目前,大型商業(yè)化的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和風(fēng)電場通常配有SCADA系統(tǒng),以記錄機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)和相關(guān)報警信息,但如何應(yīng)用SCADA數(shù)據(jù)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行在線故障診斷仍是亟待解決的關(guān)鍵問題。針對上述問題,本文開展風(fēng)力發(fā)電機(jī)組熱特性及故障診斷的相關(guān)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(fēng)力發(fā)電機(jī)組在線故障診斷方法,并對該方法進(jìn)行驗證,為風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(shù)手段。論文主要研究工作包括:（1）針對雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的非線性動態(tài)特性,研究了機(jī)組的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,推導(dǎo)了機(jī)組各部分的數(shù)學(xué)模型,采用Matlab/Simulink構(gòu)建了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組仿真模型,計算了不同風(fēng)速和控制策略下機(jī)組參數(shù)的動態(tài)變化過程,得到了風(fēng)速和控制策略對機(jī)組動態(tài)特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明,所建模型體現(xiàn)了雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的非線性特性和各變量的相互關(guān)系。（2）針對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的故障診斷問題,提出了基于模型的機(jī)組故障診斷方法,從能量轉(zhuǎn)換的角度,基于機(jī)組熱特性診斷機(jī)組故障。研究了風(fēng)電齒輪箱和發(fā)電機(jī)的功率損耗機(jī)理和傳熱機(jī)制,采用集總參數(shù)法和等效熱網(wǎng)絡(luò)法分別構(gòu)建了齒輪箱和... 

【文章頁數(shù)】：146 頁

【學(xué)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(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障診斷技術(shù)
        1.2.1 風(fēng)電齒輪箱和發(fā)電機(jī)常見故障類型
        1.2.2 基于CMS的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障診斷
        1.2.3 基于SCADA的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障診斷
    1.3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組熱特性研究
        1.3.1 齒輪箱
        1.3.2 發(fā)電機(jī)
    1.4 論文研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)
2 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)理論模型
    2.1 風(fēng)速
        2.1.1 風(fēng)速的威布爾分布
        2.1.2 四分量風(fēng)速模型
    2.2 風(fēng)輪
    2.3 傳動系統(tǒng)
    2.4 發(fā)電機(jī)
    2.5 機(jī)組控制策略
    2.6 機(jī)組運(yùn)行特性仿真
        2.6.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行曲線
        2.6.2 恒風(fēng)速下機(jī)組運(yùn)行特性
        2.6.3 變風(fēng)速下MPPT轉(zhuǎn)速控制的機(jī)組特性
        2.6.4 變風(fēng)速下MPPT轉(zhuǎn)矩控制的機(jī)組特性
    2.7 本章小結(jié)
3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱熱分析
    3.1 齒輪箱結(jié)構(gòu)
        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(jié)
4 基于等效熱網(wǎng)絡(luò)方法的風(fēng)力發(fā)電機(jī)熱分析
    4.1 雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率損耗分析
    4.2 雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)等效熱網(wǎng)絡(luò)模型
        4.2.1 發(fā)電機(jī)熱模型構(gòu)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(zhuǎn)子熱阻
        4.2.6 機(jī)殼熱阻
        4.2.7 其他熱阻
    4.3 雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的對流換熱系數(shù)
        4.3.1 機(jī)殼
        4.3.2 端部空間
        4.3.3 氣隙
    4.4 等效熱網(wǎng)絡(luò)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(fēng)力發(fā)電機(jī)溫度分析
    4.5 本章小結(jié)
5 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障診斷的仿真研究
    5.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的非線性狀態(tài)預(yù)測
        5.1.1 擴(kuò)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(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jī)冷卻系統(tǒng)故障診斷
        5.2.6 故障診斷結(jié)果對比
    5.3 本章小結(jié)
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(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障診斷
        6.3.1 齒輪箱故障診斷
        6.3.2 發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)故障診斷
    6.4 本章小結(jié)
7 總結(jié)與展望
    7.1 本文主要工作
    7.2 論文創(chuàng)新點
    7.3 進(jìn)一步的研究方向
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于EKF和UKF的風(fēng)電機(jī)組非線性狀態(tài)預(yù)測[J]. 曹夢楠,邱穎寧,馮延暉,王浩.  可再生能源. 2017(05)
[2]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障診斷與預(yù)測技術(shù)研究綜述[J]. 金曉航,孫毅,單繼宏,吳根勇.  儀器儀表學(xué)報. 2017(05)
[3]基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能故障診斷專家系統(tǒng)[J]. 司景萍,馬繼昌,牛家驊,王二毛.  振動與沖擊. 2017(04)
[4]2016年中國風(fēng)電裝機(jī)容量統(tǒng)計[J].   風(fēng)能. 2017(02)
[5]基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的仿生眼定位追蹤算法[J]. 李鎮(zhèn),樊炳輝,王鑫,于連波,王傳江,孫石興.  機(jī)器人. 2017(01)
[6]基于PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的車牌號碼識別技術(shù)[J]. 吳志攀,趙躍龍,羅中良,杜華英.  中山大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(01)
[7]基于雙重優(yōu)化的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像識別算法[J]. 劉萬軍,梁雪劍,曲海成.  模式識別與人工智能. 2016(09)
[8]高速齒輪箱穩(wěn)態(tài)熱分析綜述[J]. 葛世祥,劉之鐳,吳魯紀(jì),楊林杰,崗海明.  機(jī)械傳動. 2016(06)
[9]基于感知深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的視覺跟蹤[J]. 侯志強(qiáng),戴鉑,胡丹,余旺盛,陳晨,范舜奕.  電子與信息學(xué)報. 2016(07)
[10]基于稀疏自動編碼深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的感應(yīng)電動機(jī)故障診斷[J]. 孫文珺,邵思羽,嚴(yán)如強(qiáng).  機(jī)械工程學(xué)報. 2016(09)

博士論文
[1]基于無監(jiān)督學(xué)習(xí)的風(fēng)電機(jī)組傳動鏈智能故障診斷方法研究[D]. 李狀.華北電力大學(xué)(北京) 2016
[2]大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組魯棒自適應(yīng)及容錯控制[D]. 李丹勇.北京交通大學(xué) 2015
[3]雙饋異步風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的研究[D]. 宋磊.華北電力大學(xué) 2015
[4]基于支持向量機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷與預(yù)測方法研究[D]. 朱霄珣.華北電力大學(xué) 2013
[5]面向風(fēng)力發(fā)電機(jī)組齒輪箱滾動軸承故障診斷的理論與方法研究[D]. 郭艷平.浙江大學(xué) 2012
[6]非線性濾波在通信與導(dǎo)航中的應(yīng)用研究[D]. 張鑫明.北京郵電大學(xué) 2012
[7]風(fēng)電機(jī)組齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)特性及故障診斷方法研究[D]. 龍泉.華北電力大學(xué) 2012
[8]濾波方法及其在非線性系統(tǒng)故障診斷中的應(yīng)用研究[D]. 葛哲學(xué).國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006

碩士論文
[1]雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性及其熱性能分析研究[D]. 張文秀.南京理工大學(xué) 2015
[2]風(fēng)電場SCADA系統(tǒng)圖形及組態(tài)功能的研究[D]. 吳欣乾.華北電力大學(xué) 2013
[3]汽輪發(fā)電機(jī)環(huán)形氣隙內(nèi)流動換熱的數(shù)值模擬研究[D]. 趙旭峰.華中科技大學(xué) 2013
[4]基于數(shù)據(jù)挖掘的風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)預(yù)測及變槳系統(tǒng)異常識別[D]. 李學(xué)偉.重慶大學(xué) 2012
[5]1.7MW雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計開發(fā)[D]. 孫方圓.上海交通大學(xué) 2012
[6]基于熱網(wǎng)絡(luò)法的行星減速器熱分析[D]. 黃飛.南京航空航天大學(xué) 2011
[7]1.5MW風(fēng)電增速箱箱體結(jié)構(gòu)及熱分析[D]. 郭曉明.西安理工大學(xué) 2010



本文編號：3671486