[发明专利]确定轴承状态的方法、用于确定轴承状态的模块、轨道车辆和系统

说明书

本发明涉及确定三相电机(3)的轴承状态的方法，三相电机(3)具有转子(19)，转子由轴承支撑，电机与三相逆变器(5)连接从而为电机提供电力，三相逆变器(5)被控制应用具有预定方案的脉冲宽度调制以产生三相电流，所述方法包括：‑确定提供给三相电机(3)的第一相电流；‑确定提供给三相电机(3)的第二相电流，第二相电流与第一相电流不同；‑基于第一相电流和第二相电流确定Park矢量的功率谱密度；‑确定功率谱密度的在预定频率处的功率幅值，其中预定频率取决于转子的转速和脉冲宽度调制方案；‑将预定频率处的功率幅值与预定功率值进行比较；和‑基于比较来确定轴承是否发生故障或轴承是否退化。

技术领域

本发明涉及确定轴承状态、特别是轴承耗损的方法。

此外，本发明涉及用于确定轴承状态的模块。

另外，本发明涉及包含用于确定轴承状态的模块的轨道车辆。

最后，本发明涉及用于确定轴承状态的系统。

背景技术

电机的轴承故障通常使用不同的技术检测。例如，使用温度传感器、加速度计和/或麦克风。几乎所有这些都涉及机械测量。

在其它公开文献中，也使用了电测量，例如在如下文章中：JoséSilva等人的“Bearing Failures Diagnosis in Three-Phase Induction Motors by Extended ParkVector Approach”(IEEE)。

所有这些技术都基于如下事实：特定的轴承故障产生众所周知的特征频率，该频率仅取决于故障类型、转子速度和轴承本身的类型。然而，该频率的幅值非常小并且通常被环境噪声覆盖。

发明内容

本发明的目的是提供用于检测轴承故障和检测轴承耗损幅值的改善的方法和系统，其也可以用于嘈杂环境中，例如用于轨道车辆中。

根据一方面，提供确定三相电机的轴承状态的方法，所述三相电机具有转子，转子由轴承支撑，三相电机与三相逆变器(inverter)连接从而为三相电机提供电力，三相逆变器被控制为应用具有预定方案的脉冲宽度调制以产生三相电流，所述方法包括：

-确定提供给三相电机的第一相电流；

-确定提供给三相电机的第二相电流，第二相电流与第一相电流不同；

-基于第一相电流和第二相电流，确定Park矢量的功率谱密度；

-确定在功率谱密度的预定频率处的功率幅值，其中预定频率取决于转子的转速和脉冲宽度调制方案；

-将预定频率处的功率幅值与预定功率值进行比较；和

-基于比较来确定轴承是否发生故障或轴承是否退化。

进一步的实施方式可以涉及以下特征中的一个或多个，其可以任何技术上可行的组合方式进行组合：

-预定频率基于Park矢量的功率谱密度的主峰和转子的转速确定，所述Park矢量的功率谱密度基于第一相电流和第二相电流确定，其中预定频率在与主峰相距频率距离处，其取决于转速且优选等于转速；

-预定功率值为基于针对具有未损坏轴承的三相电机确定的第一相电流和第二相电流的在Park矢量的功率谱密度的预定频率处的功率；

-第一相电流和第二相电流在第一时间点确定，其中预定功率值为基于在第二时间点针对三相电机确定的第一相电流和第二相电流的在Park矢量的功率谱密度的预定频率处的功率，其中第二时间点在第一时间点之前，其中，特别是第一时间点和第二时间点之间的差异为至少一天、特别是至少一个月；

-三相电机为感应电机或同步电机；

-所述方法进一步包括：基于比较来确定维修三相电机的时间；