基于均方根调解的电机转速测算方法

在交流感应电机的状态检测盒诊断过程中转子或电机转速是非常重要和有用的参数之一。目前，感应电机转速可以通过有速度传感器技术和无速度传感器技术获取，前者通过在转子上同轴安装速度传感器，获取转速精度高，但是也显示了其在很多场合的使用，因此无速度传感器技术越来越受到重视。

无速度传感器技术在不增加传感器的情况下，通过当前易于获取的参数对电机转速进行估算的技术。当前存在多种电机转速估算技术，难以实现，其中定子电流信号，从中获取与转速相关的频率成分，降低了转速估计对电机参数和电机状态的依赖性。然而目前的定子电流谐波分析方法均是基于转子槽谐波分析，而电机的转子槽数往往难以获取，并且计算复杂，实时性差。针对上述现有方法的弊端，本文提出了一种新的感应电机转速测算方法，完全不依赖电机铭牌参数以外的参数，能减少计算的复杂程度，提高实时性，为电机状态监测与诊断提供准确而可靠的参数。

一、测量原理

1.1 转速峰和极通过频率峰

由于电机的电磁特性，通过获取电机转动下的电流信号，进行频谱分析，会存在转速频率和极通过频率对工频进行调制的信号，由于电流信号下工频占主导，同时存在高频谐波和高频噪声，很难发现和获取转速频率和极通过频率信号。如果可以获取准确的转速频率和极通过频率，通过如下折算公式，可以实现电机转速的获取：

公式1
r_s＝RS×60（r/min）
r_s＝（1- PPF/2（F₁））f_synch×60（r/min）
F_synch＝2F₁/P
其中：
rs为电机转速，单位；r/min
 RS为转速，单位；Hz
PPF为极通过频率，单位：Hz
F1为工频，单位；Hz
 f synch为同步转速，单位；Hz
P为电机极数。

1.2 均方根解调技术

本文提出了基于均方根解调来获取电流信号频谱上的转速峰和极通过频率峰方法，其实质是：基于滑动窗口求取电流信号的均方根值，窗口宽度选为电流工频的周期长度，逐个窗口的求取信号的电流均方根值( RMS)值，即每次计算一个工频的电流RMS值，两个RMS值计算的重叠区域可以根据需要进行调整，然后对去除均值的RMS信号进行快速傅立叶变换，可以滤除工频信号及其谐波和高频信号，突出有用信号，即转速峰和极通过频率峰。