風(fēng)力發(fā)電機(jī)及葉輪故障診斷技術(shù)

前言I
目 錄II
第1章 緒 論1
1.1 背景及意義1
1.2 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)5
1.2.1 典型機(jī)組結(jié)構(gòu)5
1.2.2 葉輪7
1.2.3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)11
1.2.4 機(jī)組相關(guān)控制策略15
1.3 本章小結(jié)17
第2章 雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)建模設(shè)計(jì)及仿真18
2.1引言18
2.2風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)模型18
2.2.1 風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)理論18
2.2.2 葉片氣動(dòng)力學(xué)20
2.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)模型23
2.3.1 機(jī)艙塔座振動(dòng)模型23
2.3.2 傳動(dòng)鏈模型26
2.4 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其控制模型28
2.4.1 DFIG數(shù)學(xué)模型28
2.4.2 DFIG機(jī)側(cè)變流器控制策略29
2.4.3 DFIG網(wǎng)側(cè)變流器控制模型32
2.5 雙饋風(fēng)電機(jī)組仿真模型驗(yàn)證分析34
2.5.1 階躍風(fēng)速仿真36
2.5.2無功功率階躍仿真38
2.6 本章小結(jié)39
第3章 永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)建模設(shè)計(jì)及仿真40
3.1 永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)40
3.2永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)及控制模型40
3.2.1 PMSG的數(shù)學(xué)模型40
3.2.2 PMSG的并網(wǎng)運(yùn)行控制42
3.3 永磁風(fēng)電機(jī)組仿真模型驗(yàn)證分析49
3.3.1 恒定風(fēng)速仿真50
3.3.2 階躍風(fēng)速下的仿真分析52
3.4 本章小結(jié)55
第4章 風(fēng)電機(jī)組實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)56
4.1 引言56
4.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)56
4.2.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)配置56
4.2.2 發(fā)電機(jī)故障方案設(shè)計(jì)58
4.3 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障模擬平臺(tái)簡介60
4.3.1 整體結(jié)構(gòu)60
4.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果63
4.4 本章小結(jié)65
第5章 等效風(fēng)速建模及其空間分布66
5.1 引言66
5.2 等效風(fēng)速建模66
5.2.1 風(fēng)剪切67
5.2.2 塔影效應(yīng)68
5.2.3 等效風(fēng)速模型71
5.3 等效風(fēng)速的空間分布73
5.3.1 仿真數(shù)據(jù)73
5.3.2 等效風(fēng)速空間分布的數(shù)值模擬74
5.4 等效風(fēng)速空間分布的參數(shù)影響分析77
5.4.1 葉輪半徑R對(duì)Weq的影響77
5.4.2 塔筒高度H對(duì)Weq的影響79
5.4.3 塔筒半徑a對(duì)Weq的影響79
5.4.4 懸垂距離x對(duì)Weq的影響80
5.4.5 風(fēng)剪切指數(shù)α對(duì)Weq的影響81
5.4.6 葉片數(shù)目n對(duì)Weq的影響81
5.5 本章小結(jié)84
第6章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)及葉輪故障診斷研究基礎(chǔ)85
6.1引言85
6.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)常見故障及機(jī)理85
6.3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)常用故障診斷方法87
6.4基于信號(hào)處理的診斷方法90
6.4.1氣隙偏心故障90
6.4.2 匝間短路故障90
6.4.3 繞組不對(duì)稱故障92
6.4.4 軸承故障92
6.4.5退磁故障93
6.5 葉輪故障及診斷研究基礎(chǔ)93
6.5.1 葉輪不平衡故障93
6.5.2 葉輪其他故障96
6.6 本章小結(jié)96
第7章 考慮風(fēng)速時(shí)空分布的風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障分析97
7.1 引言97
7.2 等效風(fēng)速模型97
7.2.1 等效風(fēng)速模型的傅里葉擬合方法98
7.2.2 考慮湍流的等效風(fēng)速模型100
7.3 雙饋發(fā)電機(jī)定子繞組故障分析102
7.3.1 定子繞組匝間短路故障特征分析103
7.3.2 定子繞組匝間短路故障仿真分析105
7.3.3定子繞組匝間短路故障實(shí)驗(yàn)分析111
7.3.4總結(jié)與討論114
7.4 雙饋發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組故障分析114
7.4.1 轉(zhuǎn)子繞組故障特征分析115
7.4.2 轉(zhuǎn)子繞組故障仿真分析119
7.4.3 實(shí)驗(yàn)研究126
7.4.4 總結(jié)與討論128
7.5 雙饋發(fā)電機(jī)氣隙偏心故障分析129
7.5.1 氣隙偏心故障特性分析129
7.5.2 仿真驗(yàn)證及數(shù)據(jù)分析133
7.5.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及數(shù)據(jù)分析136
7.5.4 總結(jié)與討論138
7.6 永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)故障分析138
7.6.1 等效風(fēng)速模型與發(fā)電機(jī)耦合關(guān)系分析139
7.6.2 永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)繞組不對(duì)稱故障影響分析140
7.6.3 永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)繞組與葉輪復(fù)合故障影響分析140
7.6.4 仿真及數(shù)據(jù)分析142
7.6.5 總結(jié)與討論146
7.7 本章小結(jié)147
第8章 葉輪故障下發(fā)電機(jī)特性分析148
8.1 引言148
8.2 葉輪質(zhì)量不平衡機(jī)理分析148
8.3 質(zhì)量不平衡故障下雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)特性分析151
8.3.1 DFIG工作原理151
8.3.2 發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子電流分析151
8.4 質(zhì)量不平衡故障諧波頻率提取方法153
8.4.1 MUSIC算法基本原理153
8.4.2 改進(jìn)MUSIC算法155
8.4.3 MMUSIC算法仿真分析156
8.5 葉輪質(zhì)量不平衡故障仿真分析157
8.6 質(zhì)量不平衡實(shí)驗(yàn)分析161
8.7 葉輪氣動(dòng)不對(duì)稱故障163
8.8 葉輪氣動(dòng)不對(duì)稱機(jī)理分析164
8.9 氣動(dòng)不對(duì)稱故障下雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)特性分析166
8.10 氣動(dòng)不對(duì)稱故障仿真分析167
8.10.1 氣動(dòng)載荷計(jì)算167
8.10.2 恒定風(fēng)速下仿真分析170
8.10.3 隨機(jī)風(fēng)速下仿真分析174
8.11 本章小結(jié)177
第9章 考慮風(fēng)速時(shí)空分布的葉輪故障分析179
9.1 引言179
9.3 風(fēng)速時(shí)空分布對(duì)雙饋機(jī)組葉輪故障的影響分析179
9.3.1 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉輪故障特征分析180
9.3.2 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉輪故障仿真分析182
9.3.3 風(fēng)速分布參數(shù)的影響分析186
9.4 風(fēng)速時(shí)空分布對(duì)永磁機(jī)組葉輪故障的影響分析189
9.4.1 永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉輪故障特征分析189
9.4.2 永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉輪故障仿真分析191
9.4.3 不同葉輪不平衡程度仿真192
9.4.4 風(fēng)速分布參數(shù)的影響分析193
9.5 本章小結(jié)196
第10章 海上風(fēng)電機(jī)組風(fēng)浪耦合下的氣動(dòng)特性及故障影響分析197
10.1 引言197
10.2 基本理論198
10.3 仿真平臺(tái)和方法199
10.4 仿真結(jié)果分析204
10.5 故障特征影響分析209
10.6 本章小結(jié)210
第11章 控制策略對(duì)故障特征影響及諧波抑制研究211
11.1 引言211
11.2 最大風(fēng)能追蹤控制211
11.2.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行區(qū)域211
11.2.2 最大風(fēng)能追蹤控制原理212
11.2.3最佳功率-轉(zhuǎn)速曲線MPPT控制的兩種模式214
11.3 最佳功率-