风力发电机组齿轮故障模拟实验及仿真研究

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1、国内图书分类号:TP391.4工学硕士学位论文风力发电机组齿轮故障模拟实验及仿真研究硕士研究生：宫秀芳导师：时献江学科、专业：机械电子工程所在单位：机械动力工程学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex:TP391.4DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTheGearFaultSimulationandSimulationResearchofWindTurbineCandidate：GongXiufangSupervisor：ShiXianjiangAcadem

2、icDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechatronicEngineeringDateofOralExamination：March,2015University：HarbinUniversityofScienceandTechnology风力发电机组齿轮故障模拟实验及仿真研究摘要目前，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

3、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

4、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-I-TheGearFaultSimulationandSimulationResearchofWindTurbineAbstractCurrently,thewholeworldenergysupplymainlydominatedbyfossilfuels,whichareobviousharm

5、fultotheenvironment.Inrecentyears,theglobaltemperaturewarmingisalsoassociatedwithfossilfuels.Inordertosolvethisproblem,Thewindpowergenerationtechnologyhasbecomeoneofthecountriescompetetodevelop,Butasthenumberoflarge-scalewindfarmincreased,equipmentmaintenanceandtroubleshootingwor

6、kbecomeoneofthemostpressingproblem.Inthiscontext,researchamethodofwindturbinegearfaultdiagnosisusingageneratorelectricalsignal.Throughthesimulationtestbenchbasedonagroupofwindturbines,tostudythegearfaultsimulationandsimulationresearchofwindturbine.Thetestbenchconsistsofwindturbin

7、eswhichsimulatebythesquirrelcageinductionmotor,DIGFmotorwhichsimulatebyasynchronousmotor,gearandinverterandtheothercontrolelement.DataacquisitioniscompletedbythecombinationofLabViewanddataacquisitioncard.Inthispaper,Matlab/Simulinkwasusedtosimulatethewindgenerator,Simulationthest

8、atorcurrentandvoltagesignalofthenormalan