为了在不停机的前提下,安全可靠地对齿轮箱进行故障检测,并实现风力发电机在齿轮箱故障工况下的容错控制运行,提出一种基于标准数据采集与监视控制(SCADA)数据协同的风力机故障检测与控制方案。介绍了风力发电机的系统模型与SCADA解决方案框架,通过回归建模、异常分析和集成学习对风力发电机系统进行故障检测并获得健康指标;借助模糊逻辑控制对风力发电机的输出功率进行降额控制,从而实现风力发电机在齿轮箱故障工况下的容错控制运行,最后进行仿真实验,并将仿真结果与一个实际运行的2 MW风力发电机系统进行对比。实验结果表明该故障检测与容错控制方案可以有效地对齿轮箱进行故障检测,并在存在故障时适当对风力发电机的输出功率进行降额控制,从而降低叶片和塔架承受的应力,并有效降低了齿轮箱轴承和润滑油的温度。

传统风力发电机对于系统故障的解决方案是有限和预先确定的,而具有大量传感器数据的故障预测诊断可以有效预防可能发生的系统故障,从而降低设备维护成本。为此,提出一种基于DBSCAN-ML的风力发电机故障诊断策略。基于密度的应用噪声算法空间聚类(DBSCAN)从正常状态数据中分类出异常状态的风力机数据,然后采用决策树和随机森林算法2种机器学习(ML)算法构建预测模型,最后使用K折交叉验证进行测试。通过广西31台风力发电机组数据对此故障诊断方案进行案例验证。结果表明DBSCAN算法可以有效分离异常状态数据,且决策树预测模型和随机森林模型可以分别获得92.7%和92.1%的准确率,通过数据挖掘和建模可以检测风力发电机组的故障,并可以预测部件的维护需求。

为了提高风力发电机机舱罩装配平台双液压缸同步控制系统的同步精度,分析了阀控缸位置控制的数学模型,并设计了一种基于模糊自适应PID的双液压缸位置同步控制系统。运用MATLAB仿真软件,将模糊自适应PID控制器应用于液压同步控制系统中。结果表明,使用模糊PID控制器的控制系统能够减小由外负载差异引起的液压缸位置同步误差,提高装配平台的运动精度。

为实现液压型风力发电机在低风速下的恒转速控制,以大功率的低速大扭矩径向柱塞泵代替传统的定量泵,分析风力发电机在低风速下的性能。基于液压型风力发电机组的工作原理,建立定量泵-变量马达主传动系统数学模型,采用PID算法闭环调速控制的方法实现变量马达恒转速输出。仿真实验结果表明,在低转速下定量泵的负载和输入转速变化,对变量马达恒定输出转速的影响不明显。在定量泵转速输入出现波动和负载发生变化的情况下,采用PID算法闭环调速控制的方法,能够实现变量马达在低风速下的恒转速输出。

为探究风沙环境下前缘受损风力发电机叶片的载荷变化,基于有限元法对受损叶片进行数值模拟,研究不同载荷、不同冲蚀程度以及不同材料对叶片的应力、位移、固有频率的影响。结果表明:当冲蚀程度在0 mm×0 mm至1 mm×1 mm之间,冲蚀的深度和厚度对叶片应力的影响较小;叶片材料密度增大,风轮的转速增高,对叶片的应力影响较大;提高风速虽然使叶片气动载荷增大,叶片整体应力增大,但是应力趋势变化不明显;冲蚀程度增大对叶片位移影响较小;提高风速或者提高风轮转速会使叶尖最大位移增大,同时材料密度大的叶片位移更大;在叶片的前3阶模态分析中,冲蚀程度对叶片影响极小,在第8阶模态中,随着冲蚀程度增大,叶片的固有频率逐渐减小。

基于有限元法对某MW级风机主传动系统连接螺栓静强度和疲劳强度分析方法进行研究。将传动链系统的力学模型进行简化,建立传动链系统的有限元模型。根据GL规范对螺栓进行静强度和疲劳强度计算,充分考虑外载荷分量对螺栓受力影响的灵敏度差异性,并根据计算结果分析传动链连接螺栓受力特性及外载荷对螺栓强度计算的影响。研究结果对风电系统连接螺栓强度的精确计算提供了参考。

针对风力发电机变转速工况,采用集中质量参数法建立了变速风电行星齿轮传动系统的动力学模型,通过傅里叶级数将时变啮合刚度转化为啮合频率的函数形式,根据仿真的线性升速曲线,分析了变转速对齿轮副时变啮合刚度的影响,并利用龙格库塔法求得了传动系统中各齿轮的动态响应.在此基础上,对风电齿轮箱试验台升速过程测试信号进行分析,验证了所建变转速风电行星齿轮传动系统动力学模型的有效性.

针对目前金风科技1.5MW永磁直驱风力发电机装配中的BT轴承冷冻安装的工艺进行分析,阐述了该工艺存在的质量隐患.并提出一种新的轴承加热安装工艺,彻底解决了现有工艺带来的质量问题,同时提高了作业效率.

1风力发电机对储能的迫切要求 由于风的随机性导致风力机输入功率的随机波动为了平抑这种波动现代风力机都采用变桨控制的方法。但是由于变桨控制系统的被控对象—叶片的惯性很大因此变桨控制只能平抑慢变的风速波动对于阵风是来不及调节的。况且即使液压变桨系统有足够快的动态也不宜用于叶片的快速调节因为叶片会产生强烈的扭振大大缩短叶片的寿命。

兆瓦级大型风力发电机的偏航系统通常采用电机驱动但是偏航速度和电机速度相差较大造成减速机的尺寸大、质量大、安装维护比较复杂;另外还存在偏航电机启动电流大、偏航负载变化频繁、偏航位置不易精确控制的问题.针对以上问题提出液压马达的比例系统控制方案建立了液压马达的数学模型利用A M E S im 软件对液压马达的启动、工作过程中转动惯量、负载扭矩、阻尼系数进行研究;采用阶跃信号对液压马达进行仿真对仿真结果进行分析验证理论的合理性和可行性.结果表明：液压控制方案在降低偏航减速比、减轻减速机尺寸和质量、提高偏航位置控制精度方面具有独特的优势.