基于改进hht的双馈风力发电机定转子故障诊断研究与实现

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1、分类号TM315密级UDC编号上海电机学院硕士学位论文基于改进HHT的双馈风力发电机定转子故障诊断研究与实现RESEARCHANDIMPLEMENTATIONOFDFIGROTORANDSTATORFAULTDIAGNOSISBASEDONIMPROVEDHHT硕士研究生戴志军学号126001010212校内导师徐余法教授企业导师徐学渊高级工程师工程领域电气工程申请学位工程硕士所在单位电气学院答辩日期2015年01月19日授予学位单位上海电机学院上海电机学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文《基于改进HH

2、T的双馈风力发电机定转子故障诊断研究与实现》，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海电机学院硕士学位论文基于改进HHT的双馈风力发电机定转子故障诊断研究与实现摘要随着风电在全球范围内的迅猛发展和风力发电技术的快速成熟，更多大容量甚至超大容量的风力发电机组正在研发、生产并投入使用，发电

3、机作为风力发电机组的核心部件，其安全可靠运行直接关系到整个机组的安全稳定、电能质量的高低甚至于工作人员的生命安危。研究表明，双馈风力发电机定转子的故障占发电机部分故障的近50%，因此研究双馈电机定转子故障具有一定意义。论文主要内容如下：（1）研究双馈风力发电机定转子各类故障产生机理及故障提取方法，确定使用电机电流信号分析法（MotorCurrentSignalAnalysis，MCSA）进行双馈风力发电机定转子故障诊断。（2）对传统非线性非稳态信号的处理方法进行总结和分析，说明传统非线性非稳态处理方法上的优势与不足，提

4、出使用一种较新的HHT（Hilbert-HuangTransform）算法来进行非线性非稳态信号处理，其具有良好的自适应性，且能够展示出清晰的时频图，这对于准确的提取双馈风力发电机故障具有良好意义。但HHT算法本身具有不足，通过使用改进的波形匹配自适应端点延拓消除端点效应和使用改进的能量守恒法消除虚假IMF，以此来提高该算法用于故障诊断的精度。（3）使用STM32F103和霍尔电流传感器开发的数据采集卡，其数据可以直接通过LabVIEW调用matlab编写的改进HHT程序进行IMF分析、Hilbert谱分析、Hilbe

5、rt边际谱分析及FFT频谱分析。同时在S3C2440ARM平台上利用嵌入式Linux系统和QT开发出一台便携式双馈风力发电机定转子故障诊断波形分析仪，数据采集卡数据通过UART口传送给分析仪，再通过VC++编写的改进HHT算法进行处理I上海电机学院硕士学位论文分析得到相应的Hilbert边际谱及FFT频谱，通过人工或者程序自动分析这些谱线中的故障特征频率来判定故障的发生与否及严重程度。（4）在实验室通过控制一台直流电动机带动绕线式异步发电机发电以模拟实际的双馈风力发电机工作状态。绕线式异步发电机定子绕组经处理后，可实现

6、定子绕组匝间短路、定子绕组相间短路和定转子三相不平衡故障研究，通过对这些故障进行半载和满载实验，提取其电流波形进行故障分析与诊断。实验表示，基于改进HHT算法及电机电流信号分析法可以有效的提取出双馈风力发电机定转子故障，对于实际的双馈风力发电机定转子故障诊断具有良好的指导意义和应用价值。关键词：双馈风力发电机、故障诊断、改进HHT、嵌入式开发II上海电机学院硕士学位论文RESEARCHANDIMPLEMENTATIONOFDFIGROTORANDSTATORFAULTDIAGNOSISBASEDONIMPROVEDHH

7、TABSTRACTWiththerapiddevelopmentofwindpowergloballyandtherapidmatureofwindpowertechnologies,largeandevensuper-largecapacityofwindturbinesarebeingdeveloped,producedandusedincreasingly.Asthecorepartofwindturbine,generator’ssafeandreliableoperationisdirectlyrelated

8、tothesecurityandstabilityofthewholewindturbine,thepowerqualityandeventhestaff'ssafety.Studiesshowthattherateofstatorandrotorfaultsofdoublefeedinductiongenerator(DFIG)