基于FPGA的同步發電機旋轉整流器故障監測系統

郭瑞東，陳 燕，崔 江

(南京航空航天大學 自動化學院，南京 211106)

0 引 言

三級式無刷同步發電機以結構簡單、可靠性高和維護方便等優勢在航空電源和電網等領域都有較為廣泛的應用[1]，其結構如圖1所示。

圖1 同步發電機結構圖

發電機在起動和運行過程中，主勵磁機通過整流器為主發電機供應勵磁電流，因此旋轉整流器在同步發電機的工作狀態下起著重要的作用。考慮旋轉整流器長期處于高轉速和高溫的工作環境，在離心力和熱應力的影響下，旋轉整流器極易損壞部件[2]。對整流器的運行狀態實現監測，確保發電機處于安全運行狀態具有一定的實際工程價值。

目前,針對發電機故障多通過采集內部可監測信號，并使用信號處理方法實現診斷分析。例如，海軍工程大學的張超等[5]通過對勵磁電流進行頻譜分析。并以諧波含量為依據完成旋轉整流器的狀態分析；哈爾濱工程大學的Zhang Jingnan等[6]搭建仿真模型，并對定子相電流實現傅里葉變換，通過分析諧波幅值實現故障識別，最后在LabVIEW中設計相應的故障檢測系統。空軍工程大學的劉志勇等[7]人利用經驗模態分解對勵磁電流信號進行特征提取，并使用LS_SVM模型對所提取的特征實現故障識別。發電機故障的常見診斷方法多為離線完成診斷分析，而沒有考慮發電機實時監測問題，雖有相關的PC機監測系統，但基于PC機的系統存在體積大、耗時長等問題。

1 旋轉整流器故障分析

通常整流器的常見故障可以分為開路故障和短路故障。……