風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)建模與早期故障檢測(cè).pdf

1、近年來全球范圍內(nèi)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，使得風(fēng)機(jī)維修成本極大提高，傳統(tǒng)的故障檢測(cè)和維修方式已很難滿足要求，需要對(duì)風(fēng)力機(jī)的早期故障更加靈敏，以便于更早的采取應(yīng)對(duì)措施和安排維修計(jì)劃，避免重大損失。本文針對(duì)籠型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子匝間短路和轉(zhuǎn)子斷條等早期故障特征具有幅值小、非穩(wěn)態(tài)、易受工況影響等特點(diǎn)，分別模擬不同負(fù)載條件和工況下的早期故障信號(hào)，并引入樣本熵算法實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子電流和電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)特征提取，實(shí)現(xiàn)定量參數(shù)分析和故障檢測(cè)。針對(duì)雙饋異步風(fēng)力

2、發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行定子匝間短路早期故障建模，通過仿真實(shí)驗(yàn)分析驗(yàn)證模型的有效性，并提取控制環(huán)中信號(hào)進(jìn)行分析和故障檢測(cè)。本文所做的具體工作如下：
　　(1).搭建籠型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)早期故障模型。建立正常運(yùn)行條件下的電機(jī)模型，通過異步電機(jī)定子匝間短路的狀態(tài)方程，構(gòu)建電機(jī)定子匝間短路故障動(dòng)態(tài)模型，然后通過在電機(jī)模塊轉(zhuǎn)子外接電阻的方式模擬電機(jī)轉(zhuǎn)子斷條故障，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　　(2).引入樣本熵算法對(duì)籠型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行早期故障檢測(cè)。基于

3、樣本熵的所需數(shù)據(jù)短、不受幅值影響、抗噪能力較強(qiáng)等特點(diǎn)，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)模擬仿真定子電流與電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)進(jìn)行特征提取，分析結(jié)果表明其能較好的實(shí)現(xiàn)籠型異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障的定量分析，不僅能檢測(cè)出電機(jī)輕微的定子匝間短路與轉(zhuǎn)子斷條故障，而且能區(qū)別出兩種故障類型。
　　(3).搭建雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)及其定子匝間短路故障模型，利用控制環(huán)信號(hào)進(jìn)行電機(jī)的故障檢測(cè)。該模型包含以下幾個(gè)單元模塊：風(fēng)力機(jī)傳動(dòng)模塊、定子磁鏈觀測(cè)器、雙饋異步發(fā)電機(jī)本體模塊、轉(zhuǎn)子側(cè)雙閉