风机电动变桨系统状态特征参量挖掘及异常识别

为了提高风电机组电动变桨系统运行状态评估的准确性,提出电动变桨系统状态重要参量挖掘及其异常识别方法的研究。论文在阐述风电机组电动变桨系统的结构及控制原理和监测参数特点的基础上,基于特征参数选择的Relief方法,建立变桨系统特征参量挖掘的数学模型,获取了叶片桨距角、发电机转速及变桨电机驱动电流及其IGBT温度的特征参量,并对其故障状态的漏检率指标进行分析。提出基于多特征参量距离的变桨系统运行状态异常识别方法,建立基于风速输入的变桨系统特征参量的支持向量机回归模型,并对距离阈值进行探讨。最后,对实际变桨系统故障状态的异常识别进行实例验证。实验证明,建立的电动变桨系统状态特征参量挖掘模型的有效性,相比单参数绝对阈值评估方法,基于多特征参量距离的电动变桨系统异常识别方法更能及时、准确地识别其异常状态。     

风电机组变桨系统的研究

随着风电技术近几年快速的发展,风电机组的尺寸和容量也在不断地增大,变桨系统对风电机组的安全性和运行性能越来越重要。本文介绍了风电机组变桨系统的工作原理,分析了其运行工况和控制策略,研究了两种不同形式的变桨系统。     

风电机组电动变桨系统建模及运行特性评估与测试

为了较好地反映风电机组电动变桨系统的动暂态运行特性,有必要研究考虑电机驱动特性的电动变桨系统的动态模型。在介绍电动变桨系统基本结构和原理的基础上,建立了包含感应电机及其矢量控制策略、减速齿轮箱传动系统及后备电源各子系统模型的电动变桨系统详细模型,并给出了变桨控制系统简化一阶惯性环节模型;为了验证所建立的详细模型的有效性,搭建了电动变桨系统的测试平台,对所建立的变桨系统详细模型进行了桨距角跟踪性能、负载扰动运行特性和低电压故障运行特性仿真,并将其与简化一阶惯性环节模型和实际测试系统的结果进行了比较。结果显示,所建立的详细模型能够更好地反映实际电动变桨系统的动暂态运行特性,且能较好地评估其低电压故障运行特性。     

风电机组电动变桨系统建模及运行特性评估与测试

为了较好地反映风电机组电动变桨系统的动暂态运行特性,有必要研究考虑电机驱动特性的电动变桨系统的动态模型.在介绍电动变桨系统基本结构和原理的基础上,建立了包含感应电机及其矢量控制策略、减速齿轮箱传动系统及后备电源各子系统模型的电动变桨系统详细模型,并给出了变桨控制系统简化一阶惯性环节模型;为了验证所建立的详细模型的有效性,搭建了电动变桨系统的测试平台,对所建立的变桨系统详细模型进行了桨距角跟踪性能、负载扰动运行特性和低电压故障运行特性仿真,并将其与简化一阶惯性环节模型和实际测试系统的结果进行了比较.结果显示,所建立的详细模型能够更好地反映实际电动变桨系统的动暂态运行特性,且能较好地评估其低电压故障运行特性.     

基于交流异步伺服技术的风电机组变桨系统

介绍了风力发电机组变桨控制系统的工作原理和基本组成,分析了目前风电机组变桨系统采用的伺服系统,进而提出了符合技术发展趋势的基于交流感应伺服技术的风电机组变桨控制系统方案,对适用于风电变桨系统的交流感应伺服系统的特点进行了探讨,对交流伺服驱动器故障时的辅助控制措施提出了解决方案,该变桨系统方案已应用于某国产风电机组变桨控制系统.     

基于数据统计的偏航系统故障诊断研究

针对风电机组偏航系统隐性故障及诊断,研究风力发电机偏航系统跟风性能,提出基于风机运行SCADA系统特征数据提取的偏航系统故障诊断方法.计算风场风向角度变化和风机偏航角度变化的差值,根据正态分布和置信区间判断此差值是否超过阈值,实现对风机偏航系统的故障诊断.案例分析结果表明该方法能准确地识别故障风机.     

风力机组电动变桨系统

目前,电动变桨系统已取代液压变桨系统并被大多数风力机组采用.电动变桨系统作为风力机组功率控制和安全运行的重要执行结构,直接决定风力机组吸收的风能的大小,对于机组的安全稳定运行发挥着重要作用.此处介绍了电动变桨系统的电气结构和运动控制技术要求,分析了系统中变桨控制器、备用电源、变桨电机和伺服驱动器4大部件的功能、特点及设...     

穆格协助国电联合动力成功完成国内首次风电机组低电压穿越能力测试

全球领先的变桨控制系统、滑环系统及风轮监测系统等全方位风能核心解决方案供应商穆格公司下属工业集团宣布近日成功协助中国国电集团旗下的国电联合动力有限公司完成国内首次风电机组低电压穿越能力测试。通过测试风电机组位于吉林省长岭县国电双龙风电场一期,该风电场一期所有33套风机均配备满足低电压穿越要求的穆格变桨系统,这批变桨系统从安装之初已     

基于自适应观测器的风力发电机液压变桨系统故障诊断

液压变桨系统是风力发电机组中故障多发的重要部件,对其展开故障诊断具有重要意义。针对受到丢包和状态延时影响的风机变桨系统故障,提出一种基于自适应观测器的故障诊断方法。将复杂的变桨系统转化为相应的状态空间模型,并根据相应的系统故障模型设计出自适应观测器。将故障模型进行离散化之后,设置合理的系统增益矩阵以及自适应调节律,并对观测器的稳定性展开了证明。仿真结果证明了观测部分能够准确地对真实值进行跟踪,实现了对变桨系统故障诊断的目标。     

基于变桨速率给定信号的变桨系统响应测试分析

为了更好地设计大型风电机组变桨系统控制器参数,有必要研究变桨系统在风场实际运行中的动态特性。在理解变桨系统运行原理的基础上,通过对变桨阶跃测试和变桨正弦波测试方法的深入分析后,本文提出了基于变桨速率给定信号的一种测试方法。通过对现场数据的分析和仿真,验证了测试方法的准确性、合理性,为变桨系统控制器参数的设计提供参考,从而保证了变桨系统的可靠性。     

基于MISG算法的风力发电机液压变桨系统故障诊断

针对受状态延时影响的风机变桨系统故障诊断,提出了一种基于多新息随机梯度(MISG)的故障诊断方法。该方法将复杂系统转化为状态空间模型,并建立系统辨识模型。将新息标量扩展成新息向量改善算法精度,利用系统发生故障引起参数改变的特征,算法对风机状态延时变桨系统完成参数估计,将系统故障诊断问题转换为系统辨识问题。仿真所得结果验证该方法可以达到诊断风机状态延时变桨系统故障的目的。     

2 MW永磁直驱风机主控系统的设计与应用

风机主控系统是大型风力发电机组的核心与关键系统,为实现某2 MW永磁直驱风力发电机组在无人值守下的安全稳定运行,设计一种基于PLC的风机主控系统。研究基于状态机的机组自启停控制策略与基于状态码的参数分级报警方法,设计基于环形缓冲区滑动窗口滚动更新的事件快照与故障录波方法,基于GH Bladed仿真建模验证转矩变桨联合控制策略。阐述系统的软、硬件体系架构,并基于Bachmann M-PLC软件完成控制器逻辑组态整体开发,该主控系统已成功应用到山东某风电场,实现无人值守。工程现场应用表明：该主控系统安全稳定,效果良好,为同类机组主控系统设计提供了参考。     

基于区间预测的风力机桨距执行器LPV故障诊断

针对风力机桨距系统故障导致的桨距角输出变化的问题,在建立风力机桨距系统线性参数变化(Linear Parameter Vary, LPV)模型的基础上,提出了基于区间预测方法的故障诊断方法。首先,以液油含量为调度变量,将风力机桨距系统非线性模型转化为LPV模型,使模型更加精确。其次,考虑到模型不确定性描述的边界问题,引入区间预测算法,根据桨距角输出是否处于区间预测输出上下限内判断故障发生与否。最后,将所提出的算法在风力机系统中进行仿真。仿真结果表明,所提出的算法能够很好地估计出桨距执行器故障,提高了故障诊断的鲁棒性。     

基于PCA-KNN融合算法的风力机变桨角度故障诊断方法

针对风力机变桨系统变桨角度4种主要故障类型,基于机组SCADA数据分析,提出一种基于非参数核密度估计和Relief-F特征参数提取数据处理,以及PCA-KNN融合算法故障诊断的风力机变桨角度异常状态识别方法。首先,对风力机SCADA数据进行非参数核密度估计预处理,运用Relief-F算法提取变桨角度故障的7类（13个）特征参数;然后,通过PCA-KNN融合算法对变桨角度故障状态进行识别,结果表明：该方法能够准确识别变桨角度4种主要的故障类型。最后,将改进的PCA-KNN融合算法与常用的KNN算法、PCA-KNN算法和BP神经网络进行对比,结果表明：改进的PCA-KNN融合算法具有更为准确的识别率。     

基于IabVIEW的故障监测系统设计

研讨基于IabVIEW的故障监测与诊断系统的开发流程、软硬件功能模块的实现方法及系统的实际应用,以风力发电机齿轮箱为例对整体的故障监测系统设计．对齿轮箱运行状态进行实时在线监测和数据分析,提出了齿轮箱监测系统的整体解决方案。     

风力发电控制问题综述

论述风力发电机组在提高机组容量、改进功率调节方式、变速恒频运行、发电机和电力电子技术等方面的进展。由于风能的能量密度低，具有不稳定性和随机性，控制技术是大型风力发电机组安全高效运行的关键。分析大型风力发电机组的动态特性，如强非线性、运行工况的频繁随机切换、定桨距风轮空气动力学的不稳定性、有效风速的不可测性和干扰因素多等特点。机组控制系统的基本目标分为4个层次：保证可靠运行、获取最大能量、提供优质电力、延长机组寿命。基于线性化模型的控制方法对于风电系统并不适用，论述对风力发电机组具有较好控制性能的智能控制。该方法是研究风力机控制问题的重要途径之一。     

基于改进辅助分类生成对抗网络的风机主轴承故障诊断

基于振动信号的风电机组故障诊断方法是风电安全运维领域研究的重点之一。风电机组主轴承较少发生故障,给运用数据挖掘方法判断故障类型带来很大困难。针对该问题,文中提出了一种用于风电机组主轴承故障诊断的数据增强方法。通过对辅助分类生成对抗网络(ACGAN)的适应性进行改进,引入梯度惩罚,构建了改进ACGAN框架,以提高其学习稳定性;在判别器网络中引入池化层,以提升其在多分类场景下提取数据特征的能力。仿真结果表明,所提出的改进ACGAN框架能够实现对原始数据分布特征的有效学习,抗噪声干扰性强,相对于原框架训练过程更稳定,生成数据的质量更高;能够有效平衡风电机组主轴承故障振动数据,进一步提升了风电机组主轴承故障诊断的正确率。     

Smoothing of Wind Power Fluctuations for Permanent Magnet Synchronous Generator-Based Wind Energy Conversion System and Fault Ride-through Consideration

Due to the increment of penetration level of wind power generation, output power fluctuation is one of the most important issue's that can destabilize the power system operation. This article mainly deals with the smoothing of the output power fluctuations of a wind energy conversion system based permanent magnet synchronous generator and fault ride-through enhancement during a grid fault. The concerned wind energy conversion system based permanent magnet synchronous generator adopts an AC-DC-AC converter system. The proposed control method limits the wind energy conversion system output power by adjusting the pitch angle of the wind turbine blades when wind speed is above the rated wind speed. In the grid-side converter, a fuzzy logic controller is used to determine the torque reference for which the kinetic energy stored by the inertia of wind turbine can smooth the output power fluctuations of the permanent magnet synchronous generator. Also, the DC-link voltage, controlled by the grid-side inverter, is adjusted in accordance with the output power fluctuations of the permanent magnet synchronous generator using a voltage smoothing index. Moreover, in this aticle, the proposed method ensures that the wind turbine stays operational during grid faults and provides fast restoration once the fault is cleared. To show the effectiveness of the proposed method, simulations under different conditions have been performed by using MATLAB/Simulink® (The Math Works, Natick, MA, USA).     

基于微处理器的风力发电机综合优化控制策略

由于风能能量密度低、随机性和不稳定性的特点,给风力发电带来发电效率低、电能不稳定等问题。提出使用微处理器控制,集偏航系统和变桨距控制系统为一体,共同实现风机的优化控制。将风向标测得的风向和风速信息输入给CPU,通过对风能及风机性能的综合分析和决策,由微控制器发出各项操作指令。当风速小于额定风速时,启动偏航控制系统,始终保证风机获得最大风能;当风速大于额定风速时,同时启动偏航系统和变桨距控制系统,根据风速大小调节桨距角,保证风机的输出功率不变;当风速过大时,采用紧急停机策略,调节桨距角使风叶与风向方向平行,以保护风机。研究结果表明,不仅实现了风能的最大利用,还提高了输出电能的稳定性,保证了分布式电源并网的电能质量,控制过程简单、过渡平缓,具有良好的应用前景。