机电液系统作为多能域耦合系统,具有调速范围宽、输出平稳、便于控制、对于各种复杂工况适应能力强等优势,在工程建设、材料加工、国防设备、航空航天等诸多领域得到广泛应用。但因其结构复杂,系统运行过程中又涉及机械、液压、电气等能域之间的能量转换,其运行状态信息和故障信息难以获取且容易被干扰,这些都为机电液系统的状态监测和故障诊断带来困难。因此,寻找一种抗干扰能力强且蕴含丰富系统运行信息的参数信号,并揭示其与液压系统运行状态之间的关系,是实现系统状态监测和早期故障预判的关键。电机输入的电参量信号可以使用霍尔传感器采用非“侵入”的方法获取,且具有采集方便、信噪比高、抗干扰性好等优点。本文以变频调速液压系统为研究对象,提出了电参量图形化在线监测方法,充分利用电参量信号中的频率、幅值、相位等信息揭示了李萨如图形及其特征量与系统运行状态之间的联系,为变频调速液压系统的运行状态监测和故障诊断提供了一种有效的新方法。论文的主要研究内容如下:(1)变频调速控制原理及三相异步电动机电参量融合方法研究。针对变频调速电机,首先分析在变频调速时,变频器的输出电压、电流波形随频率的变化规律。之后,利用电机定子相电压和相电流频率相同的特点,结合李萨如图理论推导并分析了将电压、电流信号融合成李萨如图形的原理。最后,通过数学分析推导出李萨如图形面积、外接矩形面积、摆动角度等特征量与变频电机功率之间的关系,再利用这一关系绘制出功率圆图形,通过功率圆的变化情况观察系统的功率匹配情况。上述研究为变频调速液压系统电功率图形化在线监测方法提供了理论基础。(2)变工况下系统运行状态实验分析。基于机电液一体化理论与技术研究平台,设计并模拟了变转速和变负载工况试验环境。设计了转速斜坡变化、转速正弦变化和加载实验,利用三相电参量采集装置采集变频器输出的三相电压、电流信号;然后将测得的电信号经过处理后融合成李萨如图形和功率圆图形,并计算出有功功率、无功功率和视在功率的有效值以及有功、无功李萨如图形的倾角值;最后分析了在不同工况下,李萨如图形及其特征量随电机转速和负载的变化规律。验证了本文所提出的基于李萨如图形的电功率图形化监测方法对液压系统状态进行在线监测的可行性和有效性。(3)变频调速液压系统电功率图形化在线监测系统开发。以李萨如图融合理论、李萨如图形特征量与电参量之间的关系为理论基础,通过LabVIEW和MATLAB软件混合编程的方法开发了基于电功率图形化分析的液压系统运行状态在线监测系统。该系统可以实现三相电压、电流信号的采集、显示、处理,李萨如图形和功率圆图形的绘制,李萨如图形特征量的计算,原始数据保存等功能,并通过相应试验验证了该在线监测系统的有效性和准确性。