风力发电机组齿轮故障模拟实验及仿真研究

发布时间：2017-08-04 13:35

  本文关键词：风力发电机组齿轮故障模拟实验及仿真研究

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【摘要】：目前，全世界的能源供给主要以化石燃料为主，其对环境危害的有目共睹。近年来的全球气温温暖化也和化石燃料有关。为了解决这一问题，风力发电技术成为各国竞相发展的技术之一，但是随着在役大型风场的数量日益增多，设备维护和故障诊断工作成为急待解决的问题之一。 本文在此背景下，，研究一种利用发电机电信号进行风力发电机组齿轮故障诊断方法。通过搭建一组风力发电机组的模拟试验台，来进行风力发电机组齿轮故障模拟实验及仿真研究。试验台由模拟风机的鼠笼异步电动机、模拟DIGF电机的绕线式异步电动机、增速齿轮和变频器等控制元件组成。数据的采集部分由LabView软件和数据采集卡组合完成。本文利用Matlab/Simulink对风机组进行仿真，仿真正常和故障两种状态下的定子电流和电压的信号，利用频率解调法对采集的信号进行处理。再结合实验中采集的电流和电压信号与转速信号的对比分析，来验证定子电流法的可行性。 结果说明，搭建的实验台完全可以模拟在不同工况下风力发电系统的运行状态。同样也可以说明，在定子电流法的基础上，应用瞬时频率谱分析法是风力发电机电信号中微弱故障信息提取方法研究的一种有效的解决办法之一。
【关键词】：风力发电机组 定子电流法 频率解调法 齿轮故障
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315;TH165.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.2 课题来源10
• 1.3 国内外风力发电设备故障诊断研究现状10-13
• 1.3.1 国外风力发电设备故障诊断研究现状10-12
• 1.3.2 国内风力发电设备故障诊断研究现状12-13
• 1.4 本文研究思路及内容安排13-15
• 第2章 风力发电机组故障类型及故障诊断技术15-20
• 2.1 风力发电机组故障类型15-17
• 2.1.1 发电机故障15-16
• 2.1.2 齿轮箱故障16-17
• 2.2 故障信息提取技术原理17-19
• 2.3 本章小结19-20
• 第3章 风力发电机组的建模与仿真20-31
• 3.1 软件 Matlab/Simulink 简介20-21
• 3.2 齿轮故障信号力学模型及仿真21-23
• 3.2.1 齿轮副力学模型21-22
• 3.2.2 齿轮故障信号仿真22-23
• 3.3 发电机组的仿真23-25
• 3.3.1 双馈风力发电机的数学模型23-24
• 3.3.2 DFIG 异步风力发电机的仿真24-25
• 3.4 仿真结果分析25-30
• 3.4.1 正常状态下运行的仿真结果25-28
• 3.4.2 故障状态下运行的仿真结果28-30
• 3.5 本章小结30-31
• 第4章 实验台搭建与模拟原理31-42
• 4.1 风力发电机的模拟原理31-35
• 4.1.1 双馈电机基本原理31-33
• 4.1.2 双馈异步发电机的特点33-34
• 4.1.3 风力机的模拟原理34-35
• 4.2 风力发电机组的模拟35-41
• 4.2.1 总体模拟方案36-37
• 4.2.2 风力发电机组结构设计37-39
• 4.2.3 风力发电机组数据采集39-41
• 4.3 本章小结41-42
• 第5章 验证实验及分析42-55
• 5.1 发电机转子恒频42-47
• 5.1.1 电动机定子频率为 5Hz42-44
• 5.1.2 电动机定子频率为 10Hz44-45
• 5.1.3 三维对比分析45-47
• 5.2 电动机定子恒频47-52
• 5.2.1 发电机转子频率为 20Hz47-48
• 5.2.2 发电机转子频率为 30Hz48-50
• 5.2.3 三维对比分析50-52
• 5.3 工频恒定52-54
• 5.3.1 转子、定子频率分别为 40Hz 和 7.5Hz52-53
• 5.3.2 发电机转子、电动机定子频率分别为 35Hz 和 10Hz53-54
• 5.4 本章小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-61
• 攻读学位期间发表的学术论文61-62
• 致谢62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 杨建国,姜立标,林波,孙中圣;变速器齿裂及轴承故障建模与故障特征提取[J];汽车工程;2004年02期

2 韩春福;;国内外风力发电发展浅析[J];沈阳工程学院学报(自然科学版);2008年04期

本文编号：619859