風力發電機主傳動鏈的無感測器故障診斷方法研究

《風力發電機主傳動鏈的無感測器故障診斷方法研究》是依託哈爾濱理工大學，由時獻江擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：風力發電機主傳動鏈的無感測器故障診斷方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：時獻江
• 依託單位：哈爾濱理工大學

項目摘要

目前，我國風力發電機組的狀態檢測與故障技術套用基本上還是空白，原因是常規的振動診斷方法存在著感測器數量多、安裝不便、數據傳輸與採集困難等問題，缺乏一個面向整機的、簡便易行的綜合性診斷方法，為此，提出了一種基於發電機電流信號分析的診斷方法─無感測器故障診斷方法。以傳動鏈的動態扭矩傳遞模型為主線，建立從風輪、傳動鏈部件到發電機的動力學和電氣數學模型，研究機組傳動系統主要部件故障信息在電機電流信號中的機電耦合回響與故障檢測原理，分析電流信號中機械故障信息、電氣故障和控制信息的交叉和耦合作用，並進行模擬試驗台驗證。在此基礎上，採用瞬時導納法和EMD等方法，研究電流信號中的微弱機械故障特徵提取、識別與診斷方法，探討綜合故障定量評價與預測模型。項目研究既可豐富和擴展無感測器故障診斷方法的理論及套用，也能解決振動檢測方法在風電系統套用中遇到的技術瓶頸，因此具有重要的學術研究價值和廣泛的套用前景。

結題摘要

項目採用無感測器診斷方法，針對DFIG風力發電機傳動系統主要部件進行故障診斷研究。根據Hertz彈性體碰撞理論和齒輪動力學方程建立軸承和齒輪扭矩計算模型，並以扭矩產生的轉速波動聯立DFIG發電機電氣模組，建立機電聯合仿真模型並進行各種條件下的仿真分析；採用普通電動機和通用變頻器，建立一個風力發電機組故障模擬實驗台，對齒輪和滾動軸承等傳動鏈部件的典型故障進行各種工況下的故障模擬試驗與驗證。仿真和實驗表明：發電機定子電信號可以有效地回響機械故障的高低頻信息，但其中耦合有大量的發電機轉子勵磁諧波頻率成分，不易識別。提出了一種瞬時解調功率的預處理信號方法，抑制勵磁諧波，突出故障頻率成分；提出了調製單邊帶移頻解調的故障特徵提取技術，抑制軸承等高頻衝擊扭矩信號產生的電信號過調製現象。另外，對EMD和人工神經網路故障分類等高級信號處理方法也做了深入研究。在此基礎上，研製了一台基於DSP的“電機電壓、電流信號採集與診斷儀”，用於現場驗證試驗。申請發明專利2項(目前處於公示階段)，已授權實用新型專利8項。發表期刊EI收錄論文4篇；國際會議EI檢索論文6篇，ISTP檢索 4篇；已發表待檢索IEEE國際會議論文3篇。培養碩士研究生8名。