發(fā)布時間：2018-06-29 00:23

  本文選題：雙饋風(fēng)電變流器 + 檢測系統(tǒng)�。� 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：在可再生能源利用技術(shù)中，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是一種具有發(fā)展前景且相當(dāng)成熟的技術(shù)。經(jīng)過多年快速發(fā)展，全球風(fēng)電行業(yè)進入平穩(wěn)增長階段，而海上風(fēng)電場規(guī)模不斷擴大。隨著我國風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)模擴大及海上風(fēng)電場的發(fā)展，對風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的可靠性有了更高的要求。因此本文針對應(yīng)用最廣泛的雙饋風(fēng)電機組從提高其安全性和可靠性方面入手，對雙饋電機定轉(zhuǎn)子電流檢測系統(tǒng)故障診斷、轉(zhuǎn)速檢測系統(tǒng)故障診斷及故障后系統(tǒng)容錯控制三方面進行研究。 雙饋電機控制系統(tǒng)設(shè)計一般在連續(xù)時間域內(nèi)進行，而在實際應(yīng)用中都在離散時間域?qū)崿F(xiàn)。本文根據(jù)雙饋電機T型等效電路推導(dǎo)了其數(shù)學(xué)模型，并據(jù)此推導(dǎo)出以定轉(zhuǎn)子電流為狀態(tài)變量的連續(xù)時間狀態(tài)方程并將其離散化得到離散時間狀態(tài)方程，對離散化誤差進行了分析。從雙饋電機極點分布角度并結(jié)合電流控制器對系統(tǒng)穩(wěn)定性進行分析，并分析了系統(tǒng)的可觀性，為電流觀測器的設(shè)計提供理論支持。 電流檢測系統(tǒng)的可靠工作對雙饋變流器穩(wěn)定運行至關(guān)重要。本文建立了雙饋電機定轉(zhuǎn)子電流降階觀測器，并提出基于電流預(yù)測的電流檢測系統(tǒng)故障診斷方案。通過極點配置使電流降階觀測器快速穩(wěn)定地跟蹤實際電流，實現(xiàn)電流信號的冗余并使用觀測值實現(xiàn)故障后系統(tǒng)重構(gòu)；基于電流預(yù)測的故障診斷方案能夠快速診斷出故障信號，，理論上最少只需要一個控制周期，且故障診斷方案不受功率波動、電網(wǎng)故障等的影響。研究結(jié)果表明，通過故障自診斷及容錯控制，使功率變流器在部分檢測信號故障情況下保持并網(wǎng)可控運行，可以有效的提高系統(tǒng)的可靠性。 轉(zhuǎn)速信號檢測系統(tǒng)的可靠工作同樣重要。在轉(zhuǎn)子電流降階觀測器的基礎(chǔ)上利用模型參考自適應(yīng)理論，建立了轉(zhuǎn)速自適應(yīng)觀測器，能夠準(zhǔn)確快速觀測出電機轉(zhuǎn)速。同時設(shè)計一種速度檢測系統(tǒng)故障診斷方案，能夠快速診斷出轉(zhuǎn)速故障信號，使用轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)子位置角觀測值實現(xiàn)容錯控制。研究表明所提方案能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)速檢測系統(tǒng)故障后系統(tǒng)可控運行，對提高系統(tǒng)可靠性有重要意義。 由于電流及轉(zhuǎn)速觀測器運算量較大，設(shè)計并制作了基于TMS320F28335的雙饋風(fēng)電變流器控制器，完成雙饋風(fēng)電模擬機組的并網(wǎng)運行并對所提電流和轉(zhuǎn)速觀測器及故障診斷方案進行實驗驗證。
[Abstract]:In renewable energy utilization technology, wind power generation technology is a promising and quite mature technology. After years of rapid development, the global wind power industry has entered a stable growth stage, and the scale of offshore wind farms is expanding. With the expansion of wind power grid in China and the development of offshore wind farm, the reliability of wind power generation technology has higher requirements. Therefore, this paper starts with improving the safety and reliability of doubly-fed wind turbine, and diagnoses the fault of its stator and rotor current detection system. The fault diagnosis of rotational speed detection system and fault-tolerant control of post-fault system are studied. The design of doubly-fed motor control system is usually carried out in the continuous time domain, but it is realized in the discrete time domain in the practical application. In this paper, the mathematical model of the T-type equivalent circuit of a doubly-fed machine is derived, and the continuous time state equation with the stator and rotor current as the state variable is derived and discretized to obtain the discrete time state equation. The discretization error is analyzed. The stability of the system is analyzed from the angle of pole distribution and current controller, and the observability of the system is analyzed, which provides theoretical support for the design of the current observer. The reliable operation of the current detection system is very important to the stable operation of the doubly-fed converter. In this paper, a reduced order observer for the stator and rotor current of a doubly-fed machine is established, and a fault diagnosis scheme for the current detection system based on current prediction is proposed. The current reduced-order observer can track the actual current quickly and stably by pole assignment, realize the redundancy of current signal and reconstruct the system after fault by using the observation value, and the fault diagnosis scheme based on current prediction can quickly diagnose the fault signal. In theory, at least one control period is required, and the fault diagnosis scheme is not affected by power fluctuation and power network faults. The research results show that through fault self-diagnosis and fault-tolerant control, the power converter can be controlled and connected to the grid under the condition of partial fault detection signal, and the reliability of the system can be improved effectively. The reliable operation of the speed signal detection system is equally important. Based on the rotor current reduced-order observer, a rotational speed adaptive observer is established by using the model reference adaptive theory, which can accurately and quickly observe the motor speed. At the same time, a fault diagnosis scheme of speed detection system is designed, which can quickly diagnose the fault signal of speed, and realize fault-tolerant control using the observation value of rotational speed and rotor position angle. The research shows that the proposed scheme can realize the controllable operation of the system after the system failure, and it is of great significance to improve the reliability of the system. A doubly-fed wind converter controller based on TMS320F28335 is designed and fabricated because of the large computation of current and speed observer. The grid-connected operation of doubly-fed wind power simulator is completed, and the proposed current and speed observer and fault diagnosis scheme are verified experimentally.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM46

【共引文獻】

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本文編號：2080009