基于模型方法的风力发电机组热特性和故障诊断研究

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摘要

图表目录

主要符号表

1绪论

1．1论文研究背景及意义

1．2风力发电机组故障诊断技术

1．2．1风电齿轮箱和发电机常见故障类型

1．2．2基于CMS的风力发电机组故障诊断

1．2．3基于SCADA的风力发电机组故障诊断

1．3风力发电机组热特性研究

1．3．1齿轮箱

1．3．2发电机

1．4论文研究内容和结构

2风力发电系统理论模型

2．1风速

2．1．1风速的威布尔分布

2．1．2四分量风速模型

2．2风轮

2．3传动系统

2．4发电机

2．5机组控制策略

2．6机组运行特性仿真

2．6．1风力发电机组运行曲线

2．6．2恒风速下机组运行特性

2．6．3变风速下MPPT转速控制的机组特性

2．6．4变风速下MPPT转矩控制的机组特性

2．7本章小结

3风力发电机组齿轮箱热分析

3．1齿轮箱结构

3．1．1平行齿轮传动

3．1．2行星齿轮传动

3．2齿轮箱功率损耗

3．2．1齿轮传动的功率损耗

3．2．2滚动轴承的功率损耗

3．2．3齿轮箱搅油损耗

3．2．4其他功率损耗

3．3齿轮箱热平衡分析

3．3．1齿轮箱表面散热

3．3．2润滑、冷却系统散热

3．3．3齿轮箱部件升温

3．4齿轮箱效率计算

3．5润滑油温升计算

3．6本章小结

4基于等效热网络方法的风力发电机热分析

4．1双馈异步风力发电机功率损耗分析

4．2双馈异步风力发电机等效热网络模型

4．2．1发电机热模型构建

4．2．2传热基本理论

4．2．3肋片热阻

4．2．4定子热阻

4．2．5转子热阻

4．2．6机壳热阻

4．2．7其他热阻

4．3双馈异步风力发电机的对流换热系数

4．3．1机壳

4．3．2端部空间

4．3．3气隙

4．4等效热网络模型求解

4．4．1热平衡方程组

4．4．2模型参数及求解

4．4．3变工况下的风力发电机温度分析

4．5本章小结

5风力发电机组故障诊断的仿真研究

5．1风力发电机组的非线性状态预测

5．1．1扩展卡尔曼滤波

5．1．2无迹卡尔曼滤波

5．1．3 EKF和UKF对比

5．2基于UKF的风力发电机组故障诊断

5．2．1故障模式的引入

5．2．2齿轮箱故障诊断

5．2．3齿轮箱润滑、冷却系统故障诊断

5．2．4变桨系统故障诊断

5．2．5发电机冷却系统故障诊断

5．2．6故障诊断结果对比

5．3本章小结

6 SCADA系统及数据分析

6．1 SCADA系统介绍

6．2 SCADA数据分析

6．3基于模型和SCADA数据的风力发电机组故障诊断

6．3．1齿轮箱故障诊断

6．3．2发电机冷却系统故障诊断

6．4本章小结

7总结与展望

7．1本文主要工作

7．2论文创新点

7．3进一步的研究方向

致谢

参考文献

附录