1.爪极发电机整流电路故障诊断方法,其特征在于,包括下述步骤:S1、根据待测爪极发电机的机械参数以及运作转速,利用解析法获取待测爪极发电机的理论电磁力空间阶次和频率信息;所述解析法通过对爪极发电机负载时定子和转子磁势进行傅里叶分解并考虑定转子的开槽效应后,利用磁场条件下的欧姆定律求得气隙合成磁场;最后根据麦克斯韦应力张量方程计算电磁力,忽略其时不变成分和次要时变成分后,读取其频率信息;
S2、采集待测爪极发电机整机散逸至空气声场中的噪声时域信号;
S3、对采集到的噪声时域信号进行一维快速傅里叶变换处理,获取待测电机的噪声频率谱;
S4、对于步骤S3中获得的噪声频谱,识别其噪声幅度最大的谐波频率,并与S1解析计算的结果进行对比,若二者峰值噪声谐波的频次不同,则认为发生单管故障,继续进行S5‑S7步操作,反之,认为待测爪极发电机整流电路未发生单管故障;
S5、获取爪极发电机的额定输出电流Id0,并检测爪极发电机整流电路直流输出端的输出电流Id;
S6、若Id相比额定输出电流Id0削弱幅度在10%以内,则认为发生单管开路故障;
S7、若Id相比额定输出电流Id0削弱幅度超过10%,则认为发生单管短路故障。
2.根据权利要求1所述爪极发电机整流电路故障诊断方法,其特征在于,所述解析法具体为:S11、计算不考虑漏磁和磁饱和情况下的爪极发电机的径向气隙合成磁场Br(θ,t,z),Br(θ,t,z)=Ba(θ,t,z)+Bf(θ,t,z);
其中,Ba(θ,t,z)为定子电枢反应磁场,Bf(θ,t,z)为转子励磁磁场;
S12、再利用麦克斯韦张量法,计算径向电磁力Pr,有 其中,μ0为空气磁导率;
S13、计算主振力波的空间阶次和频率信息。
3.根据权利要求2所述爪极发电机整流电路故障诊断方法,其特征在于,步骤S11中,由于整流电路故障对转子励磁磁场无直接影响,因此只有定子电枢反应磁场Ba(θ,t,z)对整流电路故障有影响,Ba(θ,t,z)的计算公式如下:其中,Ba(θ,t,z)和气隙合成磁导∧(θ,t,z)均是关于时间t、电机周向位置θ和轴向位置z的函数,m为相数,N为每个定子槽中的绕组匝数,Im为电枢相电流幅值,为电流初始相位角,ωe=pfr为电流基频电角速度,ν为定子电枢磁动势谐波次数,i为定子电流谐波次数,p为极对数,fr为电机转速。
4.根据权利要求2所述爪极发电机整流电路故障诊断方法,其特征在于,步骤S13中,空间阶次为0的电磁力谐波构成主要振动因素,因此,令空间阶次为0,获得约束条件,求解频率的表达式,取频率非零且最低的0阶电磁力作为主振电磁力波;
阅读电机铭牌或电机生产厂家配发的电机参数说明表获取爪极发电机的相数m、绕组匝数N,电枢电流幅值Im,极对数p,读取汽车转速仪表盘可获得电机当前转速fr,根据上述机械参数和电机转速,获得爪极发电机主要径向电磁力的空间阶次和频率信息;所述主要径向电磁力的空间阶次和频率信息包括定子磁场与定、转子槽相互作用,转子磁场与定、转子槽相互作用,以及定、转子磁场与定、转子槽相互作用的空间阶次和频率信息。
5.根据权利要求1所述爪极发电机整流电路故障诊断方法,其特征在于,步骤S2具体为:S21、在待测爪极发电机近场5‑10cm处固定声级计;
S22、取下声级计前置放大器头部的保护罩,并将传声器装配至前置放大器端部;
S23、为声级计安装电池,拨开开关验证其是否出现欠压告警,如有,更换电池;
S24、为声级计选择A频率计权,设置噪声测量量程为0‑100dB;
S25、对环境背景噪声进行测量,读取环境背景平均声压级Lp0;
S26、控制待测爪极发电机机械转速为ωe,励磁电流为If,读取该工况下的平均声压级Lpl,需保证ωe和If与S1理论推导时相同;
S27、比较S25和S26所获的平均声压值:
若Lpl‑Lp0≥3dB,则继续进行后续步骤;
若Lpl‑Lp0<3dB,测量结果无效,应采取措施降低背景噪声后,重复步骤S25‑S27;
S28、开启声级计保持测量模式,记录爪极发电机在特定工况下的连续时间信号;
S29、根据声级计型号不同,利用USB串口或RS232串口连接声级计与电脑;
S210、为各声级计厂家提供的数据接收软件设置合适的采样频率,采样频率应不小于两倍带宽,点击“传输”;
S211、将数据接收软件接收到的离散时间数据导出为Excel表格。
6.根据权利要求5所述爪极发电机整流电路故障诊断方法,其特征在于,步骤S3具体为:S31、在Matlab中定义采样频率Fs,信号长度L,并获得采样周期T=1/Fs;
S32、使用csvread指令导入步骤S211获得的Excel表格中的数据,作为FFT指令的输入信号向量S;
S33、使用fft(S)指令对采集到的离散时域信号S进行FFT变换,获得变换后的向量为Y;
S34、定义噪声谐波频率频域f=Fs*(0:(L/2))/L、噪声谐波单侧幅频为P=abs(Y/L)*(1:L/2+1);
S35、利用plot(f,P)绘制以噪声谐波频域f为横坐标,谐波单侧幅频P为纵坐标的噪声频谱。
7.爪极发电机整流电路故障诊断系统,其特征在于,应用于权利要求1‑6中任一项所述的爪极发电机整流电路故障诊断方法,包括第一采集模块、第二采集模块、第三采集模块和比较模块;
所述第一采集模块,用于根据待测爪极发电机的机械参数以及运作转速,利用解析法获取待测爪极发电机的理论电磁力空间阶次和频率信息;
所述第二采集模块,用于采集待测爪极发电机整机散逸至空气声场中的噪声时域信号;
所述第三采集模块,用于对采集到的噪声时域信号进行一维快速傅里叶变换处理,获取待测电机的噪声频率谱;
所述比较模块,用于对第三采集模块获得的噪声频谱,识别其噪声幅度最大的谐波频率,并与第一采集模块解析计算的结果进行对比,若二者峰值噪声谐波的频次相同,则认为待测爪极发电机整流电路未发生单管故障;若二者峰值噪声谐波的频次不同,则认为发生单管故障,继续进行如下操作:获取爪极发电机的额定输出电流Id0,并检测爪极发电机整流电路直流输出端的输出电流Id;
若Id相比额定输出电流Id0削弱幅度在10%以内,则认为发生单管开路故障;
若Id相比额定输出电流Id0削弱幅度超过10%,则认为发生单管短路故障。
8.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括:
至少一个处理器;以及,
与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序指令,所述计算机程序指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1‑6中任意一项所述的爪极发电机整流电路故障诊断方法。
9.一种计算机可读存储介质,存储有程序,其特征在于,所述程序被处理器执行时,实现权利要求1‑6任一项所述的爪极发电机整流电路故障诊断方法。