[發(fā)明專利]一種粒子群滑模觀測器風力發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流故障檢測方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202111180728.3 | 申請日： | 2021-10-11 |
| 公開（公告）號： | CN113890442B | 公開（公告）日： | 2023-10-13 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 于文新;鐘廣林;王俊年;陸洋;李燕 | 申請（專利權(quán)）人： | 湖南科技大學(xué) |
| 主分類號： | H02P21/13 | 分類號： | H02P21/13;H02P21/22;H02P21/00;H02P9/02 |
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| 地址： | 411201 *** | 國省代碼： | 湖南;43 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 粒子 群滑模 觀測器 風力發(fā)電機 轉(zhuǎn)子 電流 故障 檢測 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種粒子群滑模觀測器風力發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流故障檢測方法，包括以下步驟：獲取三相電壓分量和三相電流分量；得到同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的定轉(zhuǎn)子電壓和定轉(zhuǎn)子電流；建立狀態(tài)空間方程；采取定子電壓定向控制的方法求出定轉(zhuǎn)子電流之間的關(guān)系，借助兩者之間的關(guān)系，組成以轉(zhuǎn)子電流為狀態(tài)變量的狀態(tài)方程；增加切換控制項，構(gòu)成滑模控制律，組成轉(zhuǎn)子電流觀測器；設(shè)計適應(yīng)度函數(shù)，利用粒子群優(yōu)化算法對滑模觀測器的參數(shù)進行尋優(yōu)；獲得轉(zhuǎn)子電流觀測殘差。本發(fā)明設(shè)計了一種PSO?SMO方法，通過對滑模觀測器的參數(shù)進行尋優(yōu)從而提高觀測器的性能。該模型用于雙饋異步風力發(fā)電機的故障檢測時，能有效的提高其觀測精度和響應(yīng)速度。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種粒子群滑模觀測器風力發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流故障檢測方法，屬于電氣控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)
雙饋異步風力發(fā)電機（DFIG）是目前應(yīng)用最為廣泛的風力發(fā)電機，其由定子繞組直連定頻三相電網(wǎng)的繞線型感應(yīng)發(fā)電機和安裝在轉(zhuǎn)子繞組上的雙向背靠背IGBT電壓源變流器組成。相比于一般異步電機，該系統(tǒng)可使定子和轉(zhuǎn)子都與電網(wǎng)進行功率交換。由于DFIG的內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且運行環(huán)境復(fù)雜多變，易導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生電氣、機械故障。一旦系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生故障，對其進行故障維修的成本較大。因此，DFIG控制系統(tǒng)應(yīng)具備早期故障在線檢測能力，提高風力發(fā)電機的可靠性，降低維護成本。
轉(zhuǎn)子電流是識別DFIG故障的重要特征之一。DFIG在切入電網(wǎng)時，定子側(cè)電壓會發(fā)生突變，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子側(cè)電流急劇上升，而引起電網(wǎng)發(fā)生震蕩，進而影響轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的安全運行。而轉(zhuǎn)子側(cè)變流器是通過轉(zhuǎn)子電流分量對有功功率和無功功率實施控制的。又因為用于信號采集的電流傳感器，其狀態(tài)是直接影響風力發(fā)電機故障檢測的重要因素之一，所以本發(fā)明把轉(zhuǎn)子電流作為觀測對象，實施對DFIG的故障檢測是有效且十分必要的。在故障檢測方法方面，基于解析模型的故障檢測方法通過設(shè)置DFIG故障觀測器的方式來獲取實際值的估計值，即觀測值。根據(jù)實際值與觀測值作差，通過觀測殘差來檢測電機是否發(fā)生故障。該方法為DFIG轉(zhuǎn)子電流的測量提供了一個有效途徑，避免了傳統(tǒng)方法的系統(tǒng)開支以及硬件的復(fù)雜性。但是直接應(yīng)用于DFIG的故障檢測中還有不足之處，即觀測器的參數(shù)取值常常采取經(jīng)驗值。時常因為參數(shù)選取不合理而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子電流觀測器的觀測值不準確，可能由于參數(shù)較大引起觀測值發(fā)生抖振，也可能由于參數(shù)較小導(dǎo)致觀測值收斂過慢，甚至發(fā)散。這樣會極大降低觀測器的故障檢測精度，甚至?xí)鹫`報警。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決風力發(fā)電機故障檢測的問題，提供了一種粒子群滑模觀測器風力發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流故障檢測方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種粒子群滑模觀測器風力發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流故障檢測方法，包括以下步驟：
步驟一，DFIG的定子側(cè)和轉(zhuǎn)子側(cè)分別與電網(wǎng)端和背靠背功率變換器連接。電機定轉(zhuǎn)子兩側(cè)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
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