目前,大型商業(yè)化的風力發(fā)電機組和風電場通常配有SCADA系統(tǒng),以記錄機組運行數(shù)據(jù)和相關報警信息,但如何應用SCADA數(shù)據(jù)對風力發(fā)電機組進行在線故障診斷仍是亟待解決的關鍵問題。針對上述問題,本文開展風力發(fā)電機組熱特性及故障診斷的相關研究,針對常見的數(shù)據(jù)驅(qū)動方法存在的不足,提出了一種新的基于模型的風力發(fā)電機組在線故障診斷方法,并對該方法進行驗證,為風力發(fā)電機組的熱分析和在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的開發(fā)提供可行和有效的技術手段。論文主要研究工作包括:（1）針對雙饋異步風力發(fā)電機組的非線性動態(tài)特性,研究了機組的基本結構和工作原理,推導了機組各部分的數(shù)學模型,采用Matlab/Simulink構建了風力發(fā)電機組仿真模型,計算了不同風速和控制策略下機組參數(shù)的動態(tài)變化過程,得到了風速和控制策略對機組動態(tài)特性的影響規(guī)律。結果表明,所建模型體現(xiàn)了雙饋異步風力發(fā)電機組的非線性特性和各變量的相互關系。（2）針對風力發(fā)電機組的故障診斷問題,提出了基于模型的機組故障診斷方法,從能量轉換的角度,基于機組熱特性診斷機組故障。研究了風電齒輪箱和發(fā)電機的功率損耗機理和傳熱機制,采用集總參數(shù)法和等效熱網(wǎng)絡法分別構建了齒輪箱和... 

【文章頁數(shù)】：146 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號表
1 緒論
    1.1 論文研究背景及意義
    1.2 風力發(fā)電機組故障診斷技術
        1.2.1 風電齒輪箱和發(fā)電機常見故障類型
        1.2.2 基于CMS的風力發(fā)電機組故障診斷
        1.2.3 基于SCADA的風力發(fā)電機組故障診斷
    1.3 風力發(fā)電機組熱特性研究
        1.3.1 齒輪箱
        1.3.2 發(fā)電機
    1.4 論文研究內(nèi)容和結構
2 風力發(fā)電系統(tǒng)理論模型
    2.1 風速
        2.1.1 風速的威布爾分布
        2.1.2 四分量風速模型
    2.2 風輪
    2.3 傳動系統(tǒng)
    2.4 發(fā)電機
    2.5 機組控制策略
    2.6 機組運行特性仿真
        2.6.1 風力發(fā)電機組運行曲線
        2.6.2 恒風速下機組運行特性
        2.6.3 變風速下MPPT轉速控制的機組特性
        2.6.4 變風速下MPPT轉矩控制的機組特性
    2.7 本章小結
3 風力發(fā)電機組齒輪箱熱分析
    3.1 齒輪箱結構
        3.1.1 平行齒輪傳動
        3.1.2 行星齒輪傳動
    3.2 齒輪箱功率損耗
        3.2.1 齒輪傳動的功率損耗
        3.2.2 滾動軸承的功率損耗
        3.2.3 齒輪箱攪油損耗
        3.2.4 其他功率損耗
    3.3 齒輪箱熱平衡分析
        3.3.1 齒輪箱表面散熱
        3.3.2 潤滑、冷卻系統(tǒng)散熱
        3.3.3 齒輪箱部件升溫
    3.4 齒輪箱效率計算
    3.5 潤滑油溫升計算
    3.6 本章小結
4 基于等效熱網(wǎng)絡方法的風力發(fā)電機熱分析
    4.1 雙饋異步風力發(fā)電機功率損耗分析
    4.2 雙饋異步風力發(fā)電機等效熱網(wǎng)絡模型
        4.2.1 發(fā)電機熱模型構建
        4.2.2 傳熱基本理論
        4.2.3 肋片熱阻
        4.2.4 定子熱阻
        4.2.5 轉子熱阻
        4.2.6 機殼熱阻
        4.2.7 其他熱阻
    4.3 雙饋異步風力發(fā)電機的對流換熱系數(shù)
        4.3.1 機殼
        4.3.2 端部空間
        4.3.3 氣隙
    4.4 等效熱網(wǎng)絡模型求解
        4.4.1 熱平衡方程組
        4.4.2 模型參數(shù)及求解
        4.4.3 變工況下的風力發(fā)電機溫度分析
    4.5 本章小結
5 風力發(fā)電機組故障診斷的仿真研究
    5.1 風力發(fā)電機組的非線性狀態(tài)預測
        5.1.1 擴展卡爾曼濾波
        5.1.2 無跡卡爾曼濾波
        5.1.3 EKF和UKF對比
    5.2 基于UKF的風力發(fā)電機組故障診斷
        5.2.1 故障模式的引入
        5.2.2 齒輪箱故障診斷
        5.2.3 齒輪箱潤滑、冷卻系統(tǒng)故障診斷
        5.2.4 變槳系統(tǒng)故障診斷
        5.2.5 發(fā)電機冷卻系統(tǒng)故障診斷
        5.2.6 故障診斷結果對比
    5.3 本章小結
6 SCADA系統(tǒng)及數(shù)據(jù)分析
    6.1 SCADA系統(tǒng)介紹
    6.2 SCADA數(shù)據(jù)分析
    6.3 基于模型和SCADA數(shù)據(jù)的風力發(fā)電機組故障診斷
        6.3.1 齒輪箱故障診斷
        6.3.2 發(fā)電機冷卻系統(tǒng)故障診斷
    6.4 本章小結
7 總結與展望
    7.1 本文主要工作
    7.2 論文創(chuàng)新點
    7.3 進一步的研究方向
致謝
參考文獻
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3671486