雙饋?zhàn)兞髌鳈z測系統(tǒng)故障診斷與容錯(cuò)控制研究.pdf

1、在可再生能源利用技術(shù)中，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是一種具有發(fā)展前景且相當(dāng)成熟的技術(shù)。經(jīng)過多年快速發(fā)展，全球風(fēng)電行業(yè)進(jìn)入平穩(wěn)增長階段，而海上風(fēng)電場規(guī)模不斷擴(kuò)大。隨著我國風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大及海上風(fēng)電場的發(fā)展，對(duì)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的可靠性有了更高的要求。因此本文針對(duì)應(yīng)用最廣泛的雙饋風(fēng)電機(jī)組從提高其安全性和可靠性方面入手，對(duì)雙饋電機(jī)定轉(zhuǎn)子電流檢測系統(tǒng)故障診斷、轉(zhuǎn)速檢測系統(tǒng)故障診斷及故障后系統(tǒng)容錯(cuò)控制三方面進(jìn)行研究。
　　雙饋電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般在連續(xù)時(shí)間域內(nèi)

2、進(jìn)行，而在實(shí)際應(yīng)用中都在離散時(shí)間域?qū)崿F(xiàn)。本文根據(jù)雙饋電機(jī)T型等效電路推導(dǎo)了其數(shù)學(xué)模型，并據(jù)此推導(dǎo)出以定轉(zhuǎn)子電流為狀態(tài)變量的連續(xù)時(shí)間狀態(tài)方程并將其離散化得到離散時(shí)間狀態(tài)方程，對(duì)離散化誤差進(jìn)行了分析。從雙饋電機(jī)極點(diǎn)分布角度并結(jié)合電流控制器對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行分析，并分析了系統(tǒng)的可觀性，為電流觀測器的設(shè)計(jì)提供理論支持。
　　電流檢測系統(tǒng)的可靠工作對(duì)雙饋?zhàn)兞髌鞣€(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。本文建立了雙饋電機(jī)定轉(zhuǎn)子電流降階觀測器，并提出基于電流預(yù)測的電流檢

3、測系統(tǒng)故障診斷方案。通過極點(diǎn)配置使電流降階觀測器快速穩(wěn)定地跟蹤實(shí)際電流，實(shí)現(xiàn)電流信號(hào)的冗余并使用觀測值實(shí)現(xiàn)故障后系統(tǒng)重構(gòu)；基于電流預(yù)測的故障診斷方案能夠快速診斷出故障信號(hào)，理論上最少只需要一個(gè)控制周期，且故障診斷方案不受功率波動(dòng)、電網(wǎng)故障等的影響。研究結(jié)果表明，通過故障自診斷及容錯(cuò)控制，使功率變流器在部分檢測信號(hào)故障情況下保持并網(wǎng)可控運(yùn)行，可以有效的提高系統(tǒng)的可靠性。
　　轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測系統(tǒng)的可靠工作同樣重要。在轉(zhuǎn)子電流降階觀測器的

4、基礎(chǔ)上利用模型參考自適應(yīng)理論，建立了轉(zhuǎn)速自適應(yīng)觀測器，能夠準(zhǔn)確快速觀測出電機(jī)轉(zhuǎn)速。同時(shí)設(shè)計(jì)一種速度檢測系統(tǒng)故障診斷方案，能夠快速診斷出轉(zhuǎn)速故障信號(hào)，使用轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)子位置角觀測值實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)控制。研究表明所提方案能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)速檢測系統(tǒng)故障后系統(tǒng)可控運(yùn)行，對(duì)提高系統(tǒng)可靠性有重要意義。
　　由于電流及轉(zhuǎn)速觀測器運(yùn)算量較大，設(shè)計(jì)并制作了基于TMS320F28335的雙饋風(fēng)電變流器控制器，完成雙饋風(fēng)電模擬機(jī)組的并網(wǎng)運(yùn)行并對(duì)所提電流和轉(zhuǎn)速觀測器及故障