Віртуальна математична модель електропривода з перетворювачем частоти та самонавчальна діагностика його стану за струмовими й вібраційними показниками при зміні швидкості

Abstract

Мета роботи – є розроблення та валідація віртуальної математичної моделі реального електропривода з перетворювачем частоти, яка при змінній швидкості коректно відтворює його електромеханічні, вібраційні та енергетичні режими і використовується як основа для самонавчальної діагностики технічного стану за струмовими та вібраційними ознаками. Об’єкт розробки – є віртуальна математична модель електропривода з перетворювачем частоти, інтегрована з модулем самонавчальної діагностики технічного стану за струмовими та вібраційними показниками в умовах змінної швидкості. Розділ 1. У цьому розділі проаналізовано сучасні структури електропривода з перетворювачем частоти, режими роботи зі змінною швидкістю та їхній вплив на струмові, моментні й вібраційні показники. Сформульовано поняття «віртуальної моделі»/digital twin для електропривода, виділено інформативні струмові та вібраційні ознаки дефектів і поставлено задачі та критерії ефективності майбутньої системи діагностики. Розділ 2. У розділі побудовано цифровий двійник електропривода з ПЧ у середовищі MATLAB/Simulink, що включає моделі перетворювача, асинхронного двигуна, механічного навантаження, втрат і вібраційного каналу. Проведено ідентифікацію параметрів за даними розгону, гальмування та сталих режимів і показано, що модель задовільно відтворює часові та спектральні характеристики реального привода для нормального стану та типових дефектів. Розділ 3. У цьому розділі розроблено підхід до формування струмових і вібраційних ознак з урахуванням змінної швидкості та побудовано алгоритм самонавчальної діагностики, який поєднує дані цифрового двійника і реальні сигнали. Показано, що використання комбінованого аналізу струму та вібрації дозволяє надійно розрізняти нормальний режим, розбаланс і дефекти ротора та забезпечує можливість адаптації діагностичної моделі в процесі експлуатації.