基于鍵合圖的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)建模及故障診斷.pdf

1、風(fēng)能是當(dāng)前最重要的清潔能源，為了能夠充分利用風(fēng)能，風(fēng)機不得不向著大型化的方向發(fā)展，與之相應(yīng)，系統(tǒng)的復(fù)雜度和故障率也越來越高。為了提高風(fēng)機的運行可靠性，降低維護費用，減少故障停機時間，需對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進行有效的故障診斷。由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是一個多能域的復(fù)雜系統(tǒng)，采用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模方法往往不能夠表示系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)，分析起來不夠直觀，而且難以得到一個統(tǒng)一的全局模型，因此不能用統(tǒng)一的方法對整個系統(tǒng)進行故障診斷。鍵合圖作為一種多能域統(tǒng)一的建模方法，

2、不僅能夠用統(tǒng)一的系統(tǒng)性的方法建立多能域復(fù)雜系統(tǒng)的模型，而且能夠表示系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)的分析更直觀。因此，本文以鍵合圖為基礎(chǔ)研究了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)建模及故障診斷。
　　首先，為了以系統(tǒng)有序的方法對系統(tǒng)的元件進行故障診斷，本文提出了一種基于時間因果圖的鍵合圖故障診斷方法。該方法以鍵合圖的結(jié)點方程所推導(dǎo)的解析冗余式為基礎(chǔ)進行故障檢測和隔離。為了能夠系統(tǒng)地得到盡量多的解析冗余式，提高故障的可隔離性，該方法首先由鍵合圖模型導(dǎo)出時間因果圖，然

3、后由時間因果圖導(dǎo)出變量關(guān)系圖，最后由變量關(guān)系圖消除鍵合圖結(jié)點方程中的未知變量得到解析冗余式。在消除方程中未知變量的過程中采用了因果路徑的前向和后向傳播方法，因此能夠充分利用各元件之間的因果關(guān)系，從而在給定傳感器的條件下得到更多不同形式的解析冗余式。由于鍵合圖具有多能域統(tǒng)一建模的特性，因此該方法適用于各種系統(tǒng)。
　　其次，建立了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中風(fēng)輪轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、傳動鏈系統(tǒng)、功率變換器和發(fā)電機的鍵合圖模型，根據(jù)所建模型，采用基于時間因果圖的