[發明專利]一種粒子群滑模觀測器風力發電機轉子電流故障檢測方法

有效

• 申請號: 202111180728.3
• 申請日: 2021-10-11
• 公開（公告）號: CN113890442B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 于文新;鐘廣林;王俊年;陸洋;李燕
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: H02P21/13
• 分類號: H02P21/13;H02P21/22;H02P21/00;H02P9/02
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1.一種粒子群滑模觀測器風力發電機轉子電流故障檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，DFIG（doubly-fed induction generator,雙饋異步風力發電機）的定子側和轉子側分別與電網端和背靠背功率變換器連接；電機定轉子兩側處均通過電壓和電流傳感器獲取三相電壓分量和三相電流分量，分別為定子電壓u^s_abc、轉子電壓u^r_abc和定子電流i^s_abc、轉子電流i^r_abc；

步驟二，將自然坐標系下的三相電壓分量和三相電流分量經過Clark變換以及Park變換后換算得到d-q坐標系下的定子電壓u^s_dq、轉子電壓u^r_dq和定子電流i^s_dq、轉子電流i^r_dq；

步驟三，根據DFIG的電壓方程和磁鏈方程建立狀態空間方程；其中，換算得到的d-q坐標系下的電流分量和電壓分量分別作為狀態變量和輸入變量；

步驟四，在步驟三的基礎上，僅考慮定子電流i^s_dq為狀態變量的狀態空間模型時, 采取定子電壓定向控制的方法求出定轉子電流之間的關系；借助兩者之間關系，將狀態空間模型中的定子電流用轉子電流表示，組成以轉子電流i^r_dq為狀態變量的狀態方程；其中，輸入變量仍為d-q坐標系下的電壓分量；

步驟五，根據以轉子電流i^r_dq為狀態變量的狀態方程構造轉子電流觀測器；在此基礎上，增加切換控制項u_sw，構成滑模控制律v，組成轉子電流觀測器；此時，觀測值為轉子電流和轉子轉速；系統通過轉子電流觀測器獲取d-q坐標系下的轉子電流觀測值和轉子轉速觀測值；

步驟六，設計適應度函數，利用PSO(Particle Swarm Optimization,粒子群優化算法)算法對SMO（Sliding Mode Observer，滑模觀測器）的參數進行優化；其中，將隨機產生的每個粒子的相關數值賦值給滑模控制律v的參數，根據本發明所設計的適應度函數計算每個粒子的適應度值F(X_i)；

步驟七，將轉子轉速觀測值代入狀態空間方程獲得轉子電流觀測值以此構成無速度傳感器的情況；通過d-q坐標系下系統實際轉子電流值與轉子電流觀測值作差，獲得系統轉子電流觀測殘差；

步驟八，在某時段設置三相電壓接地，模擬電網端電壓跌落故障；通過步驟七中的轉子電流觀測殘差的方法實現電壓跌落故障的檢測；

步驟九，在轉子電流傳感器的輸出端處加入擾動，模擬系統發生轉子電流傳感器故障；通過步驟七中的轉子電流觀測殘差的方法實現傳感器故障的檢測。