CN115143193A - 基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断方法、系统 - Google Patents

基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断方法、系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断方法、系统,涉及电机技术领域;通过实时采集磁悬浮电机五个自由度的位移信号以及轴承线圈电流;对采集到的位移信号、轴承线圈电流分别进行FFT分析,滤除转子旋转频率,提取振幅大于一定阈值的频率区域;将提取的频率区域与灵敏度检测结果中危险频率区域进行对比,判断提取的频率区域是否在危险频率区域,若处在危险频率区域,则判断位移信号的振动幅值是否超出阈值;若超过阈值,则评估轴承电流响应速率;根据判断结果以及评估结果,确定磁悬浮电机是否失稳,若失稳则执行预警。相比于现有技术,以灵敏度检测结果作为失稳预诊断判定依据,给出准确预警信号,避免电机失稳。

Description

基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断方法、系统
技术领域
本发明涉及电机技术领域,具体而言,涉及一种基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断方法、系统。
背景技术
主动磁悬浮轴承系统通过可控电磁力将转子悬浮于定子磁极中间,因此具有无摩擦、无需润滑、无污染、高速度、寿命长等优点。目前,主动磁悬浮轴承已作为一种先进的机电一体化产品,在工业领域得到了一定的应用,如陀螺仪、高速电机、无轴承电机、航空发动机、人工心脏泵和分布式发电系统等。
在磁悬浮轴承系统中,为了提高整个系统的可靠性,还需要一套保护轴承作为磁悬浮轴承失效后转子的临时支撑,保护磁悬浮轴承定子和电机定子不受损坏。保护轴承一般选用机械轴承,而通常磁悬浮轴承系统中转子的工作转速均在每分钟几万转以上,当转子在磁悬浮轴承支撑下高速旋转时,一旦转子受到突然强冲击、短时过载或电源丢失等情况,转子将与保护轴承发生碰撞,保护轴承将受到巨大冲击,而较大的碰撞力将使转子进入非线性运动状态,会造成转子和保护轴承的严重磨损。
而现有技术中对于磁悬浮轴承系统失稳的判断通常只是振动位移超限报警,而往往一旦出现位移超限报警,可能磁悬浮轴承系统已经控制失稳,由于转子与保护轴承之间的巨大冲击力以及过大振动幅值等而导致原来磁悬浮系统难以恢复控制。因此有必要对磁悬浮电机可能出现的失稳故障进行预诊断,当失稳故障概率达到一定程度时,及时给出报警信号,避免出现失稳跌落。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的技术问题,本发明提供了一种基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断方法、系统。
本发明的第一方面提供了一种基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断方法,所述磁悬浮电机包括磁悬浮轴承系统,所述方法包括:
S1,实时采集磁悬浮电机五个自由度的位移信号以及五个自由度的轴承线圈电流;
S2,对采集到的位移信号、轴承线圈电流分别进行FFT分析,滤除转子旋转频率,提取振幅大于一定阈值的频率区域;
S3,将提取的频率区域与灵敏度检测结果中危险频率区域进行对比,判断所述提取的频率区域是否在危险频率区域,输出判断结果;
S4,若所述判断结果为提取的频率区域处在危险频率区域,则判断所述位移信号的振动幅值是否超出第一预定阈值;若超过所述第一预定阈值,则评估轴承电流响应速率;
S5,根据所述S4中的判断结果以及评估结果,确定磁悬浮电机是否失稳,若失稳则执行预警。
进一步,所述磁悬浮轴承系统为闭环控制系统;所述S3,将提取的频率区域与灵敏度检测结果中危险频率区域进行对比,判断所述提取的频率区域是否在危险频率区域,输出判断结果,包括:
S31,在闭环控制系统中加入不同频率的幅值为A的激励信号E,Vs为输出信号,通过对Vs信号进行FFT分析,提取激励信号同频下的增益B, 则灵敏度对应频率下的增益为20log(B/A);
S32,设置扫描频率范围,并基于扫描频率范围确定所述磁悬浮电机五个自由度中的任一自由度的灵敏度结果,将所述灵敏度大于第二预定阈值的频率区段确定为危险频率区域;
S33,将提取的频率区域与所述S32中的危险频率区域对比,判断所述提取的频率区域是否在危险频率区域。
进一步,S4,若所述判断结果为提取的频率区域处在危险频率区域,则判断所述位移信号的振动幅值是否超出第一预定阈值;若超过所述第一预定阈值,则评估轴承电流响应速率,包括:
S41,若所述位移信号的振动幅值超出第一预定阈值,则计算轴承电流响应速率:
di(t)/dt= v(t)/L
其中,v(t)是加在轴承线圈上的电压,受到功率放大器母线电压的限制;L为轴向线圈的电感,不同频率下,电感值不一样;di(t)/dt是轴承线圈中电流的响应速率;
S42,若所述电流的响应速率低于第三预定阈值,则判断轴承不能快速响应。
进一步,所述S5,根据所述S4中的判断结果以及评估结果,确定磁悬浮电机是否失稳,若失稳则执行预警,包括:
若S4中判断轴承不能响应,则计入一次预警,当记录预警次数超出给定阈值时,给出最终失稳预判断信号;否则,返回执行S1,进入下一轮采集与判断。
此外,本发明第二方面还提出一种基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断系统,所述磁悬浮电机包括磁悬浮轴承系统,所述系统包括采集模块、分析处理模块、第一判断模块、第二判断评估模块以及失稳诊断模块;
采集模块,用于实时采集磁悬浮电机五个自由度的位移信号以及五个自由度的轴承线圈电流;
分析处理模块,用于对采集到的位移信号、轴承线圈电流分别进行FFT分析,滤除转子旋转频率,提取振幅大于一定阈值的频率区域;
第一判断模块,用于将提取的频率区域与灵敏度检测结果中危险频率区域进行对比,判断所述提取的频率区域是否在危险频率区域,输出判断结果;
第二判断评估模块,用于若所述判断结果为提取的频率区域处在危险频率区域,则判断所述位移信号的振动幅值是否超出第一预定阈值;若超过所述第一预定阈值,则评估轴承电流响应速率;
失稳诊断模块,用于根据所述第二判断评估模块中的判断结果以及评估结果,确定磁悬浮电机是否失稳,若失稳则执行预警。
进一步,所述磁悬浮轴承系统为闭环控制系统;所述第一判断模块,还用于:
在闭环控制系统中加入不同频率的幅值为A的激励信号E,取Vs为输出信号,通过对Vs信号进行FFT分析,提取激励信号同频下的增益B, 则灵敏度对应频率下的增益为20log(B/A);
设置扫描频率范围,并基于扫描频率范围确定所述磁悬浮电机五个自由度中的任一自由度的灵敏度结果,将所述灵敏度大于第二预定阈值的频率区段确定为危险频率区域;
将提取的频率区域与所述危险频率区域对比,判断所述提取的频率区域是否在危险频率区域。
进一步,所述第二判断评估模块,还用于:
若所述位移信号的振动幅值超出第一预定阈值,则计算轴承电流响应速率:
di(t)/dt= v(t)/L
其中,v(t)是加在轴承线圈上的电压,受到功率放大器母线电压的限制;L为轴向线圈的电感,不同频率下,电感值不一样;di(t)/dt是轴承线圈中电流的响应速率;
若所述电流的响应速率低于第三预定阈值,则判断轴承不能快速响应。
此外,还提出一种电子装置,所述电子装置包括:一个或多个处理器,存储器,所述存储器用于存储一个或多个计算机程序;其特征在于,所述计算机程序被配置成由所述一个或多个处理器执行,所述程序包括用于执行如上所述的基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断方法。
此外,还提出一种计算机存储介质,所述计算机存储介质存储有程序;所述程序由处理器加载并执行以实现如上所述的基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断方法。
本发明的方案中,通过实时采集磁悬浮电机五个自由度的位移信号以及五个自由度的轴承线圈电流;对采集到的位移信号、轴承线圈电流分别进行FFT分析,滤除转子旋转频率,提取振幅大于一定阈值的频率区域;将提取的频率区域与灵敏度检测结果中危险频率区域进行对比,判断所述提取的频率区域是否在危险频率区域,输出判断结果;若所述判断结果为提取的频率区域处在危险频率区域,则判断所述位移信号的振动幅值是否超出第一预定阈值;若超过所述第一预定阈值,则评估轴承电流响应速率;根据判断结果以及评估结果,确定磁悬浮电机是否失稳,若失稳则执行预警。相比于现有技术,本发明,通过对五自由度信号的FFT分析结果,不仅可用于系统失稳的预诊断,还可用于分析其它信号扰动,如外部激振力、变频器的干扰等,通过以灵敏度检测结果作为失稳预诊断判定依据,便于给出准确预警信号,避免后续可能出现的失稳导致电机的损坏。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例公开的基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断方法的流程示意图;
图2是本发明实施例公开的磁悬浮轴承系统控制框图;
图3是本发明实施例公开的其中一个自由度的灵敏度结果;
图4是本发明实施例公开的磁悬浮电机失稳预诊断综合流程图;
图5是本发明实施例公开的基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断系统的结构示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的范例;相反,提供这些实施方式使得本申请将更加全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
此外,所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中,提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而,本领域技术人员将意识到,可以实践本申请的技术方案而没有特定细节中的一个或更多,或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下,不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本申请的各方面。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体,不一定必须与物理上独立的实体相对应。即,可以采用软件形式来实现这些功能实体,或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体,或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
附图中所示的流程图仅是示例性说明,不是必须包括所有的内容和操作/步骤,也不是必须按所描述的顺序执行。例如,有的操作/步骤还可以分解,而有的操作/步骤可以合并或部分合并,因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
本发明所要解决的技术问题在于现有技术中对于磁悬浮轴承系统失稳的判断通常只是振动位移超限报警,而往往一旦出现位移超限报警,可能磁悬浮轴承系统已经控制失稳,由于转子与保护轴承之间的巨大冲击力以及过大振动幅值等而导致原来磁悬浮系统难以恢复控制,提出一种失稳预诊断方法,以实现在磁悬浮系统失稳之前及时给出报警信号,避免后续失稳的状况发生。
以下对本申请实施例的技术方案的实现细节进行详细阐述:
请参阅图1,图1是本发明实施例公开的一种基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断方法的流程示意图。如图1所示,本发明实施例的一种基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断方法,所述磁悬浮电机包括磁悬浮轴承系统,所述方法包括:
S1,实时采集磁悬浮电机五个自由度的位移信号以及五个自由度的轴承线圈电流。
S2,对采集到的位移信号、轴承线圈电流分别进行FFT分析,滤除转子旋转频率,提取振幅大于一定阈值的频率区域。
S3,将提取的频率区域与灵敏度检测结果中危险频率区域进行对比,判断所述提取的频率区域是否在危险频率区域,输出判断结果。
S4,若所述判断结果为提取的频率区域处在危险频率区域,则判断所述位移信号的振动幅值是否超出第一预定阈值;若超过所述第一预定阈值,则评估轴承电流响应速率。
S5,根据所述S4中的判断结果以及评估结果,确定磁悬浮电机是否失稳,若失稳则执行预警。
进一步,所述磁悬浮轴承系统为闭环控制系统;所述S3,将提取的频率区域与灵敏度检测结果中危险频率区域进行对比,判断所述提取的频率区域是否在危险频率区域,输出判断结果,包括:S31,在闭环控制系统中加入不同频率的幅值为A的激励信号E,取Vs为输出信号,通过对Vs信号进行FFT分析,提取激励信号同频下的增益B, 则灵敏度对应频率下的增益为20log(B/A);S32,设置扫描频率范围,并基于扫描频率范围确定所述磁悬浮电机五个自由度中的任一自由度的灵敏度结果,将所述灵敏度大于第二预定阈值的频率区段确定为危险频率区域;S33,将提取的频率区域与所述S32中的危险频率区域对比,判断所述提取的频率区域是否在危险频率区域。
具体地,本实施例,如图2所示为本实施例磁悬浮轴承系统控制框图。其中Fd为施加在转子上的外部扰动力,Ki为磁悬浮轴承的电流刚度系数,Gap为功率放大器的增益,Gcp为位置控制器的传递函数,Gsen为传感器的增益,E为激励信号,用于检测灵敏度。
灵敏度检测过程:控制器在闭环控制系统中加入不同频率的幅值为A的激励信号E,Vs为输出信号,通过对Vs信号进行FFT分析,提取激励信号同频下的增益B, 则灵敏度对应该频率下的增益为20log(B/A)。在扫频范围为1-1000Hz,五个灵敏度中的其中一个自由度的灵敏度检测结果如图3所示,从该结果可以看出在50-120Hz区域灵敏度的值大于5dB,可将该区域标注为失稳预诊断评估区域;转子固有频率为720Hz, 对应该频率的灵敏度值为1.2dB。
进一步,通过分别对磁悬浮轴承系统的5个自由度进行灵敏度检测,控制器应具备检测功能;将检测结果存储到控制器的外部FLASH存储芯片中,并提取灵敏度高于5dB的频率范围,提取转子固有频率以及该频率位置的灵敏度,每次开机主控芯片(如DSP)从外部储存芯片中读取灵敏度检测值用于失稳预诊断;磁悬浮电机正常工作时,在控制算法中,建立五个长500的数组,分别用于存储五个自由度的位移信号;当数组储存完成时,分别对五个自由度信号进行FFT分析,提取主要的振动频率及相应的振幅;去除旋转频率和旋转倍频,对其它主要的振动频率进行诊断,判断是否处在大于5dB区域,若处于大于5dB区域,判断振幅的大小,若振幅大于保护间隙的10%,并连续判断50次,仍无衰减则给出报警信号。
进一步,S4,若所述判断结果为提取的频率区域处在危险频率区域,则判断所述位移信号的振动幅值是否超出第一预定阈值;若超过所述第一预定阈值,则评估轴承电流响应速率,包括:
S41,若所述位移信号的振动幅值超出第一预定阈值,则计算轴承电流响应速率:
di(t)/dt= v(t)/L
其中,v(t)是加在轴承线圈上的电压,受到功率放大器母线电压的限制;L为轴向线圈的电感,不同频率下,电感值不一样;di(t)/dt是轴承线圈中电流的响应速率;
S42,若所述电流的响应速率低于第三预定阈值,则判断轴承不能快速响应。
进一步,所述S5,根据所述S4中的判断结果以及评估结果,确定磁悬浮电机是否失稳,若失稳则执行预警,包括:
若S4中判断轴承不能响应,则计入一次预警,当记录预警次数超出给定阈值时,给出最终失稳预判断信号;否则,返回执行S1,进入下一轮采集与判断。
如图4所示为本实施例磁悬浮电机失稳预诊断综合流程图,控制器不断采样五个自由度的位移信号和相应轴承线圈中的电流,并对采样到的信号进行FFT分析,滤除转子旋转频率,提取振幅较大的频率区域,与灵敏度检测结果中危险频率区域进行对比,判断是否在此区域,若不在此区域返回进入下一轮采样判断;若处于危险频率曲率,则进一步评估振动幅值是否超出设定阈值,在频率下的轴承电流,根据磁悬浮轴承的特性判断轴承能否快速响应,若响应速度小于给定阈值则计入一次预警,反之则进入下一轮采样判断;当记录预警次数超出给定阈值时,给出最终失稳预判断信号。
此外,本实施例的第二方面还提出一种基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断系统,所述磁悬浮电机包括磁悬浮轴承系统,所述系统包括采集模块10、分析处理模块20、第一判断模块30、第二判断评估模块40以及失稳诊断模块50;
采集模块10,用于实时采集磁悬浮电机五个自由度的位移信号以及五个自由度的轴承线圈电流;
分析处理模块20,用于对采集到的位移信号、轴承线圈电流分别进行FFT分析,滤除转子旋转频率,提取振幅大于一定阈值的频率区域;
第一判断模块30,用于将提取的频率区域与灵敏度检测结果中危险频率区域进行对比,判断所述提取的频率区域是否在危险频率区域,输出判断结果;
第二判断评估模块40,用于若所述判断结果为提取的频率区域处在危险频率区域,则判断所述位移信号的振动幅值是否超出第一预定阈值;若超过所述第一预定阈值,则评估轴承电流响应速率;
失稳诊断模块50,用于根据所述第二判断评估模块中的判断结果以及评估结果,确定磁悬浮电机是否失稳,若失稳则执行预警。
进一步,所述磁悬浮轴承系统为闭环控制系统;所述第一判断模块30,还用于:
在闭环控制系统中加入不同频率的幅值为A的激励信号E,取Vs为输出信号,通过对Vs信号进行FFT分析,提取激励信号同频下的增益B, 则灵敏度对应频率下的增益为20log(B/A);
设置扫描频率范围,并基于扫描频率范围确定所述磁悬浮电机五个自由度中的任一自由度的灵敏度结果,将所述灵敏度大于第二预定阈值的频率区段确定为危险频率区域;
将提取的频率区域与所述危险频率区域对比,判断所述提取的频率区域是否在危险频率区域。
进一步,所述第二判断评估模块40,还用于:
若所述位移信号的振动幅值超出第一预定阈值,则计算轴承电流响应速率:
di(t)/dt= v(t)/L
其中,v(t)是加在轴承线圈上的电压,受到功率放大器母线电压的限制;L为轴向线圈的电感,不同频率下,电感值不一样;di(t)/dt是轴承线圈中电流的响应速率;
若所述电流的响应速率低于第三预定阈值,则判断轴承不能快速响应。
此外,还提出一种电子装置,所述电子装置包括:一个或多个处理器,存储器,所述存储器用于存储一个或多个计算机程序;其特征在于,所述计算机程序被配置成由所述一个或多个处理器执行,所述程序包括用于执行如上所述的基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断方法。
此外,还提出一种计算机存储介质,所述计算机存储介质存储有程序;所述程序由处理器加载并执行以实现如上所述的基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断方法。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另外,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接,也可以是电的,机械的或其它的形式连接。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分,或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网格设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断方法,其特征在于,所述磁悬浮电机包括磁悬浮轴承系统,所述方法包括:
S1,实时采集磁悬浮电机五个自由度的位移信号以及五个自由度的轴承线圈电流;
S2,对采集到的位移信号、轴承线圈电流分别进行FFT分析,滤除转子旋转频率,提取振幅大于一定阈值的频率区域;
S3,将提取的频率区域与灵敏度检测结果中危险频率区域进行对比,判断所述提取的频率区域是否在危险频率区域,输出判断结果;
S4,若所述判断结果为提取的频率区域处在危险频率区域,则判断所述位移信号的振动幅值是否超出第一预定阈值;若超过所述第一预定阈值,则评估轴承电流响应速率;
S5,根据所述S4中的判断结果以及评估结果,确定磁悬浮电机是否失稳,若失稳则执行预警。
2.根据权利要求1所述的一种基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断方法,其特征在于,所述磁悬浮轴承系统为闭环控制系统;所述S3,将提取的频率区域与灵敏度检测结果中危险频率区域进行对比,判断所述提取的频率区域是否在危险频率区域,输出判断结果,包括:
S31,在闭环控制系统中加入不同频率的幅值为A的激励信号E,Vs为输出信号,通过对Vs信号进行FFT分析,提取激励信号同频下的增益B, 则灵敏度对应频率下的增益为20log(B/A);
S32,设置扫描频率范围,并基于扫描频率范围确定所述磁悬浮电机五个自由度中的任一自由度的灵敏度结果,将所述灵敏度大于第二预定阈值的频率区段确定为危险频率区域;
S33,将提取的频率区域与所述S32中的危险频率区域对比,判断所述提取的频率区域是否在危险频率区域。
3.根据权利要求2所述的一种基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断方法,S4,若所述判断结果为提取的频率区域处在危险频率区域,则判断所述位移信号的振动幅值是否超出第一预定阈值;若超过所述第一预定阈值,则评估轴承电流响应速率,包括:
S41,若所述位移信号的振动幅值超出第一预定阈值,则计算轴承电流响应速率:
di(t)/dt= v(t)/L
其中,v(t)是加在轴承线圈上的电压,受到功率放大器母线电压的限制;L为轴向线圈的电感,不同频率下,电感值不一样;di(t)/dt是轴承线圈中电流的响应速率;
S42,若所述电流的响应速率低于第三预定阈值,则判断轴承不能快速响应。
4.根据权利要求3所述的一种基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断方法,所述S5,根据所述S4中的判断结果以及评估结果,确定磁悬浮电机是否失稳,若失稳则执行预警,包括:
若S4中判断轴承不能响应,则计入一次预警,当记录预警次数超出预定阈值时,给出最终失稳预判断信号;否则,返回执行S1,进入下一轮采集与判断。
5.一种基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断系统,其特征在于,所述磁悬浮电机包括磁悬浮轴承系统,所述系统包括采集模块、分析处理模块、第一判断模块、第二判断评估模块以及失稳诊断模块;
采集模块,用于实时采集磁悬浮电机五个自由度的位移信号以及五个自由度的轴承线圈电流;
分析处理模块,用于对采集到的位移信号、轴承线圈电流分别进行FFT分析,滤除转子旋转频率,提取振幅大于一定阈值的频率区域;
第一判断模块,用于将提取的频率区域与灵敏度检测结果中危险频率区域进行对比,判断所述提取的频率区域是否在危险频率区域,输出判断结果;
第二判断评估模块,用于若所述判断结果为提取的频率区域处在危险频率区域,则判断所述位移信号的振动幅值是否超出第一预定阈值;若超过所述第一预定阈值,则评估轴承电流响应速率;
失稳诊断模块,用于根据所述第二判断评估模块中的判断结果以及评估结果,确定磁悬浮电机是否失稳,若失稳则执行预警。
6.根据权利要求5所述的一种基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断系统,其特征在于,所述磁悬浮轴承系统为闭环控制系统;所述第一判断模块,还用于:
在闭环控制系统中加入不同频率的幅值为A的激励信号E,Vs为输出信号,通过对Vs信号进行FFT分析,提取激励信号同频下的增益B, 则灵敏度对应频率下的增益为20log(B/A);
设置扫描频率范围,并基于扫描频率范围确定所述磁悬浮电机五个自由度中的任一自由度的灵敏度结果,将所述灵敏度大于第二预定阈值的频率区段确定为危险频率区域;
将提取的频率区域与所述危险频率区域对比,判断所述提取的频率区域是否在危险频率区域。
7.根据权利要求6所述的一种基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断系统, 所述第二判断评估模块,还用于:
若所述位移信号的振动幅值超出第一预定阈值,则计算轴承电流响应速率:
di(t)/dt= v(t)/L
其中,v(t)是加在轴承线圈上的电压,受到功率放大器母线电压的限制;L为轴向线圈的电感,不同频率下,电感值不一样;di(t)/dt是轴承线圈中电流的响应速率;
若所述电流的响应速率低于第三预定阈值,则判断轴承不能快速响应。
8.一种电子装置,所述电子装置包括:一个或多个处理器,存储器,所述存储器用于存储一个或多个计算机程序;其特征在于,所述计算机程序被配置成由所述一个或多个处理器执行,所述程序包括用于执行如权利要求1-4任一项所述的基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断方法。
9.一种计算机存储介质,所述计算机存储介质存储有程序;所述程序由处理器加载并执行以实现如上述权利要求1-4任一项所述的基于灵敏度检测结果的磁悬浮电机失稳预诊断方法。
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