[发明专利]一种异步电机故障诊断箱

摘要

本发明属于机械检测技术领域，公开了一种异步电机故障诊断箱，设置有箱体，箱体的右上方通过螺丝固定有蜂鸣器；所述箱体的正方通过强力胶粘贴有显示屏；所述箱体的侧面安装有散热风扇；所述箱体表面的下方设有负极插头、电压插头、电流插头；所述箱体的内部设有电源、收集卡、传感器板、电流传感器、电压传感器和无线通信模块；所述电压插头电连接电压传感器；所述电流插头点连接至电流传感器。本发明测量的电流电压数据可多形式通过显示屏显示，实现人机互动，且能够无线传输至电子设备，实现多人交流模式，测量数据准确度较高，可有效延长诊断箱的续航使用时间。 1

主权项

1.一种异步电机故障诊断箱，其特征在于，所述异步电机故障诊断箱设置有箱体，箱体的右上方通过螺丝固定有蜂鸣器；

所述箱体的正方通过强力胶粘贴有显示屏；

所述箱体的侧面安装有散热风扇；

所述箱体表面的下方设有负极插头、电压插头、电流插头；

所述箱体的内部设有电源、收集卡、传感器板、电流传感器、电压传感器和无线通信模块；

所述电压插头电连接电压传感器；

所述电流插头点连接至电流传感器。

2.如权利要求1所述异步电机故障诊断箱，其特征在于，所述箱体的侧面键接有开关，所述开关包括一块低功率型单片机，一块正电压基准电压源芯片，以及外围辅助电路；单片机的检测信号输出管脚连接至AC‑DC输入；单片机的返回信号输入管脚通过电流放大用三极管Q4连接至感应电压信号放大用场效应管Q5，Q5的栅极连接至火线连接端；单片机的控制信号输出管脚连接至场效应管Q3，Q3连接至发光灯具，当单片机检测到电路掉电后，其检测信号输出管脚会转换为低电平，

所述智能识别电源将按照以下步骤进行动作：

单片机根据其返回信号输入管脚的输入电平情况，判断具体供电情况，并控制单片机的控制信号输出管脚的电平输出；

根据单片机控制信号输出管脚的电平输出情况，控制串联在发光二极管通电贿赂中场效应管的通断状态，从而使发光二极管灯具点亮或熄灭。

3.如权利要求1所述异步电机故障诊断箱，其特征在于，所述箱体的外表面铺设有太阳能电池板。

4.如权利要求1所述异步电机故障诊断箱，其特征在于，所述显示屏上键接有选择按键。

5.如权利要求1所述异步电机故障诊断箱，其特征在于，所述电流传感器参数自整定方法包括以下步骤：

电机转子堵转，消除q轴电流反向电动势的影响；

在电流阶跃信号作用下，分析q轴一个周期T电流环PID参数；

分析时将电流阶跃信号周期分为高电平区间[0，T/2]、低电平区间[T/2，T]；

电流阶跃信号函数用e(t)表示，高电平区间电流响应函数用e₁(t)表示，低电平区间电流响应函数用e₂(t)表示；

高电平区间为满足幅值变化的动态响应，采用PI调节；低电平区间保证低电平稳定性，采用PD调节；

ITAE整定准则表达式为t表示时间，|e(t)|表示实际输出与期望输出的偏差值绝对值，ITAE准则控制系统瞬态响应振荡性小，对系统参数具有良好的选择性；对于伺服系统，电流环通过ADC采样得到跟踪响应电流，即为离散控制系统；

对P值进行整定，初值P(0)对应ITAE指标为E(0)；P(i)对应ITAE指标为E(i)；i∈[1，∞)，i∈n；

按照自适应粒子群优化算法对P值进行动态赋值，变量P(i)值所对应的适应度函数用f_i表示，当f_i＜2％时，此时得到最优伺服整定P(i)值，自适应粒子群优化算法公式如下：

x(t+1)＝wx(t)+c₁r₁(p_best‑x(t))+c₂r₂(g_best‑x(t))；

w＝(w_max‑w_min)×exp(‑β(t/T_max)²)+w_min；

式中w为惯性权重，初始值取0.8，c₁、c₂为常数2，r₁、r₂为分布于[0，1]范围内的随机数，p_best为粒子本身找到的最优解，全局极值g_best为整个粒子群当前最优解；式中β取值由经验决定，为β∈[15，20]；

根据群体适应度方差δ²判别局部极值是否是全局极值，群体适应度方差定义为下式：

式中n为粒子数，f_i为第i个粒子适应度，f_avg为粒子群目前平均适应度，f为归一化定标因子，f的取值为下式：

f＝max{1，max|f₁‑f_avg|}，i∈[1，n]；

如果出现粒子群过早收敛，则执行变异操作：

g_best＝g_best×(1+τ×0.5)

τ为服从标准正态分布的随机变量，对g_best执行随机变异操作用来提高离子群算法跳出局部最优解的能力；

在确定最优伺服系统P值后，分别整定高电平区间I值，D值取0和低电平区间D值，I值取0；

对得到的整定参数进行校验，若作用下的电流闭环阶跃响应满足快速、稳态误差小等特征，则认为参数整定结果满足电流环控制整定要求，整定过程结束，否则重新进行整定。

6.如权利要求1所述异步电机故障诊断箱，其特征在于，所述电压传感器的电路包括：开关电容V_BE分压电路、PTAT电压产生电路；

VDD倍压电路的输出端2*VDD与开关电容V_BE分压电路的电源电压输入端相连接，偏置电路的第二输出偏置电压Vbias2与开关电容V_BE分压电路的偏置输入端Vbias2相连接，第二时钟自举电路的输出端2*CLK1与开关电容VBE分压电路的第一开关电容输入控制端A相连接，第三时钟自举电路的输出端2*CLK2与开关电容V_BE分压电路的第二开关电容输入控制端B相连接，第四时钟自举电路的输出端2*CLK3与开关电容V_BE分压电路的第三开关电容输入控制端C相连接，第五时钟自举电路的输出端2*CK4与开关电容V_BE分压电路的第四开关电容输入控制端D相连接；VDD倍压电路的输出端与PTAT电压产生电路的电源电压输入端相连接；开关电容V_BE分压电路的输出端输出第一开关电容V_BE分压电压K*V_BE，PTAT电压产生电路的输出端输出第一PTA