基于模型的風(fēng)電機組變槳距系統(tǒng)故障預(yù)測的研究.pdf

1、隨著風(fēng)電事業(yè)的迅猛發(fā)展，變槳距風(fēng)機正在逐步取代定槳距風(fēng)機，成為風(fēng)電機組的主流機型。變槳距系統(tǒng)在風(fēng)電機組中起著至關(guān)重要的作用，它根據(jù)風(fēng)速的大小和功率的變化隨時對葉片的槳距角進行調(diào)節(jié)，從而最大化風(fēng)能轉(zhuǎn)換、穩(wěn)定風(fēng)電機組的功率；與此同時，變槳距系統(tǒng)的頻繁微調(diào)也加劇了它的磨損和老化，相對于風(fēng)電機組的其它部件，變槳距系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性大大增加；而且，變槳距系統(tǒng)安裝在距離地面幾十米高的輪轂內(nèi)，內(nèi)部空間十分狹小，從而使得變槳距系統(tǒng)的維修、維護非常困難

2、，加大了人力、物力等的投入成本；更重要的是，若不能及時發(fā)現(xiàn)變槳距系統(tǒng)的故障并采取合理的措施進行處理，將有可能引發(fā)整個風(fēng)力發(fā)電機組發(fā)生災(zāi)難性的事故，故對其進行故障預(yù)測的研究對延長風(fēng)機安全穩(wěn)定運行時間和減少風(fēng)電場運行維修費用具有重要意義。
　　本文提出了基于模型的故障預(yù)測方法對風(fēng)機的電動和液壓變槳距系統(tǒng)進行故障預(yù)測：（1）基于模型的風(fēng)機電動變槳距系統(tǒng)故障預(yù)測。首先根據(jù)電動變槳距系統(tǒng)的控制過程及其結(jié)構(gòu)建立了能反映其動態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型，隨

3、之，建立了風(fēng)機其它關(guān)鍵部件的數(shù)學(xué)模型以構(gòu)成用于電動變槳距系統(tǒng)故障預(yù)測的閉環(huán)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并使之與實際風(fēng)機系統(tǒng)并行運行，形成殘差；隨后采用殘差的均方根(RMS)作為殘差估計函數(shù)對殘差進行處理，提取故障特征，將由噪聲、擾動等因素引起的殘差變化的最大值作為故障預(yù)測的閾值，并考慮系統(tǒng)的延遲和誤警率，實現(xiàn)了電動變槳距機構(gòu)的故障預(yù)測。（2）采用結(jié)合自適應(yīng)閾值的基于模型的故障預(yù)測方法對風(fēng)機液壓變槳距系統(tǒng)進行故障預(yù)測。液壓變槳距系統(tǒng)的工作原理完全不同

4、于電動變槳距系統(tǒng)，而且結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。本文建立了能體現(xiàn)液壓變槳距系統(tǒng)實際動態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型，并使之與根據(jù)故障建模理論建立的系統(tǒng)的故障模型并行運行，隨后采用自適應(yīng)閾值對其進行故障預(yù)測。自適應(yīng)閾值的采用減小了模型誤差及外界環(huán)境因素對風(fēng)電機組液壓變槳距系統(tǒng)故障預(yù)測的干擾，提高了預(yù)測結(jié)果的準確性。
　　在MATLAB實驗平臺上，通過編程實現(xiàn)了以上算法，分別對電動變槳距系統(tǒng)、槳距角傳感器、電液比例方向閥和液壓缸的故障預(yù)測進行了仿真驗證，并取得