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　　1概述同步發(fā)電機(jī)無(wú)刷勵(lì)磁徹底解決了大容量或超大容量同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流過(guò)高所帶來(lái)的一系列集電環(huán)電刷問(wèn)題，消除了火花和噪聲，且減少了維護(hù)環(huán)節(jié)，發(fā)電機(jī)組能夠長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行。同步發(fā)電機(jī)組中的旋轉(zhuǎn)整流器是無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)中最為重要的環(huán)節(jié)，必須保證其工作在正常狀態(tài)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)整流器功率二極管發(fā)生故障（開(kāi)路或短路），就應(yīng)該立即發(fā)現(xiàn)并迅速報(bào)警。但是，由于取消了滑環(huán)和電刷，就很難對(duì)轉(zhuǎn)子故障情況進(jìn)行直接的監(jiān)測(cè)。

　　解決該問(wèn)題的關(guān)鍵，是如何獲取帶有轉(zhuǎn)子故障信息的信號(hào)，并采用何種方法來(lái)有效、準(zhǔn)確地進(jìn)行識(shí)別。在交流勵(lì)磁機(jī)定子磁極間安裝探測(cè)線圈是一種常用方法，但在實(shí)際應(yīng)用中，極間探測(cè)線圈是會(huì)遇到安裝困難和在運(yùn)輸過(guò)程中造成探測(cè)線圈的松動(dòng)錯(cuò)位，并且極間探測(cè)線圈獲得的信號(hào)較弱，探測(cè)線圈需要的匝數(shù)較多，如圖1所示。另一種獲取信號(hào)的方法是直接采用交流勵(lì)磁機(jī)的定子勵(lì)磁繞組作為探測(cè)線圈，其優(yōu)點(diǎn)是省去了設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)探測(cè)線圈的工作，而且便于現(xiàn)場(chǎng)采集信號(hào)數(shù)據(jù)，同時(shí)信號(hào)量較強(qiáng)，含轉(zhuǎn)子故障信息量大，但是由于勵(lì)磁磁極鐵心飽和影響作用，使信號(hào)具有一定的失真度，即出現(xiàn)了模糊現(xiàn)象，難以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)整流器的故障分類識(shí)別，因此該方法一直很少被采用。本文針對(duì)這種問(wèn)題，采用了模糊模式識(shí)別技術(shù)，建立計(jì)算機(jī)數(shù)字診斷模型，將交流勵(lì)磁機(jī)定子勵(lì)磁回路中感應(yīng)的信號(hào)用頻譜分析預(yù)處理，然后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)整流器故障分類識(shí)別。該方法擴(kuò)大了識(shí)別故障類型范圍，提高了故障識(shí)別的準(zhǔn)確度，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)同步發(fā)電機(jī)組整流器故障的微機(jī)監(jiān)測(cè)。

　　2故障監(jiān)測(cè)方法本文獲取同步發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子整流器故障信息的方法，是在交流勵(lì)磁機(jī)定子勵(lì)磁繞組上并聯(lián)電容和C 2，如圖2所示。轉(zhuǎn)樞式的交流勵(lì)磁機(jī)電樞電流產(chǎn)生的電樞磁場(chǎng)必然切割其定子勵(lì)磁繞組，并感應(yīng)電勢(shì)，然后通過(guò)電容C和C分壓，只需采集帶有轉(zhuǎn)子故障信息的電容C兩端的電壓波形，進(jìn)行頻域分析，分解出不同幅值的各次諧波分量，然后采用模糊模式識(shí)別技術(shù)，進(jìn)行故障分類識(shí)別處理。

　　設(shè)感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)波e =E 的周期為T ，由傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)為f―――交流勵(lì)磁機(jī)電樞電流的基波頻率？研究與開(kāi)發(fā)？

　　而且有E k，因此上式中的積分計(jì)算可采用數(shù)值積分計(jì)算。由于傅里葉級(jí)數(shù)分解計(jì)算要進(jìn)行大量的加減、乘除運(yùn)算，故采用具有一定精度的復(fù)化梯形積分公式。上述傅氏級(jí)數(shù)系數(shù)表達(dá)式為其中N為在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換采用芯片ADC0809時(shí)，其模數(shù)轉(zhuǎn)換速率為100μs/次，故采樣間隔時(shí)間h =當(dāng)信號(hào)數(shù)據(jù)被預(yù)處理后，就由計(jì)算機(jī)中的模糊診斷模式進(jìn)行故障診斷。設(shè)反映同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器運(yùn)行工況的集合為論域U在旋轉(zhuǎn)整流器運(yùn)行工況的論域U中，取n =8 ，則論域中各元素定義為―――正常運(yùn)行）臂開(kāi)路故障）兩臂開(kāi)路故障）臂短路故障）兩臂短路故障―――A相正負(fù)組（A）兩臂短路故障相負(fù)組（C）三臂開(kāi)路故障相負(fù)組（C）三臂短路故障當(dāng)在論域U中的元素P有r個(gè)特征值時(shí)，可以用矢量P表示。每一個(gè)這樣的矢量稱為一個(gè)模型樣本，每一個(gè)模型樣本中的元素均具有表征同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器運(yùn)行工況信息的特征量。將交流勵(lì)磁機(jī)定子勵(lì)磁繞組上并聯(lián)電容中的電壓信號(hào)u用頻譜分析數(shù)值方法預(yù)處理后，提取各次諧波幅值的相對(duì)值為信息特征值。因此， P 4 ， 5 ， 6 ， 7 ， 8）構(gòu)成一組模糊集群體樣本模型。下表為一臺(tái)360kW無(wú)刷勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器的模糊模式識(shí)別樣本集。

　　表旋轉(zhuǎn)整流器的Fuzzy模式識(shí)別樣本集樣本模型矢量定子信號(hào)E的諧波分量相對(duì)值基波2次諧波3次諧波4次諧波5次諧波6次諧波在實(shí)際運(yùn)行中，將上述試驗(yàn)獲取的識(shí)別樣本集存入計(jì)算機(jī)內(nèi)存中，當(dāng)對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)時(shí)，采樣信號(hào)u的特征矢量P（U））應(yīng)該與該故障樣本集中的矢量P作貼近度計(jì)算，采用海明貼近度要正確診斷矢量P隸屬于模糊集P中的哪一類，則必須在映射論域F （ω）中比較H）貼近度的大小，其貼近度最大的兩個(gè)Fuzzy （模糊）集被視為同一類工作狀況，即因此，將P確診為矢量P所屬類型故障的同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況。

　　3故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)整流器故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件部分主要由LCU測(cè)控單元、系統(tǒng)主機(jī)二大部分組成。

　　LCU測(cè)控單元的核心是8751單片機(jī)，其具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理功能、I/O口控制功能和數(shù)據(jù)無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器故障監(jiān)測(cè)新方法研究通信功能。LCU單元的信號(hào)采集通道由輸入限幅電路、低通濾波電路、整流電路、模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換電路組成而監(jiān)控報(bào)警通道由功率放大電路、預(yù)警電路、斷路器控制回路構(gòu)成。它們均由8751單片機(jī)的I/O口控制，完成監(jiān)測(cè)信號(hào)的采集、預(yù)警和控制斷路器的任務(wù)。在程序控制下， 8751單片機(jī)的串行口能工作于四種方式，可根據(jù)需要采用異步通信口實(shí)現(xiàn)雙機(jī)或多機(jī)通信，將采樣數(shù)據(jù)傳輸給上層系統(tǒng)微機(jī)，由微機(jī)完成所有數(shù)據(jù)的預(yù)處理，故障模糊診斷以及數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)等功能，并將控制指令傳回LCU單元，形成同步發(fā)電機(jī)分布式監(jiān)控系統(tǒng)。其系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理如圖3所示。

　　在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方面，必須進(jìn)行以下應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)：①信號(hào)采集程序設(shè)計(jì)。②數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì)。③故障診斷程序設(shè)計(jì)。④報(bào)警監(jiān)控程序設(shè)計(jì)。

　�、輸�(shù)據(jù)通信程序設(shè)計(jì)。

　　由于LCU測(cè)控單元中8751單片機(jī)的主要功能是采集信號(hào)，將其數(shù)字信號(hào)傳送系統(tǒng)主機(jī)，并由系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和故障診斷后，然后接收系統(tǒng)主機(jī)傳來(lái)的指令信號(hào)，進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警與控制。因此，由單片機(jī)的匯編語(yǔ)言所編制的程序應(yīng)包含信號(hào)采集、數(shù)據(jù)收發(fā)與報(bào)警監(jiān)控功能。

　　本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的處理、故障診斷、系統(tǒng)主機(jī)操作界面程序均用Visual Basic語(yǔ)言編寫(xiě)。在用Visual Basic 5.0設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主機(jī)通信程序時(shí)，應(yīng)先在窗體加載程序中實(shí)現(xiàn)串行口的初始化（設(shè)置串行口的波特率和工作方式），同時(shí)在窗體中加入兩個(gè)命令按鈕：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)功能關(guān)閉串行口，釋放控制權(quán)。

　　4結(jié)束語(yǔ)由于同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器發(fā)生故障時(shí)，其交流勵(lì)磁機(jī)電樞電流的大小及波形發(fā)生變化，引起電樞磁場(chǎng)的變化，并在定子勵(lì)磁繞組中感應(yīng)一系列諧波電勢(shì)，該諧波電勢(shì)波形反映出轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)整流器的運(yùn)行情況。因此，本文就該諧波電勢(shì)波形進(jìn)行模糊診斷技術(shù)處理，用模糊模式識(shí)別方法診斷旋轉(zhuǎn)整流器的故障類型。