基于观测器的双馈风力发电系统容错控制

发布时间：2024-03-09 00:30

　　本文针对基于双馈感应发电机(DFIG)的风力发电系统(WECS)在传感器故障下的运行,基于观测器设计了四种容错控制(FTC)策略。主要工作可以总结为以下几个方面:一、提出了一种基于卡尔曼滤波器的容错控制(KFFTC)策略。基于定子电压、定子电流和转子电流的独立动态模型,并行设计了六个卡尔曼滤波器(KF),在测量噪声的环境下估计电压和电流分量。利用电压和电流卡尔曼滤波器输出的估计值和真实的传感器测量值计算出残差指标,设计故障检测和识别(FDI)逻辑对传感器故障进行实时诊断,判断出具体发生故障的传感器。基于故障诊断的结果,利用冗余的卡尔曼滤波器的电压或者电流估计值,代替发生故障的传感器的测量值,在故障期间对控制系统进行重置。在并网的双馈风力发电系统得到的仿真结果表明,提出的KFFTC策略能够准确地检测出传感器故障和识别出故障的传感器,确保双馈风力发电系统在定子电压、定子电流和转子电流传感器故障下的容错运行。二、提出了一种改进的容错控制(IFTC)策略。首先,提出新的定子电流环矢量控制(SVC)策略,通过调节定子电流分量实现双馈风力发电系统的有功和无功功率的解耦控制,而无需使用转子电流传感器...

【文章页数】：121 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 双馈风力发电系统控制研究现状
        1.2.2 观测器理论研究现状
        1.2.3 故障诊断与容错控制研究现状
        1.2.4 双馈风力发电系统容错控制研究现状
    1.3 本文的主要工作及各章节内容安排
第二章 双馈风力发电系统建模与控制
    2.1 引言
    2.2 系统结构
    2.3 数学模型
        2.3.1 风机模型
        2.3.2 电机模型
        2.3.3 传动模型
    2.4 控制策略
    2.5 参数设置
    2.6 本章小节
第三章 基于卡尔曼滤波器的双馈风力发电系统容错控制
    3.1 引言
    3.2 卡尔曼滤波器容错控制
        3.2.1 卡尔曼滤波器
        3.2.2 定子电压滤波器设计
        3.2.3 定子电流滤波器设计
        3.2.4 转子电流滤波器设计
        3.2.5 容错控制策略
        3.2.6 仿真分析
    3.3 基于无转子电流传感器矢量控制的改进容错控制
        3.3.1 转子电流环矢量控制
        3.3.2 定子电流环矢量控制
        3.3.3 稳定性和鲁棒性分析
        3.3.4 改进容错控制策略
        3.3.5 仿真分析
    3.4 本章小结
第四章 基于扰动观测器和两阶段卡尔曼滤波器的双馈风力发电系统容错控制
    4.1 引言
    4.2 扰动观测器
        4.2.1 反馈线性化
        4.2.2 观测器设计
        4.2.3 稳定性分析
    4.3 双馈风机输入输出线性化
        4.3.1 状态空间模型
        4.3.2 输入输出线性化
    4.4 基于扰动观测器的直接功率控制
    4.5 电流传感器容错控制
        4.5.1 两阶段卡尔曼滤波器
        4.5.2 定子电流滤波器设计
        4.5.3 容错控制策略
    4.6 仿真分析
        4.6.1 参数设置
        4.6.2 转子电流传感器故障
        4.6.3 定子电流传感器故障
    4.7 本章小结
第五章 基于故障观测器的双馈风力发电系统容错控制
    5.1 引言
    5.2 故障观测器
        5.2.1 观测器动态
        5.2.2 稳定性分析
    5.3 电流传感器故障观测器
        5.3.1 定子电流观测器设计
        5.3.2 转子电流观测器设计
        5.3.3 网侧电流观测器设计
    5.4 容错控制策略
    5.5 仿真分析
        5.5.1 阶跃风速下单类型故障
        5.5.2 随机风速下多类型故障
        5.5.3 容错控制策略性能比较
    5.6 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 工作展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：3922627