[发明专利]一种孤岛多逆变器并联传感器故障诊断方法

说明书

本发明对传感器故障影响下的微电网孤岛多逆变器并联系统进行研究，建立了非线性多逆变器并联系统T‑S模糊模型。接下来，设计模糊比例积分观测器对故障进行有效估计。同时采用模糊专用观测器，通过残差的重构机制，检测和隔离故障。然后，通过建立的模糊泰勒级数展开和李雅普诺夫证明验证系统稳定的充分条件，证明了稳定性。最后，在Simulink环境下进行仿真，验证此种故障诊断方法的有效性。本发明设计合理，基于孤岛多逆变器并联传感器的故障诊断方法能够较好地实现参数不确定故障和执行器故障下的稳定控制，显现出良好的跟踪性能和容错能力，为孤岛模式下多逆变器并联传感器故障诊断系统设计提供了一种新思路，且具有良好的工程应用前景。

技术领域

本发明属于智能电网技术领域，尤其是孤岛多逆变器并联传感器的故障诊断方法。

背景技术

分布式微电网一般采取多逆变器并联方式，对逆变系统电流控制进行MPP追踪，实现微电网与大电网的连接。同时对逆变系统进行电压控制，实行孤岛运行。采取有效的控制策略，确保逆变系统电压的稳定是实现孤岛分布式微电网稳定运行的关键问题之一。孤岛分布式微电网运行工况较为复杂，运行过程中会遭受诸多方面的干扰，有来自自身的器件参数干扰，也有来自外部传感器等的摄动，从而加剧了微电网模型的非线性化程度。通过线性化技术及其他方法设计，专门用于处理非线性动力学的鲁棒控制器，已经广泛应用在分布式发电控制系统的研究中。非线性和参数不确定性是在设计能够保证系统稳定性以及控制器具有理想的闭环性能时要解决的最重要的问题，模糊控制方法作为一种典型的非线性动力学控制技术提供了一个有效的控制方案，以处理控制系统复杂的、不确定、不明确的因素。

对于孤岛模式下的分布式微电网，采取传统的PID电压控制策略，无法确保控制性能的鲁棒性。Teodorescu R采用比例谐振(proportional-resonant，PR)控制器，虽然实现了系统正弦信号的无静差跟踪，但控制模型的抗扰动能力遭到了影响。陈智勇研究了一种自适应滑模电压控制策略，该控制算法实现了孤岛运行下逆变系统电压的全局鲁棒性能，其扰动考虑了逆变系统负载电流扰动和滤波参数摄动。

在许多实际非线性控制系统中，观测器设计是一个非常重要的问题。刘欢和R.Sakthivel a分别研究了T-S模糊控制系统的模糊观测器，并用李雅普诺夫方法证明了控制性能的渐进收敛，但其中一个不足是均未考虑T-S模糊控制系统中参数不确定性，影响到闭环系统的鲁棒性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，通过对孤岛模式下微电网多逆变器并联系统的拓扑，建立故障影响下的非线性微电网多逆变器并联系统的数学模型，提出了一种新的鲁棒T-S模糊容错控制方法。提供一种设计合理并且具有良好稳态和动态性能的基于T-S模糊容错控制的孤岛多逆变器并联传感器的故障诊断方法。

孤岛多逆变器并联传感器的故障诊断方法解决其技术问题是采取以下技术方案实现的，包括以下步骤：

步骤1、通过参数不确定性的非线性WES控制策略，对微电网孤岛多逆变器并联系统进行了研究与分析，并利用模糊理论结构简单、逼近能力强的优点，建立了非线性多逆变器并联系统T-S模糊模型。

步骤2、根据上述步骤1的数学模型，设计模糊比例积分观测器，同时采用模糊专用观测器，以补偿受故障影响的稳定闭环系统，并通过残差的重构机制，检测和隔离故障。

步骤3、根据上述步骤1的数学模型、固定控制分配律、模糊比例积分观测器及模糊专用观测器，利用一般分布补偿结构，通过对模糊系统故障分析的模糊泰勒级数展开和李雅普诺夫证明验证了系统稳定的充分条件，证明了稳定性。

步骤4、在Simulink环境下进行仿真，验证基于一种基于T-S模糊容错控制的孤岛多逆变器并联传感器的故障诊断方法的有效性。

多逆变器并联传感器系统在孤岛模式下T-S模糊数学模型为：