大型直驱永磁风力发电机组载荷分析与早期故障演化分析

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1、硕士研究生学位论文新疆大学论文题目(中文)：大型直驱永磁风力发电机组载荷分析与早期故障演化分析论文题目(外文)：Analysisofdirectlydrivenpermanentmagneticwindpowergeneratorloadsandearlyfaultevolution研究生姓名：宋钢学科、专业：电气工程研究方向：电力系统及其自动化导师姓名职称：张新燕教授论文答辩日期年月日学位授予日期年月日新疆大学硕士学位论文摘要随着能源危机在世界范围内的日益加剧，人类对清洁能源的渴求越来越深。近几年，海上风电场机组的大量投运，使得单台风力发电机组的容量不断增大。因此，如何提高风

2、力发电机组的早期故障分析水平已经成为国内外学者研究的热点。本文利用极值扩展理论和非线性理论，研究出一种风力发电机载荷与早期故障分析的方法，对国内某风电场1.5MW直驱永磁风力发电机组进行了研究。主要研究内容有：（1）针对风力发电机组叶片和主轴在测试过程中的气象参数、运行参数和基本载荷量进行分析和研究，并对主要测试量的硬件进行选型，制订出叶片和主轴测试部分的主要方法。（2）针对叶片和主轴测试得到的各种参数和基本载荷，对载荷数据分析过程中所涉及的数学理论进行研究，利用威布尔分布对测试风电场的风速曲线进行拟合，并选用改进的双参数雨流计数法对载荷循环进行计数，得到叶片和主轴的载荷谱和等

3、效载荷。利用模块化编程的思想，借助Famos软件对上述各个理论进行程序的编写和调试。（3）通过对载荷分析理论和国内外载荷分析现状研究，发现在载荷和早期故障分析过程中的不足，提出运用POT极值扩展理论理论对极值载荷进行补偿，再结合非线性累积损伤理论进行疲劳损伤的分析，得到了修正后的叶片和主轴的载荷谱和等效载荷，通过与国内某权威检测机构的对比结果，验证了本文所提出的方法的可行性和可靠性。最后，得出了叶片和主轴的早期故障演化曲线。本文的研究成果有望对风力发电机叶片和主轴的设计以及检修方案的制定提供一定的理论支持和方法支撑。关键词：载荷测试，极值理论，累计损伤，载荷谱，早期故障I新疆大

4、学硕士学位论文AbstractWiththeaggravationoftheworldwideenergycrisis,thehumanareeagerforthecleanenergy.Recently,theoperationofoffshorewindfarmmakesthecapacityofonesinglewindturbineincreasing.Therefore,howtoimprovethelevelofearlyfailureanalysisofwindturbinehasbecomethehottopicsinthestudyofscholarsatho

5、meandabroad.Combiningwithextremeextensiontheoryandnonlineartheory,thispaperdevelopsaanalysismethodofthewindturbineloadandearlyfailureandstudiesa1.5MWdirect-drivepermanentmagnetwindturbineinadomesticwindpowerplant.Themainresearchcontents:(1)Withtheanalysisandresearchofthemeteorologicalparamet

6、ers,operationparametersandbasicloadparameterswhichareobtainedfromtheprocessoftestingthewindturbinebladesandthemainshaft,thispapermakestheselectionofmaintesthardwaresandworksoutthemainmethodtotestpartofthebladesandmainshaft.(2)Basingonthevariousparametersandbasicloadsobtainedfromthetestsofbla

7、desandmainshaft,thispaperstudiesthemathematicaltheoryintheprocessofloaddataanalysis.UsingtheWeibulldistributionandImprovedrainflowcountmethodwithdoubleparameters,thispaperobtainsthefittingcurveofwindspeedandloadspectrumandequivalentloadofbladesandm