基于虚拟仪器技术的直升机电源试验系统设计

目前,直升机电源系统的测试面临着测试项目多、测试设备复杂、测试周期长等诸多问题,如果将虚拟仪器技术应用于直升机电源测试系统的设计,将大大的提高测试效率和缩短测试周期。设计的测试系统通过PLC来控制供电电路的切换和测试项目的转换,用信号调理电路和PXI板卡来实现数据的采集,在CVI平台上开发软件来实现数据的分析、处理和动态显示,并且利用相关评估策略对电源系统指定性能和综合性能进行了评估。该试验系统能够为直升机电源系统的使用和维修等环节提供技术支持和科学依据,有很好的应用价值。     

基于MATLAB与VC的风电机组齿轮箱振动信号采集与分析系统

为实时采集和分析风电机组齿轮箱的振动信号,利用MATLAB与Visual C++(以下简称为VC)混合编程构建了一套实时振动信号采集与分析系统。运用VC编制风电机组齿轮箱的振动信号采集程序,调用MAT-LAB引擎对采集数据进行时域和频域信号处理分析。为测试该系统,对单台风机齿轮箱进行实验测试,测试结果表明,该系统设计合理、运行正常,自功率频谱分析、细化谱分析和小波包分析的结果与齿轮箱运行实际情况吻合。     

基于WGAN-GP的风电机组传动链故障诊断

传动链负责将风电机组叶轮的能量传递至发电机,若传动链中的任一部件,如齿轮、轴承发生异常,风电机组将面临巨大的安全隐患.现有基于深度学习的风电机组故障诊断大多需要人为选择目标变量,所识别故障与所选变量关联性大、通用性不足.梯度惩罚Wasserstein生成对抗网络(WGAN-GP)采用Wasserstein距离作为量度生成数据与真实数据的代价函数,具有训练结果稳定的优势.文中基于数据采集与监控(SCADA)系统提出两步数据预处理方法进行数据筛选,并基于WGAN-GP设计风电机组传动链异常状态分数,进而识别传动链故障.所提方法运用通用SCADA参数,无须人为挑选目标变量,可稳定识别风电机组传动链中的非特定故障,具有识别结果准确、泛化能力强等优点.9台双馈风电机组的状态识别结果验证了所提方法的有效性,可以辅助指导风电场的运行维护.     

风电机组主控系统测试平台的设计与实现

为了降低风力发电机组主控系统测试环节的成本、保证测试的安全性,以工控机、板卡为硬件,Labview和Matlab/Simulink为软件开发工具设计了一种风电机组主控系统测试平台,实现了风电机组主控系统的实验室测试。平台的风电机组执行机构和传感器模拟、双馈发电机电网电压定向控制策略仿真、数据存储分析等功能运行良好,工作稳定。风能作为一种无污染的绿色能源,受到世界各国的日益重视,风力发电技术和产业近     

基于PC测量仪器的风电机组电能质量测试系统

风电机组的电能质量测试不同于传统负荷的电能质量测试,需要排除电网特性和其他负荷的影响,并考虑不同风速对测试结果的影响,目前常规的电能质量测试仪器无法完成测试。风电机组电能质量测试系统选择高性能的PC测量仪器作为硬件采集平台,通过搭建虚拟电网排除电网结构及其他负荷产生的影响,采用适合风电机组的数字化闪变仪算法实现了风电机组的电能质量测试。测试系统通过对典型风电机组实际测试,证明测试系统完全能够满足风电机组电能质量测试标准IEC61400-21的要求。     

风电机组振动无线采集系统设计与应用

离线监测仍是早期投产风电机组开展振动监测的一种主要方式。由于离线振动监测需人员进入机组机舱,对运行状态下的风电机组进行数据采集,因此给采集人员带来一定的安全隐患。为实现人员在塔筒顶部平台进行振动数据采集工作,消除人身安全隐患,将无线传输技术应用于振动采集系统,设计了一套振动无线采集系统,系统由振动无线传感器、路由器、无线采集仪构成。设计工作完成后,对振动无线采集系统进行了系统调试、通信稳定性试验、测量性能试验以及现场测试。试验结果表明,所设计的采集系统各功能正常,具备了现场应用的基本条件。     

风电机组振动监测与故障预测系统

为了保障风电机组的安全运行,研发了风电机组振动在线监测与故障预测管理系统。其主要包含振动信号采集模块、风电场监控中心以及远程监控诊断中心3部分。振动信号采集模块完成振动信号的采集,并通过光纤交换机将信号传输到风电场监控中心;风电场监控中心主要用于显示、存储及分析振动信号特征,给出风电机组运行状况;远程监控中心通过与风电场建立联系,实现风电机组的远程监控,为实现无人值守风电场奠定基础。该系统利用振动信号时域和频域分析方法得到振动信号特征,进而确定风电机组的运行状态,并利用随机子空间方法对风电机组的故障进行预测。通过振动信号仿真分析,以及风电场实际应用分析,验证了所研发系统的有效性。     

基于DSP+ARM+FPGA架构的风机振动数据采集系统设计与应用

作为风机机械部分关键部件之一,主传动链发生机械故障频率较高,因此降低了风场效益。采集主传动链振动信息进行实时监测与故障预警分析,可全面了解机组运行状况,从而制定合理的检修计划。提出一种以DSP+ARM+FPGA为处理器架构的振动数据采集系统,硬件系统主要由CPU、采集电路、通信电路及供电电路构成。基于嵌入式SYS/BIOS及Linux系统的软件平台,实现多通道信号同步采集、本地运算与文件上传等功能,解决了传统采集器无法进行多通道、大数据量采集与上传的难题。所设计的样机经实际风场工程现场验证,可有效采集原始振动信号并进行特征值提取、可靠上传,通过对采集的数据进行分析完成齿轮箱的故障诊断。     

含传输线功率信号的双馈风电场附加阻尼控制策略

从抑制电力系统区域间低频振荡以及减少风电机组传动链轴系扭振方面,提出双馈风电场附加阻尼控制策略。首先,建立了考虑传动链柔性的风电机组暂态模型及控制策略。其次,提出了考虑电力系统传输线功率信号的双馈风电机组无功功率环的附加阻尼控制策略。最后,以双馈风电场接入IEEE两区域四机系统为例,针对电网传输线三相短路故障和区域内同步发电机有功功率小扰动2种情况,分别对不同阻尼信号增益下的有功功率环和无功功率环附加阻尼控制策略的系统动态性能进行仿真。比较结果表明,与无附加阻尼控制相比,基于有功功率环或无功功率环的附加阻尼控制能够更好地抑制传输线功率振荡,且无功功率环附加阻尼控制不会导致风电机组传动链轴系扭矩振荡幅值增加。     

电网短路故障下双馈风电机组传动链扭振响应

电网故障引起的电磁转矩波动易造成风电机组轴系扭振疲劳损耗,严重时会造成轴系故障,有必要研究不同类型电网故障下风电机组传动链扭振响应及其对关键部件的影响。首先,采用集中质量法,考虑叶片柔性建立了风电机组传动链四质量块模型,基于小信号模型,采用模态分析法对风电机组传动链扭振特性进行分析。其次,为了表征不同故障类型对风电机组传动链轴系扭振的影响,在双馈发电机电磁暂态模型的基础上,推导了电网对称与不对称故障下电磁转矩表达式。最后,基于四质量块传动链模型,仿真分析了单相、两相和三相接地电网故障对机组传动链扭振响应的影响。结果表明,不同类型电网故障会影响不同传动链扭振频率及其不同关键部件;三相接地电网故障引起的传动链扭振幅值大,齿轮箱和发电机转子间轴上传递转矩可以较全面反映扭振响应频率;与传动链其他部件相比,发电机转子受到电网故障影响更大。     

双馈风电机组参数及运行状态的小干扰稳定性分析

为了提高大规模风电并网的稳定性以及风电机组对电网的适应能力,有必要研究风电机组参数及运行状态对其自身小干扰稳定性的影响。考虑风电机组运行特点,建立含风力机传动链、变桨系统和发电机的双馈风电机组小信号分析模型。基于模态分析方法,通过计算特征值和参与因子获得相应的模态;分析风力机传动链机械参数、发电机电气参数和机组运行状态对特征值的影响程度。引入参数灵敏度的概念,研究不同运行状态下特征值对不同参数的灵敏度。结果表明,机械参数对轴系模态的振荡频率影响较大,电气参数对系统模态的阻尼影响较大;系统的主导模态会随机组运行状态的改变而变化,且相同特征值对同一参数的灵敏度存在较大不同。     

直线电机测试系统开发及性能分析

设计了模块化直线电机测试平台，完成了直线电机测试项目规划、测试方法设计、测试装置结构设计、加载方案设计、软件系统设计、数据采集和信号调理电路设计。测试系统具有自动功能、数据管理分析功能和良好的人机接口，实现了直线电机动静态参数、输入输出和过程特性的试验和测试。     

龙口水电站自动水头信号采集存在问题及改进

龙口水电站水头信号采集系统长期存在机组尾水出口压力和蜗壳进口压力测量管路泥沙淤堵现象,水头采集信号和实际水头值相差较大。对水头采集方式进行软件化处理,利用监控系统的网络互取功能实现了机组水头信号的测量计算,并进行了容错设计,有效解决了数据丢失、死值、断线和信号波动较大的问题。改进后的工作水头测量方式可以满足机组导叶和桨叶的协联调节需要。     

双馈式风电机组高电压穿越技术联合仿真研究

从风电机组整机角度,开展双馈式风电机组高电压穿越技术的研究。首先,对双馈式风电机组的传动链系统、变桨系统和双馈发电机等进行理论建模研究;其次,具体阐述双馈式风电机组的高电压穿越实现技术;最后,利用GH Bleded软件和MATLAB软件各自的优点,对双馈机组高电压穿越性能进行联合仿真研究。结果表明:研究的高电压穿越技术能较好地实现高电压穿越功能;同时,双馈式风电机组具有高电压穿越功能后,在电网扰动故障情况下,还可以减小对机组关键部件造成的载荷。     

基于SCADA运行数据的风电机组塔架振动建模与监测

振动信号是风电机组数据采集与监视控制(supervisory control and data acquisition,SCADA)系统中的一类重要变量.对振动信号的建模和分析可以实现对机组重要部件如塔架、传动链、叶轮等的状态监测工作.采用非线性状态估计技术(nonlinear state estimate technique,NSET)作为建模方法,在对风电机组塔架振动特性及其影响因素进行细致分析的基础上,建立了塔架振动模型.该模型由额定风速以下和额定风速以上两部分子模型构成.同时,对非线性状态估计技术的物理意义及特点进行了深入的分析和探讨.在某风电机组2006年4至6月份SCADA数据的基础上,建立了覆盖其正常工作状态的塔架振动模型,并对该模型进行了验证.研究表明,基于NSET的塔架振动建模方法具有方法简单、物理意义明确和建模精度高等优点,为后续拟开展的风电机组振动状态监测和早期故障诊断打下了良好的基础,同时为风电机组振动分析提供了新的思路.     

振动监测技术在风电机组齿轮箱故障诊断中的应用

研发了针对风力发电机组传动齿轮箱的振动监测与故障诊断系统。该系统主要由本机监测系统、风电场集中监测诊断系统、远程监测诊断中心3层结构组成。本机监测系统完成机组传动系统各部件的状态监测数据的采集,并将数据传输到风电场集中监测诊断系统。风电场集中监测诊断系统主要进行数据存储、显示和分析诊断,并将数据通过互联网传输到远程监测诊断中心,实现风电场设备群的远程监控分析和精细故障诊断。给出该系统的应用实例,通过对比分析2台相同型号风电机组的齿轮箱振动信号,实现对出现异常状态机组的判断,保障风电机组设备的安全可靠运行。     

变速变桨风力发电机组的桨距控制及载荷优化

讨论了大型变速变桨风电机组在额定风速以上如何减小系统超调量以及降低机组载荷。根据风电机组的强非线性特点,采用基于模糊免疫PID的桨距控制策略,以减小发电机转速波动,改善功率品质。针对风电机组的塔架前后和侧向振动以及传动链扭转振动,提出了桨距、转矩阻尼滤波和加速度反馈等控制方式。通过Bladed外部控制器模块编程并进行仿真,结果表明所提出的控制策略能够改善变桨距控制的动态特性,降低关键部位载荷。     

基于PC104的风电机组状态监测系统设计

为监控机组传动系统运行状态,提高风电场运行管理水平,提出一种多功能风电机组状态监测系统,能够对风电机组传动系统振动进行实时数据采集和监测,监测机舱内部明火及电气短路形成的烟雾,具备视频监控、语音交互及射频识别( RFID)功能.基于PC104总线平台建立多功能硬件系统,完成数据同步采集功能.实时采集的各种数据打包后通过...     

国产风电机组主控系统开发与应用

主控系统是风电机组的控制核心,但其国产自主化程度很低,对外依赖较大,是风电设备最薄弱的环节。在分析风电机组主控系统国产化现状的基础上,介绍了国内首批100%国产化风电机组主控系统——华能睿渥风电可编程逻辑控制器（PLC）系统的设计、开发与应用情况。针对软硬件适配性差、缺少CANopen模块等问题,设计了CPU、FPGA等核心芯片全国产的风电PLC模块,研制出国产CANopen通信模块。经权威第三方测试,该国产化风电机组主控系统功能性能、可靠性指标完全满足风电机组实际需求。经陆上 2 MW、海上5 MW风电机组示范应用以及陆上1.5 MW风电机组批量应用表明,该风电机组主控系统已具备较强的实时性、极高的环境适应性和抗电磁干扰等能力,完全满足各类风电机组应用要求,标志着我国风电机组控制核心实现了完全自主可控。     

变速风力发电机组的变桨控制及载荷优化

针对额定风速以上,如何抑制变速风力发电机组因反馈信号滞后引起的输出功率波动以及机组载荷等控制技术问题进行研究。在研究了传统变桨控制的基础上,提出基于风扰动的前馈补偿控制与传统PID反馈信号相结合的变桨控制策略。通过MATLAB环境下进行仿真研究,结果表明:桨控制策略能够快速使风力机的输出转矩保持在额定转矩附近,减小风机转速波动以及风电机组传动链扭振,从而降低风电机组承受的气动载荷使得系统运行更加平稳。