雙饋變流器檢測系統(tǒng)故障診斷與容錯控制研究.pdf

1、在可再生能源利用技術(shù)中，風力發(fā)電技術(shù)是一種具有發(fā)展前景且相當成熟的技術(shù)。經(jīng)過多年快速發(fā)展，全球風電行業(yè)進入平穩(wěn)增長階段，而海上風電場規(guī)模不斷擴大。隨著我國風電并網(wǎng)規(guī)模擴大及海上風電場的發(fā)展，對風力發(fā)電技術(shù)的可靠性有了更高的要求。因此本文針對應用最廣泛的雙饋風電機組從提高其安全性和可靠性方面入手，對雙饋電機定轉(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)容錯控制三方面進行研究。
　　雙饋電機控制系統(tǒng)設計一般在連續(xù)時間域內(nèi)

2、進行，而在實際應用中都在離散時間域?qū)崿F(xiàn)。本文根據(jù)雙饋電機T型等效電路推導了其數(shù)學模型，并據(jù)此推導出以定轉(zhuǎn)子電流為狀態(tài)變量的連續(xù)時間狀態(tài)方程并將其離散化得到離散時間狀態(tài)方程，對離散化誤差進行了分析。從雙饋電機極點分布角度并結(jié)合電流控制器對系統(tǒng)穩(wěn)定性進行分析，并分析了系統(tǒng)的可觀性，為電流觀測器的設計提供理論支持。
　　電流檢測系統(tǒng)的可靠工作對雙饋變流器穩(wěn)定運行至關(guān)重要。本文建立了雙饋電機定轉(zhuǎn)子電流降階觀測器，并提出基于電流預測的電流檢

3、測系統(tǒng)故障診斷方案。通過極點配置使電流降階觀測器快速穩(wěn)定地跟蹤實際電流，實現(xiàn)電流信號的冗余并使用觀測值實現(xiàn)故障后系統(tǒng)重構(gòu)；基于電流預測的故障診斷方案能夠快速診斷出故障信號，理論上最少只需要一個控制周期，且故障診斷方案不受功率波動、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控制，使功率變流器在部分檢測信號故障情況下保持并網(wǎng)可控運行，可以有效的提高系統(tǒng)的可靠性。
　　轉(zhuǎn)速信號檢測系統(tǒng)的可靠工作同樣重要。在轉(zhuǎn)子電流降階觀測器的

4、基礎上利用模型參考自適應理論，建立了轉(zhuǎn)速自適應觀測器，能夠準確快速觀測出電機轉(zhuǎn)速。同時設計一種速度檢測系統(tǒng)故障診斷方案，能夠快速診斷出轉(zhuǎn)速故障信號，使用轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)子位置角觀測值實現(xiàn)容錯控制。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)可控運行，對提高系統(tǒng)可靠性有重要意義。
　　由于電流及轉(zhuǎn)速觀測器運算量較大，設計并制作了基于TMS320F28335的雙饋風電變流器控制器，完成雙饋風電模擬機組的并網(wǎng)運行并對所提電流和轉(zhuǎn)速觀測器及故障