线圈获取励磁机的鉴相脉冲信号，其中，所述鉴相脉冲信号可确定转子转动的周期T。所述S101在预定的时间段内连续采集所述鉴相脉冲探测线圈获取到的鉴相脉冲信号。具体实现中，所述预定的时间段是由相关工作人员进行预设置，其可以为励磁机转子转动的一个周期T或几个周期T的连续时间段。

S102，对采集的所述旋转二极管信号和所述鉴相脉冲信号进行分析处理，确定旋转二极管的状态。

具体实现中，旋转二极管主要分为两种状态，一种为正常工作状态(正常状态)，另一种为故障状态。所述S102对所述S101采集的所述旋转二极管信号和所述鉴相脉冲信号进行一系列的信号分析以及信号处理，可确定旋转二极管的状态。具体地，所述励磁机的旋转二极管状态监测装置应当包括一实时控制器，其与上位机相连接，通过上位机，接收相关工作人员对各种参数的预设置，并根据预设的参数进行相应模块的控制，比如：接收相关工作人员对采集的时间段的预设置，根据预设的时间段控制所述S101的采集；再如：接收相关工作人员对门限值的设置，根据预设的门限值确定旋转二极管状态；需要说明的是，实时控制器为本发明实施例所述的励磁机的旋转二极管状态监测装置的核心组件，用于各模块的控制，并且与上位机和相应继电器相连接，实现信号的输出和人机交互，并且还具备响应按钮操作，设置看门狗定时器以防励磁机死机等功能。可以理解的是，所述S102可以利用实时控制器中的一个功能模块，如上述的状态监测模块，对采集到的信号进行滤波及处理，分析文件，脉冲丢失判断以确定旋转二极管状态。

本发明实施例通过采集励磁机的旋转二极管信号和励磁机的鉴相脉冲信号，并对采集到的信号进行分析处理，确定旋转二极管的状态，实现了对旋转整流器中的旋转二极管的状态监测，利于励磁机的正常运行。

请参见图11，为本发明的励磁机的旋转二极管状态监测方法的第二实施例的流程图；所述方法包括：

S201，采集励磁机的旋转二极管信号和励磁机的鉴相脉冲信号；

S202，对采集的所述旋转二极管信号和所述鉴相脉冲信号进行分析处理，确定旋转二极管的状态；

本实施例中，所述S201-S202与上一实施例中的S101-S102的步骤相同，在此不赘述。

S203，当确定旋转二极管处于故障状态时，输出相应的报警信息。

具体实现中，所述S203当旋转二极管处于故障状态时，输出报警信息，其报警信息可以为：闪灯报警信息、声音报警信息、信息显示报警信息等。可以理解的是，所述S203可以采用所述励磁机的旋转二极管状态监测装置中的一个报警输出模块，其用于输出报警信息，所述励磁机的旋转二极管状态监测装置中可包括以下设备中的任一种或多种：灯，用于根据所述S203输出的报警信息进行闪灯，以达到报警的作用；喇叭或扬声器，用于根据所述S203输出的报警信息，发出报警的声音；显示器，用于根据所述S203输出的报警信息，显示旋转二极管的故障信息，以达到报警的作用。具体地，所述装置中包括的用于呈现所述S203输出的报警信息的设备的种类及数量根据所述S203具体采用的报警方式所确定，在此不赘述。

本发明实施例在监测到旋转二极管产生故障时，发出报警，可使相关的工作人员能够对故障进行及时处理和排除，进一步高了励磁机运行的可靠性和稳定性。

请参见图12，为本发明的励磁机的旋转二极管状态监测方法的第三实施例的流程图；所述方法包括：

S301，通过鉴相脉冲探测线圈实时获取励磁机的鉴相脉冲信号；

具体实现中，所述鉴相脉冲探测线圈，被安装于励磁机的转子旁边的定子或支架上，其可探测到转子转动的周期T，所述S301通过鉴相脉冲探测线圈获得以T为周期的鉴相脉冲信号；可以理解的是，由于旋转整流器固定于所述励磁机的转子上，因此，转子转动的周期T即为旋转整流器旋转的周期T。具体地，所述鉴相脉冲探测线圈还可对多个所述二极管探测线圈分别获取的旋转二极管信号进行鉴相，该鉴相结果也可从所述鉴相脉冲探测线圈得到的所述鉴相脉冲信号中体现。

S302，通过六个二极管探测线圈实时获取励磁机的旋转二极管信号；

具体实现中，如前述，本发明实施例中的三相桥式整流结构的旋转整流器包括正、负两个极环，每个极环的每相上均有多个二极管并联，且所有的二极管在整流环上均匀分布，所述S302所采用的六个二极管探测线圈，被固定安装于正、负整流环的旁边的定子或支架上。具体地，正极整流环的旁边的定子或支架上安装了其中三个二极管探测线圈，负极整流环的旁边的定子或支架上安装了另外的三个二极管探测线圈。安装于每个极环旁边的三个二极管探测线圈按一定的角度排列，且其排列的角度按照以下原则确定：设定励磁机的极对数为N，则三个二极管探测线圈之间的机械角度可以设置为120/N度，这样设置的目的在于：励磁机的转子转动一周内，整流环上的任一个旋转二极管在导通时，均可以被该三个二极管探测线圈之中的一个感应到，并获取到相应的旋转二极管信号。可以理解的是，正、负极环的三个二极管探测线圈按照相同的角度排列。

可以理解的是，上述正极环和负极环分别采用三个二极管探测线圈仅为举例，其目的在于，保证在转子转动一周内任一个二极管在导通时可以被该三个二极管探测线圈中的一个感应到。当然，实际应用中，如果三个二极管探测线圈无法达到准确、完整地探测信号时，可以在旋转整流器旁边的适当位置增加适当数量的探测线圈，每个极环包括三个以上的二极管探测线圈的情况可进行类似分析，在此不赘述。

S303，在预定的时间段内连续采集所述鉴相脉冲探测线圈获取到的鉴相脉冲信号，并同步、连续采集所述六个二极管探测线圈获取到的所述旋转二极管信号；

具体实现中，所述S303采集探测线圈获取到的信号，其主要在实时控制器的控制下，在预定的时间段内连续采集所述鉴相脉冲探测线圈获取到的鉴相脉冲信号，且在该预定的时间段内同步、连续采集所述六个二极管探测线圈获取到的所述旋转二极管信号。具体地，为了保证信号的分析处理的准确性，所述S303需要在预定的时间段内，同步、连续采集所述各个二极管探测线圈获取到的所述旋转二极管信号，即需要保证所述S303从各个二极管探测线圈采集的信号为同步信号，且为连续信号。具体实现中，所述预定的时间段是由相关工作人员通过上位机进行预设置，并由实时控制器接收，其可以为励磁机转子转动的一个周期T或几个周期T的连续时间段。

需要说明的是，本实施例中，S301与S302的步骤无时序之分；且所述S301-S302为本发明的励磁机的旋转二极管状态监测方法的第一实施例中的S101的具体细化步骤，同时也为本发明的励磁机的旋转二极管状态监测方法的第二实施例中的S201的具体细化步骤。

S304，将采集的所述旋转二极管信号进行延时处理；

具体实现中，由于旋转整流器的正极环和负极环工作互不影响，因此，可以对正极环和负极环的旋转二极管进行单独判断，则所述S304对每个极环的三个二极管探测线圈进行延时处理。考虑到每个极环上的三个二极管探测线圈同时工作，为了保证二极管探测线圈感应到的旋转二极管信号按照二极管在整流器上的位置进行排布，所述S304具体延时处理过程为：设定三个二极管探测线圈之间的夹角分别为a、β度，励磁机的转子转动的周期为T，则按照三个二极管探测线圈的排布，第二个二极管探测线圈相对于第一个二极管探测线圈采集到的所述旋转二极管信号的延时时间为aT/360；第三个二极管探测线圈相对于第二个二极管探测线圈采集到的所述旋转二极管信号的延时时间为βT/360，相对于第一个二极管探测线圈采集到的所述旋转二极管信号的延时时间为(a+β)T/360。本发明实施例中，由于三个二极管探测线圈的机械角度均为120/N，则第二个二极管探测线圈相对于第一个二极管探测线圈采集到的所述旋转二极管信号的延时时间为：T/3N；第三个二极管探测线圈相对于第二个二极管探测线圈采集到的所述旋转二极管信号的延时时间也为T/3N，相对于第一个二极管探测线圈采集到的所述旋转二极管信号的延时时间为2T/3N。所述S304按照所述延时时间，对采集到的各旋转二极管信号进行延时处理。可以理解的是，当所述三个二极管探测线圈的排布发生变化，或对所述三个二极管探测线圈所选取的顺序不同时，其延时时间也会相应发生变化，其他情况下可进行类似分析，在此不赘述。

S305，对延时处理后的所述旋转二极管信号和采集的所述鉴相脉冲信号进行滤波处理；

具体实现中，由于探测线圈中所感应到的信号中有许多杂波以及高次谐波等干扰信号，因此，为了保证对旋转二极管状态确定的准确性，所述S305对所述S304延时处理后的所述旋转二极管信号和所述S301采集的所述鉴相脉冲信号进行滤波处理，消除干扰信号。

S306，对滤波处理后的所述旋转二极管信号和所述鉴相脉冲信号进行归一化处理；

具体实现中，理论上讲，由于旋转二极管型号相同，各二极管探测线圈感应到的旋转二极管的脉冲信号幅值应该相同，但是由于各二极管探测线圈的布置、安装、线圈本身的误差等因素的影响，实际所获取到的所述旋转二极管信号的幅值会有比较大的差别，同理，所述鉴相脉冲信号所得到的脉冲的幅值也存在差异，因此，为了保证后续判断的准确性，需要对各信号进行归一化处理，使各信号脉冲的幅值基本相同。所述S306，根据实际需要确定一个归一化的幅值，使归一化的各通道的信号的幅值均等于该归一化的幅值。可以理解的是，所述归一化的幅值可根据实际需要进行预设置，该设置的过程可由相关工作人员在上位机上进行，在此不赘述。

S307，将归一化处理后的所述旋转二极管信号所述鉴相脉冲信号进行叠加处理；

具体实现中，所述S307叠加后得到的叠加信号，其波形图可反映旋转二极管在整流器上的位置排布，同时可反映励磁机转子转动的周期。具体地，所述S307叠加后的波形图可参见图7所示，在此不赘述。

S308，判断叠加处理后得到的叠加信号是否存在幅值低于预设的门限值的脉冲；如果判断结果为是，转入S309；否则，转入S311；

具体实现中，如前述，实时控制器可接收相关工作人员通过上位机设置的门限值，该门限值用于步骤S308中，与叠加信号的脉冲的幅值相比较，需要说明的是，所述预设的门限值与上述预设的归一化的幅值可以相同，也可以不同，具体地，所述预设的门限值小于等于预设的归一化的幅值。考虑到对于不同的励磁机的信号的幅值是不同的，即使是相同的励磁机，如果探测线圈进行检修后，由于探测线圈的位置变化也会引起信号幅值产生变化，因此，该预设的门限值并不是唯一确定的，其针对实际情况进行设置，其他情况可进行类似分析，在此不赘述。

具体实现中，如果所述S308判断叠加信号存在幅值小于该门限值的脉冲，则判定该幅值对应的脉冲丢失，并输出肯定结果，转入步骤S309；否则，输出否定结果，转入步骤S311。

S309，确定旋转二极管处于故障状态；

本实施例中的S304-S309/S311为本发明的励磁机的旋转二极管状态监测方法的第一实施例中的S102的具体细化步骤，同时也为本发明的励磁机的旋转二极管状态监测方法的第二实施例中的S202的具体细化步骤。具体地，所述S309所确定的处于故障状态的旋转二极管的波形图可参见图9，在此不赘述。

S310，输出相应的报警信息；之后，结束；

本实施例中的S310与上一实施例中的S203步骤相同，在此不赘述。

S311，确定旋转二极管处于正常状态；之后，结束。

本发明实施例通过安装探测线圈来实时获取励磁机的鉴相脉冲信号和旋转二极管信号，并进行多通道采集和信号处理以及门限值判定，确定旋转二极管的状态，提高了励磁机运行的可靠性和稳定性。

通过上述实施例的描述，本发明实施例通过采集励磁机的旋转二极管信号和励磁机的鉴相脉冲信号，并对采集到的信号进行分析处理，确定旋转二极管的状态，实现了对旋转整流器中的旋转二极管的状态监测，利于励磁机的正常运行；本发明实施例通过安装探测线圈来实时获取励磁机的鉴相脉冲信号和旋转二极管信号，并进行多通道采集和信号处理以及门限值判定，确定旋转二极管的状态，提高了励磁机运行的可靠性和稳定性；本发明实施例在监测到旋转二极管产生故障时，发出报警，可使相关的工作人员能够对故障进行及时处理和排除，进一步高了励磁机运行的可靠性和稳定性。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种励磁机的旋转二极管状态监测方法，其特征在于，包括：

采集励磁机的旋转二极管信号和励磁机的鉴相脉冲信号；

对采集的所述旋转二极管信号和所述鉴相脉冲信号进行分析处理，确定旋转二极管的状态。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集励磁机的旋转二极管信号和励磁机的鉴相脉冲信号，包括：

通过鉴相脉冲探测线圈实时获取励磁机的鉴相脉冲信号，并通过六个二极管探测线圈实时获取励磁机的旋转二极管信号；

在预定的时间段内连续采集所述鉴相脉冲探测线圈获取到的鉴相脉冲信号，并同步、连续采集所述六个二极管探测线圈获取到的所述旋转二极管信号。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对采集的所述旋转二极管信号和所述鉴相脉冲信号进行分析处理，确定旋转二极管的状态，包括：

将采集的所述旋转二极管信号进行延时处理；

对延时处理后的所述旋转二极管信号和采集的所述鉴相脉冲信号进行滤波处理；

对滤波处理后的所述旋转二极管信号和所述鉴相脉冲信号进行归一化处理；

将归一化处理后的所述旋转二极管信号所述鉴相脉冲信号进行叠加处理；

根据叠加处理后得到的叠加信号，确定旋转二极管的状态。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据叠加处理后得到的叠加信号，确定旋转二极管的状态，包括：

判断叠加处理后得到的叠加信号是否存在幅值低于预设的门限值的脉冲；

如果判断结果为是，则确定旋转二极管处于故障状态；

如果判断结果为否，则确定旋转二极管处于正常状态。

5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述对采集的所述旋转二极管信号和所述鉴相脉冲信号进行分析处理，确定旋转二极管的状态的步骤之后，还包括：

当确定旋转二极管处于故障状态时，输出相应的报警信息。

6.一种励磁机的旋转二极管状态监测装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于采集励磁机的旋转二极管信号和励磁机的鉴相脉冲信号；

状态监测模块，用于对所述采集模块采集的所述旋转二极管信号和所述鉴相脉冲信号进行分析处理，确定旋转二极管的状态。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述采集模块包括：

鉴相脉冲探测线圈，用于实时获取励磁机的鉴相脉冲信号；

六个二极管探测线圈，用于实时获取励磁机的旋转二极管信号；

多通道采集单元，用于在预定的时间段内连续采集所述鉴相脉冲探测线圈获取到的鉴相脉冲信号，并同步、连续采集所述六个二极管探测线圈获取到的所述旋转二极管信号。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述状态监测模块包括：

延时单元，用于将所述采集模块采集的所述旋转二极管信号进行延时处理；

滤波单元，用于对所述延时单元延时处理后的所述旋转二极管信号和所述采集模块采集的所述鉴相脉冲信号进行滤波处理；

归一化单元，用于对所述滤波单元滤波处理后的所述旋转二极管信号和所述鉴相脉冲信号进行归一化处理；

叠加单元，用于将所述归一化单元归一化处理后的所述旋转二极管信号和所述鉴相脉冲信号进行叠加处理；

状态监测单元，用于根据所述叠加单元叠加处理后得到的叠加信号，确定旋转二极管的状态。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述状态监测单元包括：

判断单元，用于判断所述叠加单元叠加处理后得到的叠加信号是否存在幅值低于预设的门限值的脉冲；

状态确定单元，用于当所述判断单元判断结果为是时，确定旋转二极管处于故障状态；当所述判断单元判断结果为否时，确定旋转二极管处于正常状态。

10.如权利要求6-9任一项所述的装置，其特征在于，还包括：

报警模块，用于当所述状态监测模块确定旋转二极管处于故障状态时，输出相应的报警信息。

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