基于小波和支持向量機的雙饋風(fēng)電變流器開路故障診斷

【摘要】：隨著風(fēng)電場裝機容量逐年上升,風(fēng)電機組的設(shè)計、制造已經(jīng)不是難題,而這些風(fēng)電設(shè)備在運行一段時間后,其故障后的維護與檢修就成為不可避免的問題。在目前已有的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中,雙饋風(fēng)力發(fā)電機組應(yīng)用最為廣泛,相對于一臺風(fēng)力發(fā)電機組中的發(fā)電機和其他機械部件而言,風(fēng)電變流器是可靠性相對較差的環(huán)節(jié)之一。變流器中的功率器件在工作期間要不斷受到溫度的變化以及周圍環(huán)境的影響,極易導(dǎo)致變流器發(fā)生故障。一旦變流器中的任何一個功率開關(guān)發(fā)生故障,整個風(fēng)電機組將可能遭受嚴重損壞或?qū)е峦C,因此,針對雙饋風(fēng)電變流器的故障診斷具有十分重要的意義。 首先,針對實驗室已有的雙饋電機系統(tǒng)建立了雙饋電機和雙PWM變流器數(shù)學(xué)模型,在建立模型和分析控制方案的基礎(chǔ)上,利用Matlab/Simulink軟件搭建了雙饋風(fēng)電機組的軟件仿真平臺,并模擬了轉(zhuǎn)子側(cè)變流器單開關(guān)的開路故障以獲取故障數(shù)據(jù)。仿真結(jié)果證明搭建的雙饋風(fēng)電系統(tǒng)在正常情況下能實現(xiàn)穩(wěn)定運行,且在故障狀態(tài)下能很好的模擬開路故障,為后續(xù)的故障診斷研究奠定了基礎(chǔ)。 其次,針對FFT變換只能反映信號頻域全局信息而無法表征時域局部異常信息的問題,提出了一種利用小波變換對雙饋風(fēng)電轉(zhuǎn)子側(cè)變流器三相電流波形進行特征提取的方法,提取了轉(zhuǎn)子側(cè)變流器三相電流的低頻能量值作為運行狀態(tài)特征向量,仿真結(jié)果表明所提取的特征具有良好的正常、異常狀態(tài)可分性,能很好的用于轉(zhuǎn)子側(cè)變流器開路故障分類識別。 最后,針對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行故障診斷的訓(xùn)練時間長且網(wǎng)絡(luò)設(shè)計復(fù)雜的問題,提出了一種基于小波和支持向量機的雙饋風(fēng)電轉(zhuǎn)子側(cè)變流器開路故障診斷方法。將小波變換所提取的特征向量通過訓(xùn)練好的支持向量機進行故障診斷。仿真結(jié)果表明,所提方法不但提高了診斷的快速性而且提高了分類識別準(zhǔn)確率。圖27幅,表12個,參考文獻69 【關(guān)鍵詞】：雙饋風(fēng)電系統(tǒng) 雙PWM變流器 開關(guān)故障 小波分析 支持向量機
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 論文研究背景與意義9
• 1.2 故障診斷的研究現(xiàn)狀9-13
• 1.3 風(fēng)電系統(tǒng)變流器開路故障診斷的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 本文研究內(nèi)容14-16
• 2 雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)建模16-28
• 2.1 雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的組成及運行原理16-18
• 2.1.1 雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的組成16-17
• 2.1.2 雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的運行原理17-18
• 2.2 雙饋電機的數(shù)學(xué)模型18-23
• 2.2.1 坐標(biāo)變換18-20
• 2.2.2 三相靜止坐標(biāo)下雙饋電機的數(shù)學(xué)模型20-22
• 2.2.3 兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下雙饋電機的數(shù)學(xué)模型22-23
• 2.3 雙PWM變流器的數(shù)學(xué)模型23-24
• 2.3.1 轉(zhuǎn)子側(cè)PWM變流器的數(shù)學(xué)模型23-24
• 2.3.2 中間直流環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)模型24
• 2.4 雙饋系統(tǒng)仿真分析24-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 3 基于小波變換的轉(zhuǎn)子側(cè)變流器開路故障特征提取28-47
• 3.1 轉(zhuǎn)子側(cè)變流器開路故障的影響28-29
• 3.2 基于FFT的故障檢測方法29-31
• 3.2.1 FFT基本理論29-31
• 3.2.2 基于FFT的故障檢測31
• 3.3 基于小波變換的故障特征提取31-39
• 3.3.1 小波變換的基本原理31-36
• 3.3.2 基于小波變換的故障特征提取36-39
• 3.4 仿真與分析39-46
• 3.4.1 轉(zhuǎn)子側(cè)變流器開路故障仿真39-41
• 3.4.2 基于FFT的故障檢測方法的仿真41-43
• 3.4.3 基于小波變換的故障特征提取方法的仿真43-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 4 基于SVM的轉(zhuǎn)子側(cè)變流器開路故障診斷47-57
• 4.1 支持向量機分類原理47-54
• 4.1.1 統(tǒng)計學(xué)習(xí)的基本理論47-49
• 4.1.2 支持向量機原理49-53
• 4.1.3 支持向量機的分類步驟53-54
• 4.2 基于小波和SVM的轉(zhuǎn)子側(cè)變流器開路故障診斷54
• 4.3 仿真與分析54-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 5 總結(jié)與展望57-59
• 5.1 全文總結(jié)57
• 5.2 研究展望57-59
• 參考文獻59-64
• 攻讀學(xué)位期間主要的研究成果64-65
• 致謝65

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