[科普中国]-旋转整流器励磁系统

旋转整流器励磁系统是指由整流元件(二极管或晶闸管)、旋转盘、励磁调节器等组成的励磁系统。为了保证无刷励磁系统能正常工作，必须保证旋转整流器工作在正常状态，而且在其发生故障时，能够快速且准确地诊断出故障类型。无刷励磁发电机旋转励磁系统结构十分复杂，系统运行干扰源多。针对该复杂性的问题，采用自然界免疫系统抗干扰的功能对无刷励磁发电机旋转整流器故障诊断是非常有效的。

简介由于无刷励磁方式取消了有刷励磁中的滑动接触部分和机械整流部分，从而具有无摩擦火花、维护简单和可长期连续运行等许多优点，因此在大中型同步发电机中应用越来越多。在无刷励磁系统中，核心部分就是旋转整流器，其主要由整流元件(二极管或晶闸管)、旋转盘、励磁调节器等组成。为了保证无刷励磁系统能正常工作，必须保证旋转整流器工作在正常状态，而且在其发生故障时，能够快速且准确地诊断出故障类型1。

旋转整流器励磁系统故障信号提取无刷励磁发电机组主要由1台大型同步发电机、1台交流励磁机和旋转整流器组成，交流励磁机和旋转整流器相连，旋转整流器向大型同步发电机提供励磁电流。因此，整流系统是连接大型同步发电机和交流励磁机的关键部分，确保该系统工作在稳定可靠状态十分重要。

利用一个电容分压器，旋转整流器故障信号可以从交流励磁机的定子励磁绕组中提取出来。然后，利用傅里叶级数对提取的故障信号进行傅里叶分解，分解后的故障信号波形可以看成是由不同的谐波组成。经过频率分析处理后，不同谐波的振幅一般是不同的，而且振幅的值可以从傅里叶分解中得出。因此，最后就可以利用反向选择算法对这些不同的振幅值进行分析，从而达到故障诊断的目的。当旋转整流器故障的电压信号数据被预处理后，借助微处理器，利用反向选择算法对预处理后的信号进行分析，就可以诊断出旋转整流器发生的故障类型。

旋转整流器励磁系统故障诊断方法反向选择算法是受到反向选择机理的启发，其主要特点在于当利用该算法检测异常时，并不需要先验知识，但是该算法也有一些局限性。这意味着使用没有经过改进的反向选择算法进行故障诊断时，只能发现受检测体是否发生故障，却无法确定故障类型。但是，在故障诊断中，不仅需要知道系统是否发生故障，还需要及时确定故障类型。

需要受到监测保护的目标是无刷励磁发电机的旋转整流器，这代表受保护目标只有1个，因此有限字符串只有1个。在正常工作条件下，使用一个电容分压器，旋转整流器的电信号可以从交流励磁机的定子励磁绕组中获得。因为反向选择算法只能检测出旋转整流器是否发生故障，却无法确定故障类型，因此需要对该算法进行一定的改进。

必须保证一个检测器只能对应一种故障类型，这可以通过选择合适的编码方式实现。确定旋转整流器出现异常和发生故障，同时根据匹配的检测器所对应故障类型就可以判明出现的故障类型，所以使用反向选择算法能对无刷励磁发电机组的旋转整流器进行故障诊断。

旋转整流器励磁系统故障诊断仿真大型无刷发电机组的故障诊断系统主要由信号提取、数据处理和故障诊断部分组成。

1. 在交流励磁机定子励磁回路中提取故障信号。

2. 对采集到的故障信号进行消噪和傅里叶级数处理。

3. 利用改进的免疫算法对故障信号进行故障诊断。

总结仿真故障诊断准确度超过了95%，表明了基于免疫算法的诊断技术有较高的诊断精度。当故障模式空间越大，即监测器数目越多，基于免疫算法的无刷励磁发电机旋转整流器故障诊断的精度就会相应地提高。

基于反向选择算法，对无刷励磁发电机旋转整流器故障诊断原理和诊断过程进行了研究，与其他故障诊断技术相比，该方法在无刷励磁发电机旋转整流器故障诊断精度和速度方面得到了提高2。

本词条内容贡献者为:

徐恒山 - 讲师 - 西北农林科技大学