基于滑模观测器的模块化多电平换流器鲁棒故障重构研究

发布时间：2021-07-20 19:53

　　模块化多电平换流器（MMC）是柔性直流输电系统里一种新型的灵活输电形式,广泛应用于柔性直流输电工程和其它中高压技术领域。MMC是由大量子模块级联而成,一旦发生故障,会严重威胁MMC系统的运行和设备安全,所以对MMC系统的状态进行实时监测显得尤为重要。故障重构技术能够检测和分离故障,并能实现对故障的估计,其应用于MMC系统的故障研究是非常有意义的。本文研究了基于滑模观测器的模块化多电平换流器鲁棒故障重构,主要工作总结如下:首先,根据单相MMC等效电路的运行原理,利用基尔霍夫定律得出的电压电流关系方程,分别建立了传感器故障重构和执行器与传感器同时故障重构的状态空间系统模型。其次,针对MMC中出现的传感器故障以及干扰等不确定性系统,提出了基于滑模观测器的鲁棒故障重构诊断方法。通过引入滤波器将传感器故障转化为执行器故障的增广状态空间系统,根据增广系统滑模观测器的设计条件以及Lyapunov稳定性分析,用等价输出控制维持滑模运动的思想对传感器故障重构形式进行设计,结合线性矩阵不等式的方法设计观测器增益并优化求解,仿真结果验证了传感器鲁棒故障重构方法的有效性。最后,针对MMC中同时出现执行器故障、... 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 故障诊断方法的研究现状
    1.3 故障重构方法的研究现状
    1.4 本文的主要工作
第2章 模块化多电平换流器故障重构基础知识
    2.1 基于滑模观测器的线性系统故障重构
        2.1.1 问题描述
        2.1.2 观测器的设计
        2.1.3 执行器故障重构
    2.2 基于线性矩阵不等式的滑模观测器设计方法
        2.2.1 线性矩阵不等式
        2.2.2 基于LMI设计的问题描述
        2.2.3 基于LMI滑模观测器设计的实现
    2.3 基于状态空间形式的模块化多电平换流器数学模型
        2.3.1 模块化多电平换流器的数学模型
        2.3.2 模块化多电平换流器的状态空间模型的建立
    2.4 本章小结
第3章 基于滑模观测器的MMC传感器鲁棒故障重构
    3.1 问题描述
    3.2 滑模观测器的设计
    3.3 传感器鲁棒故障重构
    3.4 仿真分析
    3.5 本章小结
第4章 基于滑模观测器的MMC执行器和传感器鲁棒故障重构
    4.1 问题描述
    4.2 滑模观测器的设计
    4.3 执行器和传感器鲁棒故障重构
    4.4 仿真分析
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]不平衡状态下MMC双回路环流抑制策略[J]. 张臣,叶华,韦凌霄,王春义.  电工技术学报. 2019(09)
[2]基于混合模块化多电平变换器的中压变频器设计[J]. 刘韵,高长璧.  电力电容器与无功补偿. 2018(02)
[3]模块化多电平换流器电容电压的滑模观测器研究[J]. 杨晨,孙浩宁,孙运全,刘旭,刘恩杰.  电子器件. 2018(01)
[4]基于滑模观测器的MMC IGBT开路故障诊断[J]. 柏同杨,汪飞,吴春华,郭慧.  电子测量技术. 2017(11)
[5]自适应广义滑模观测器之状态估计和故障重构[J]. 穆凌霞,余翔,李平,王新民.  控制理论与应用. 2017(04)
[6]模块化多电平换流器的子模块开路故障检测方法[J]. 李翠,刘振兴,柴利,徐波,张波涛.  中国电机工程学报. 2017(23)
[7]一种基于扩展卡尔曼滤波算法的MMC系统故障诊断策略[J]. 殷实,谭国俊.  电工技术学报. 2016(19)
[8]基于鲁棒自适应滑模观测器的多故障重构[J]. 刘聪,李颖晖,吴辰,袁国强.  控制与决策. 2016(07)
[9]三相电源整流器系统故障诊断仿真研究[J]. 王新,郭石凯,杨俊起.  计算机仿真. 2016(05)
[10]Yalmip优化工具箱及其在控制理论中的应用[J]. 戴江涛.  江西科学. 2015(06)



本文编号：3293481