基于FPGA的同步發(fā)電機旋轉(zhuǎn)整流器故障監(jiān)測系統(tǒng)

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(fā)電機以結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高和維護方便等優(yōu)勢在航空電源和電網(wǎng)等領(lǐng)域都有較為廣泛的應用[1]，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 同步發(fā)電機結(jié)構(gòu)圖

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

目前,針對發(fā)電機故障多通過采集內(nèi)部可監(jiān)測信號，并使用信號處理方法實現(xiàn)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(jù)完成旋轉(zhuǎn)整流器的狀態(tài)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(xiàn)傅里葉變換，通過分析諧波幅值實現(xiàn)故障識別，最后在LabVIEW中設計相應的故障檢測系統(tǒng)。空軍工程大學的劉志勇等[7]人利用經(jīng)驗模態(tài)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(xiàn)故障識別。發(fā)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(fā)電機實時監(jiān)測問題，雖有相關(guān)的PC機監(jiān)測系統(tǒng)，但基于PC機的系統(tǒng)存在體積大、耗時長等問題。

1 旋轉(zhuǎn)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。……