风速分布差异对永磁风力发电机组故障特性的影响分析

为了更有效地辨识永磁风力发电机组的故障特征,从叶轮扫掠面内的实际风况出发,综合考虑风剪切、塔影效应产生的风速时空分布差异,并研究该差异对永磁风力发电机组故障特征的影响。首先介绍考虑风速时空分布差异后的风速模型(等效风速模型),然后基于该模型对永磁风力发电机组常见的电气和机械故障特性进行理论分析,分别推导得出考虑风速时空分布后绕组不对称故障、叶轮不平衡故障以及这2种故障复合作用下的定子电流表达式;最后利用Matlab/Simulink平台进行仿真验证。研究结果表明,与现有的基于轮毂处平均风速的故障特征相比,考虑风速时空分布差异后,永磁风力发电机绕组不对称故障特征中含有3kP(k为整数,P为叶轮转频)为主的调制频率;叶轮不平衡故障特征频率除P和3kP外,还出现了P与3kP的耦合调制;复合故障下频率成分会更复杂。

基于等效风速的双馈风力发电机动偏心故障特性分析

文章综合考虑了自然条件下风剪切和塔影效应造成的风速时空分布差异问题,研究如何更好地辨识实际工况下双馈风力发电机气隙偏心的故障特征。首先对气隙偏心故障特征进行理论分析,推导得到了考虑风速时空分布差异时,偏心故障导致的发电机电磁特性变化规律;最后进行了仿真研究和实验验证。实验结果表明,风速时空分布差异会导致气动转矩产生波动,最终引起发电机电磁参量和风速分布参数的耦合,产生新的故障特征。研究结果完善了双馈风电机组故障诊断理论,对实际故障诊断有一定的理论参考价值。

基于风速时空分布的双馈风力发电机定子绕组匝间短路故障特性分析

考虑由风剪切和塔影效应引起的叶轮扫掠面内风速时空分布,研究考虑风速时空分布的双馈风力发电机组机械和电气故障特性。首先,建立了考虑风速时空分布的等效风速模型,分别推导得到了考虑风速时空分布前后的风力发电机组机械转矩、转速,正常运行时和定子绕组匝间短路故障时定子电流的解析表达式及其变化特性;其次,在Matlab/Simulink平台搭建双馈风力发电机模型和故障模型,对定子电流进行频谱分析;最后,在风力发电机组故障模拟实验台进行了实验测试与研究。结果表明:考虑等效风速后,定子绕组匝间短路故障时定子电流中除了基频和基频的奇数倍,还会有调制频率3kfw。

基于风速时空分布的风电机组定子绕组短路和叶轮不平衡复合故障特性分析

综合考虑由风剪切和塔影效应引起的叶轮扫掠面内风速时空分布,研究了定子绕组匝间短路和叶轮不平衡复合故障对双馈风力发电机组转子电流的影响。首先,建立风速时空分布模型(等效风速),推导叶轮不平衡故障、定子绕组匝间短路故障和复合故障下转子电流的解析表达式及其变化特性。然后,在Matlab/Simulink建立双馈风力发电机组故障仿真模型,在能够模拟等效风速转速特性的风电机组故障模拟实验台完成了实验测试与研究。理论推导、仿真分析与实验研究结果表明:考虑风速时空分布后,定子绕组匝间短路故障时转子电流中含有3kp(P为叶轮转频)的调制频率;叶轮不平衡故障时转子电流有P、3kP及其耦合调制频率(3k±1)P;复合故障时转子电流在基频以及(2±s)f处有调制频率P、3kP和(3k±1)P。在该文中使用等效风速替代平均风速,更贴合自然界中风电机组实际运行状况,可为实际风电机组运行特性分析提供参考。

基于坐标变换的双馈风力发电机组叶片质量不平衡故障诊断

首先分析了叶片质量不平衡故障时双馈风力发电机组的电气特性,提出了基于dq坐标变换规则的定、转子电流特性分析法;然后采用希尔伯特解调法对电流信号进行处理,突出了电流的故障频率;最后在Matlab/Simulink环境下进行了仿真,并在双馈风力发电机组实验平台上进行了验证。结果表明,叶片质量不平衡故障时,发电机定、转子电流中都包含故障频率——叶片转频,该方法在叶片不平衡故障的识别中是有效的,具有一定的工程应用价值。

叶轮质量不平衡故障下双馈风力发电机特性分析

针对双馈风力发电机组叶轮质量不平衡故障展开研究,综合考虑机组最大风能追踪控制策略(MPPT)以及转子侧矢量控制策略,分析叶轮质量不平衡故障对双馈风力发电机电气特性的影响,推导转子电流的解析表达式,并得出定子电流和功率的变化特性。然后在Matlab/Simulink平台进行仿真,并通过实验进行验证。仿真和实验表明,叶轮质量不平衡故障时双馈风力发电机功率发生波动,频率为叶轮转频及其倍频;定、转子电流中除基波外还包含调制谐波,调制频率为叶轮转频及其倍频。

基于转子电流的风电机组叶轮不对称故障分析

针对叶轮不对称故障,提出了一种基于双馈风力发电机电气特性的故障诊断方法。首先根据动量-叶素理论分析了不对称故障下叶轮气动特性的变化以及对机舱、塔座振动的影响,得到了气动转矩的变化特性。由于气动转矩降低并产生波动,使得机组功率也发生相应的变化。然后结合双馈风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)运行机理,进一步得出了发电机转子电流的变化特性。分析结果显示:不对称时机组输出功率下降,并出现波动;发电机转子电流中包含调制频率—叶轮的一倍转频。最后在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真验证,结果表明了所提方法的正确性。

基于VC与Matlab的风力发电机组齿轮故障诊断系统

针对风力发电机组齿轮箱的故障特点,研发了一套齿轮的故障诊断软件。软件利用VisualC++和Matlab混合编程实现。采集了故障齿轮的振动信号并用该软件进行了时频分析、解调分析和倒谱分析,分析结果与实际故障吻合良好。

基于混合编程的风力发电机组轴承故障诊断系统

为了保障风力发电机组的安全可靠运行,结合风力发电机组中轴承故障特性,研发了一套针对风力发电机组轴承的故障诊断软件。该软件利用Visual C++和Matlab混合编程实现,可以对风机轴承进行数据采集和故障诊断。根据诊断结果可以对机组工作状态做出判断,针对异常情况可以帮助工作人员查明故障原因,提前做好预警和维护计划,提高风力发电效益。最后在模拟实验台上采集了故障轴承的振动信号并用该软件进行了时频分析、解调分析和倒谱分析,分析结果与实际故障吻合良好。

基于倒谱和包络解调的齿轮箱故障诊断

齿轮箱是设备上重要的传动部件,齿轮故障诊断对设备的长期安全运行起着至关重要的作用。根据齿轮振动机理及谱分析来进行振动信息处理和特征提取,是目前齿轮故障诊断中的一种有效方法。分析了齿轮箱的振动故障特性,提出了用解调谱和倒谱两种分析法相结合来对系统的输出信号进行故障诊断的方法。最后在齿轮故障模拟实验台上采集了故障下的振动信号,并用专用软件对采集的信号进行了时域分析、倒谱和解调分析,分析及诊断结果与实际情况吻合良好。

Matlab与VC混合编程及在振动故障分析中的应用

Matlab与外部程序的接口技术是Matlab与其他语言混合编程的关键。通过分析比较Mat-lab的几种接口技术,确定了Matlab编译器作为Matlab和VC混合编程的接口方式。将其应用在机械故障的振动信号分析处理程序中,不仅代码利用率高而且界面友好。

基于BP算法的平面CAPP研究及Matlab实现

基于人工神经网络建立了零件表面加工方案模型,把一系列推理规则转化为网络权值,用BP算法对网络进行训练,并利用Matlab软件中的神经网络工具箱编程,对网络进行训练,从而输出了零件平面加工工艺顺序。

发电机定子绕组端部径向和切向电磁力分析

针对大型汽轮发电机端部结构固定比较薄弱极易发生事故的特点,提出了采用镜像原理、比奥萨格尔定律和叠加原理计算定子绕组端部电磁力密度解析式的方法。以国产600MW大型汽轮发电机端部结构为分析对象,对沿圆周分布的各个线棒鼻端同一段处和几个关键点的径向和切向电磁力密度的分析结果表明,不同时刻切向力最大值出现的位置是有规律的,且径向和切向电磁力是一个数量级的,总体上看径向电磁力大于切向电磁力,但就最大值而言,径向电磁力是小于切向电磁力的。计算仿真结果为发电机端部结构的固定和事故的预防提供了参考。

基于风速时空分布的双馈风力发电机组叶轮质量不平衡故障特性分析

综合考虑自然风速时空分布以及风剪切、塔影效应的影响,分析叶轮质量不平衡故障对双馈风力发电机组电气特性的影响。首先对故障特性进行理论分析,分别推导得到了考虑风速时空分布前后叶轮质量不平衡故障下转矩和定子电流的解析表达式及其变化特性;然后在Matlab/Simulink平台进行仿真验证。理论和仿真表明,考虑风速时空分布以及风剪切、塔影效应的影响后,叶轮质量不平衡故障将导致定子电流中存在转频及3k(k=1,2,…,n)倍转频的调制频率,但以转频和3倍频波动为主。其中3k倍频是由风速时空分布造成的,其幅值不会随故障程度变化。使用等效风速替代平均风速,该研究更加贴合自然界中风力机实际运行状况,可为实际风力机运行中的故障诊断提供参考。

基于等效风速的风机功率波动特性分析

自然界的风随机性强,风速和风向变化频繁。风机在实际运行中,经常因风的变化和控制策略问题引起风机频繁偏航、振动超限、故障停机等一系列工程问题。通过建立包含风剪切、塔影效应及偏航误差的等效风速模型,采用Matlab进行仿真分析,与风场实际运行数据进行对比,研究风机在等效风速下功率波动特性。结果表明,等效风速各分量对机组功率特性影响差异明显。可据此进行相关控制策略的优化设计以提高风机运行稳定性和风能利用率。

基于SCADA数据的风力发电机组振动监测与分析

风机在实际运行时,受风特性和控制策略、制造安装误差等因素影响经常出现振动超限报警甚至停机等工程问题。通过风特性建模,以及提取风电场海量的SCADA数据,运用数据修正等统计方法对SCADA数据中蕴含的丰富内容进行分析,研究了风速统计平均值、湍流强度以及风轮转速统计平均值对风机振动的影响关系。结果表明,相关各量对风机振动的影响差异明显。可为风电场SCADA数据分析、风机运行状态评估及现场维护等提供有益参考。

基于等效风速的风电机组参数对输出功率波动和功率损失特性的影响

以大型三叶风电机组为例,研究发电机组参数对输出功率波动及功率损失的影响。首先建立包括风剪切和塔影效应的等效风速模型,推导输出功率和功率系数的数学模型,研究叶轮半径、塔筒高度、塔筒直径和叶片到塔筒中线的悬垂距离等相关参数对功率波动的频率、幅值、波长、波动区域等特性影响规律。然后建立功率损失的数学模型,研究风电机组参数通过风剪切和塔影效应对功率损失造成的影响规律。结果表明:不同参数通过风剪切和塔影效应对输出功率周期性波动及功率损失的影响规律不同,功率周期性波动的幅值及波长受塔筒直径和悬垂距离2个参数影响较大,而功率损失受叶轮半径和塔筒高度2个参数影响较大,但其作用效果相反:功率损失程度随叶轮半径的增大而增大,但随塔筒高度的增大而减小。

叶片数目对风力机等效风速空间分布的影响研究

提出一种具有普适性的n-叶片风力发电机等效风速分布模型,并建立等效风速变换因数Weq的数学描述。采用Matlab数值模拟等效风速在不同叶片数目n、风轮半径r、风轮方位角度β下的空间分布,分析比较了2-叶片风轮、3-叶片风轮和4-叶片风轮的等效风速空间分布特点。研究结果表明等效风速值在整个风轮扫略面内随相关参数的变化具有不同的空间分布特性和规律。

基于BP&MATLAB的平面加工CAPP的研究

基于人工神经网络中的BP网络建立了零件表面加工方案模型。把一系列推理规则转化为网络权值,并设计BP网络。然后利用MATLAB软件中的神经网络工具箱编程,对网络进行训练,从而得到了零件平面加工工艺顺序。

基于AutoCAD的输电铁塔三维系统开发

在分析输电铁塔结构特点的基础上,以ObjectARX2007作为AutoCAD的二次开发工具,进行了零件系统的建模,利用特征造型技术建立零件特征库;然后开发了零件管理环境,能够对零件进行装配、分解和管理。