[发明专利]双馈风力发电机定转子电流传感器故障判断方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双馈风力发电机定转子电流传感器故障判断方法，属于电气控制领域。

背景技术

双馈电机的定转子均和交流电相连接，既可作为发电机运行，也可作为电动机运行。作为风力发电机使用时，双馈电机定子绕组通常与电网直接相连，转子绕组通过变流器与电网相连，变流器为转子提供幅值、频率、相位可调的交流电源。双馈风力发电机组属于变速恒频发电机组，具有运行范围宽、风能转换效率高、输出功率平稳和机械应力低等优点，而且通过矢量变换和矢量定向控制技术，能实现定子输出有功功率和无功功率的独立解耦控制，提高了电力系统的灵活性和动、静态稳定性，是目前应用最为广泛的风力发电机组类型。

随着风电场的发电容量增大，对双馈风力发电系统的可靠性有了更高的要求。双馈风电系统的可靠性取决于传感器、控制系统及电气系统等的稳定运行。但是在双馈风电系统长期工作过程中，不可避免的会发生电流、电压等传感器故障问题。当转子电流传感器发生故障时，会直接影响整个控制系统的稳定；定子电流传感器故障首先会引起输出功率的失控，进而影响整个系统的控制性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决双馈风电系统的定转子电流传感器发生故障后影响整个系统的可靠性的问题，本发明提供一种双馈风力发电机定转子电流传感器故障判断方法。

本发明的双馈风力发电机定转子电流传感器故障判断方法，它包括如下步骤：

步骤一、通过双馈发电机定子绕组的定子电压传感器获得定子电压信号u_{s_abc}，通过定子电流传感器获得定子电流信号i_{s_abc}，通过转子电流传感器获得转子电流信号i_{r_abc}，通过转子变流器PWM控制模块获得转子电压控制信号u_{r_dq}；

步骤二、将定子电压信号u_{s_abc}经Clark变换和Park变换获得同步旋转坐标系下定子电压信号u_{s_dq}，将定子电流信号i_{s_abc}和转子电流信号i_{r_abc}同时经Clark变换分别获得静止两相坐标系下定子电流信号i_{s_αβ}和转子电流信号i_{r_αβ}，所述定子电流信号i_{s_αβ}和转子电流信号i_{r_αβ}再经Park变换分别获得同步旋转坐标系下定子电流信号i_{s_dq}和转子电流信号i_{r_dq}；

步骤三、根据双馈电机电压方程和磁链方程，建立定转子电流状态方程，同步旋转坐标系下定子电流信号i_{s_dq}和转子电流信号i_{r_dq}为所述定转子电流状态方程的状态变量，同步旋转坐标系下定子电压信号u_{s_dq}和转子电压控制信号u_{r_dq}为所述定转子电流状态方程的输入变量；

步骤四、利用定转子状态方程并结合模型参考自适应理论，分别建立定子电流模型观测器和转子电流模型观测器，通过所述定子电流模型观测器和转子电流模型观测器分别获得同步旋转坐标系下的定子电流观测值和转子电流观测值

步骤五、根据定子电流信号i_{s_dq}、转子电流信号i_{r_dq}、定子电流观测值和转子电流观测值获得定子电流传感器故障残差R_sco和转子电流传感器故障残差R_rco；

步骤六、由定子电流传感器故障残差R_sco和转子电流传感器故障残差R_rco构造共模残差δ，并根据定子电流观测值和转子电流观测值与相应的实际值的稳态误差确定共模残差δ的判断阈值δ₊和δ_-，由δ和δ₊、δ_-的关系判断故障是定子电流传感器故障还是转子电流传感器故障，所述相应的实际值为步骤一中相应的电流信号；

步骤七、同步旋转坐标系下的定子电流观测值和转子电流观测值经Park逆变换分别获得静止两相坐标系下定子电流观测值和转子电流观测值通过静止两相坐标系下的定子电流观测值转子电流观测值分别和定子电流信号i_{s_αβ}、转子电流信号i_{r_αβ}比较获得故障具体来源，实现故障判断。

本发明的优点在于，