风力发电机电流检测与谐波分析技术研究

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近年来我国风电行业蓬勃发展,新能源风力发电机设备遍布祖国大江南北。但由于其工作环境恶劣使得设备的故障频发,因此对风力发电机的故障诊断与排查工作受到行业的广泛关注。本文针对双馈式风力发电机出现的典型故障,提出了一种基于风力发电机三相定子电流的故障诊断方法。该方法研究的对象为三相定子端产生的电流信号,旨在通过对电流信号进行软硬件处理与时频域分析,能够准确找到双馈式风力发电机电流信号中的谐波分量,从而做出故障识别。本论文的主要研究内容如下:1.针对微弱故障特征被50Hz基频淹没的问题,从硬件和软件方向同时入手,分别介绍了基于拍振信号与基于移相器的两种硬件抵消基频方法和一种基于最小识别理论算法的软件抵消基频方法;2.针对硬件抵消基频方法分别设计了对应的硬件电路,具体包括电流传感器的选型、设计基于LMF100的程控八阶巴特沃斯高通与低通滤波器、50Hz带通滤波器、减法器、移相器、二阶低通滤波器、二阶高通滤波器、过零比较器、放大电路等;3.风力发电机定子端产生的电流大小一般为1000A以上的大电流,因此为了保证实验的严谨性与所研究电流信号的真实性,设计与制作了1500A大电流发生器试验台;4.使用Visual Basic6.0开发平台设计风力发电机电流信号谐波分析软件系统,系统功能的主体为基于最小识别理论算法对信号中的基频成分进行估算拟合作差处理,同时还配备了信号的时频域分析以及信号的的实时滚动分析等功能,此外还实现了外设电流信号采集模块的程序控制和外设PWM模块的程序控制;5.分别采集纯电阻电炉子、砂轮机、大电流发生器以及风力发电机塔下产生的电流信号进行实验验证,实验结果表明本文提出的方法对于基频的抑制效果能达到95%以上,并且能够找到电流信号中的其他谐波分量,为接下来的故障诊断提供了有力支撑。
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