偏航角速度残差和偏航电机电流残差会突然增大，随着偏航系统模型的运行，偏航角速度和偏航电机电流不断减小直至偏航过程结束降为零，因而残差也在不断减小。图中，电流残差均值和偏航角速度残差均值在时越过阈值，表明系统发生故障，而后残差会重新回归行故障诊断。文献则利用非线性状态估计方法，建立变桨控制系统模型，通过观测向量与正常变桨模型的偏差实现对变浆系统的故障识别。文献设计基于电流的观测器和自适应阈值，对直驱式风电机组变流器进行故障检测，并利用电流均值进行故障定位。文献根据双馈风电系统模型，建立转子电流的状态观测器，并据此实现转子变流器的故障检测。风电机组偏航系统基于模型的故障检测方法探究电机论文。图正常情况下仿真结果图偏航系统传动机构卡死故障偏航系统发生传动卡死，即偏航过程中传动机构卡死而导致偏航电机不再转动，仿真结果如图所示。偏航系统发生传动机构卡死故障，由于惯性原因，偏航角速度和偏航电机转速不可能在瞬间变为零，而是经过段时间逐渐降为零。由于传动部分卡死无法转动，偏航果验证偏航系统故障检测残差电机风电机组引言风电机组长期运行于恶劣的自然环境中，极端气候条件给风电机组各部件造成不可避免的损伤，导致其故障频发，。近年来，随着风电机组单机容量的不断增加及结构越来越复杂，故障率明显上升。据相关数据分析显示风电机组的传动系统变浆系统电气系统偏航系统等均为故障高发部位。旦发生故障，机组将进行计划外停机检修，轻则降低发电量，重则更换零部件增加维修费用，严重影响风电场的经济效益，。故风电机组故障诊断虽引起业界众学者的重视，但现阶段针对风电机组偏航系统故障检测的研究还相对较少。故障检测方法般分为类基于数据的故障检测方法和基于模型的故障检测方法。目前，对于偏航系统故障检测的研究大多集中在基于数据的故障检测方法方面风电机组偏航系统基于模型的故障检测方法探究电机论文进行控制。传动系统动态模型传动系统的作用是实现偏航电机到机舱的减速转动，般采用齿轮传动。传动系统的数学模型为公式式中，偏航电机转动惯量偏航电机角速度电机作用于传动轴的力矩机舱转动惯量机舱转动角速度传动轴驱动负载力矩机舱转动时的阻力矩偏航传动机构的传动比。实际搭建模型过程中，由于偏航电机转速和机舱转速之间存在传动比的关系，因而可以借助传动比，用模拟。传感器模型传感器模型般可视为个典型的阶惯性环节，可简化为传递函数模型，即公式式中，传感器反馈系数反馈滤波时间常数。偏航系统模型中采用个传感器，分别模拟风向仪传感器机舱位臵传感器和偏航角速度传感器。基于模型的偏航系统故障检测基于模型为定子电感，式可化简为公式永磁同步电机控制包括转速环和电流环，其中电流环采用滞环电流控制瞬态电流输出的方法，能够快速稳定的调节电机转速，有良好的鲁棒性，而转速环采用传统控制器对电机进行控制。传动系统动态模型传动系统的作用是实现偏航电机到机舱的减速转动，般采用齿轮传动。传动系统的数学模型为公式式中，偏航电机转动惯量偏航电机角速度电机作用于传动轴的力矩机舱转动惯量机舱转动角速度传动轴驱动负载力矩机舱转动时的阻力矩偏航传动机构的传动比。实际搭建模型过程中，由于偏航电机转速和机舱转速之间存在传动比的关系，因而可以借助传动比，用模拟。显然，当系统无故障时，残差均值接近于，反取故障信息进行故障检测。或是对现有算法加以优化改进，提高对偏航故障检测的有效性和可靠性。基于数据的故障检测方法虽然避免了复杂耗时的建模过程，能够快速检测出故障，但易受系统运行的影响。在系统发生扰动或运行状态发生改变时，可能会造成误报警。而基于模型的故障检测方法能充分利用系统内部的深层信息，有效反映物理系统故障的本质特征。基于模型的故障检测方法已在风电机组其他部件的故障检测中得以实现。文献通过建立风电机组液压变桨距系统的状态空间模型及其状态观测器，设计自适应阈值，利用残差均方根进行故障诊断。文献则利用非线性状态估计方法，建立变桨控制系统模型，通过观测向量与正常变桨模型的偏差实现对变浆系统的故障识别。文献设计基于电流的观测器和自适应阈值，摘要提出基于模型的风电机组偏航系统故障检测方法。首先以永磁同步电机作为偏航驱动电机，建立包含电流环转速环和位臵环的闭环偏航伺服系统的动态模型然后将实际偏航系统的传感器采集量与所建模型对应状态量的输出进行比较得到残差，并将相应状态变量的残差作为故障检测变量接着利用过程统计控制理论定义阈值作为偏航系统故障检测的判定准则最后通过仿真平台模拟种典型故障偏航系统传动机构卡死驱动电机故障和传感器故障。仿真结果验证所提方法的有效性。关键词仿真结果验证偏航系统故障检测残差电机风电机组引言风电机组长期运行于恶劣的自然环境中，极端气候条件给风电机组各部件造成不可避免的损伤，导致其故障频发，。近年来，随着风电机时，充分利用系统内部的深层信息，反映物理系统故障的本质特征。偏航角速度和偏航电机电流的故障特征明显，便于利用其进行故障检测，及时排查故障，降低风电场的损失。利用输出变量残差均值作为故障检测变量，用残差均值和方差进行阈值设计，方法简便有效，能够快速检测出故障，避免复杂的识别计算过程。偏航系统是个由控制指令确定的复杂动态系统，而且组成结构复杂涉及环节较多。为了能够实现每个环节的故障和异常检测，下步需研究建立更加细化的模型，完成多种故障类型的检测。参考文献李辉，胡姚刚，杨超，等并网风电机组运行状态的物元评估方法电力系统自动化，张镇，关书强风电机组故障统计分析研究风能，张海涛，高锦宏，吴国新，等蚁群优化算法在风电偏航故障检测中的应用可再流残差均值和偏航角速度残差均值在时越过阈值，表明系统发生故障，而后残差会重新回归至阈值范围内，与分析相符。图传动卡死故障仿真结果图偏航驱动电机故障偏航驱动电机发生故障，即电机内部出现问题导致电机毁坏停机，进而使偏航系统无法完成偏航指令，仿真结果如图所示。通过偏航电机相供电电压突变为单相来模拟电机缺相故障。电机缺相运行后，导致电机烧毁而不能正常使用，电机处于停机状态，输出转矩电流电压等均为零，故无法带动传动机构进行偏航操作。图中，当时偏航电机发生故障而停机，偏航角速度，偏航电机转速和偏航电机电流均变为零，机舱旋转角度将保持故障前所转动的角度不再发生变化。由于偏航系统模型正常运行，偏航角速度残差和偏航电机电流残差会突然增大，随着考虑电缆缠绕问题。因自然风的随机性，风向处于时刻变化中。由于风轮及偏航机构具有滞后性，偏航系统不能对高频风向做出快速有效的反应。为减小磨损保证风力机寿命，般设定个偏航误差角。当风速小于时约为，当风速大于时约为。当时，即偏航角未超过偏航误差角，控制系统不发送偏航指令，偏航系统不动作当时，控制系统发出偏航指令，偏航电机启动，输出机械转矩带动传动机构使机舱开始旋转，机舱旋转至迎风位臵停止，完成偏航过程。故偏航系统可视为个输入量为离散数据的位臵伺服系统。风电机组偏航系统基于模型的故障检测方法探究电机论文。图正常情况下仿真结果图偏航系统传动机构卡死故障偏航系统发生传动卡死，即偏航过程中传动机构毛永梅，彭涛，韩华，等基于观测器的双馈风电机变流器开关管开路故障检测计算机辅助工程，刘其辉，贺益康，赵仁德变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制电力系统自动化，牛山泉风能技术北京科学出版社，王伟，程明，张邦富，等电流滞环型永磁同步电机驱动系统的相电流传感器容错控制中国电机工程学报，金长生风力发电机偏航控制系统的研究大连大连理工大学，赵洪山，董叶叶，宋鹏，邓春基于模型的风电机组偏航系统故障检测方法太阳能学报，基金国家科技支撑计划项目。当为，即风轮处于迎风状态时，风轮捕获的风功率达最大，转换成的机械功率也达最大。随着的增大，风轮捕获的风功率逐渐减小，当增大至时，风轮处于风电机组偏航系统基于模型的故障检测方法探究电机论文生能源，赵洪山，张健平，王桂兰，等基于状态估计的风电机组液压变桨距系统故障检测电力系统自动化，尹诗，余忠源，孟凯峰，等基于非线性状态估计的风电机组变桨控制系统故障识别中国电机工程学报，增刊毛永梅，彭涛，韩华，等基于观测器的双馈风电机变流器开关管开路故障检测计算机辅助工程，刘其辉，贺益康，赵仁德变速恒频风力发电系统最大风能追踪控制电力系统自动化，牛山泉风能技术北京科学出版社，王伟，程明，张邦富，等电流滞环型永磁同步电机驱动系统的相电流传感器容错控制中国电机工程学报，金长生风力发电机偏航控制系统的研究大连大连理工大学，赵洪山，董叶叶，宋鹏，邓春基于模型的风电机组偏航系统故障检测方法太阳能学报，基金国家科技支撑计划项目偏航角速度和偏航电机转速受到干扰，不能随偏航过程不断减小，无法正常进行偏航操作，机舱持续旋转而错过迎风位臵。由于偏航系统模型处于正常运行状态，残差在故障时发生明显变化。图中，电流残差均值和偏航角速度残差均值在时开始越过阈值，且随机频繁波动，说明系统发生故障。图传感器故障仿真图结论本文提出种基于模型的偏航系统故障检测方法。分别建立偏航伺服系统各部分的数学模型，模拟实际偏航系统。利用所建模型与实际系统并行运行所得的残差均值，确定故障检测阈值，对偏航系统故障进行检测。此外，分别模拟偏航系统传动机构卡死故障偏航驱动电机故障和传感器故障种典型故障来验证该方法的有效性。根据仿真实验结果得到以下结论基于模型的故障检测方法能够在偏航系统发生故障偏航角速度残差均值在时开始越过阈值，且随机频繁波动，说明系统发生故障。图