前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組變槳系統(tǒng)智能容錯(cuò)控制研究

【摘要】：以液力變距技術(shù)為核心的前端調(diào)速式新型機(jī)組的應(yīng)用,能有效解決傳統(tǒng)風(fēng)電機(jī)組對(duì)電網(wǎng)的污染以及安全問題,并提高發(fā)電質(zhì)量。與此同時(shí),風(fēng)電機(jī)組中的電動(dòng)變槳系統(tǒng)受自身元器件工作年限以及惡劣的工作環(huán)境影響,不可避免的會(huì)發(fā)生故障導(dǎo)致變槳功能無法順利完成,從而引起巨額的財(cái)產(chǎn)損失。鑒于此,針對(duì)電動(dòng)變槳系統(tǒng)中的易故障部位電流與速度傳感器分別進(jìn)行相關(guān)容錯(cuò)控制研究,能夠?qū)ξ覈?guó)風(fēng)電事業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生積極有效的作用。本文首先闡述了機(jī)組以及電動(dòng)變槳系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu),分析異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,研究了基于轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制電機(jī)數(shù)學(xué)模型,搭建從位置到速度再到電流閉環(huán)控制的電動(dòng)變槳系統(tǒng)模型。根據(jù)控制目標(biāo)的不同,每個(gè)閉環(huán)選擇不同控制調(diào)節(jié)器,結(jié)果驗(yàn)證了所搭建系統(tǒng)模型的可行性。針對(duì)變槳過程中常見的電流傳感器故障,提出一種基于單電流檢測(cè)的電動(dòng)變槳系統(tǒng)變論域模糊智能容錯(cuò)控制方法。該方法利用調(diào)制法保證三相電流能在任意兩個(gè)相鄰采樣周期內(nèi)得到及時(shí)更新,確保閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定。通過自適應(yīng)閾值故障判斷法完成故障相電流傳感器的切換及容錯(cuò)。針對(duì)調(diào)制法引起的重構(gòu)信號(hào)誤差及電動(dòng)變槳系統(tǒng)的主要控制目標(biāo),將變論域模糊控制方法應(yīng)用于速度環(huán),改善系統(tǒng)抗負(fù)載擾動(dòng)能力,提高容錯(cuò)系統(tǒng)魯棒性。結(jié)果表明該容錯(cuò)控制方法使得變槳系統(tǒng)在傳感器故障情況下犧牲部分系統(tǒng)性能后依然具有較理想的控制特性,驗(yàn)證了該方法的正確性。針對(duì)電動(dòng)變槳系統(tǒng)中的速度傳感器故障,提出一種基于全階磁鏈觀測(cè)器的電動(dòng)變槳系統(tǒng)容錯(cuò)控制方法。以轉(zhuǎn)子磁鏈和定子電流作為所設(shè)計(jì)全階磁鏈觀測(cè)器的輸入變量并著重研究反饋增益矩陣。監(jiān)控傳感器運(yùn)行狀態(tài)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)故障診斷。當(dāng)確診為速度傳感器故障,利用磁鏈觀測(cè)器估算轉(zhuǎn)速,代替故障速度傳感器使得閉環(huán)系統(tǒng)依然穩(wěn)定,最終實(shí)現(xiàn)變槳系統(tǒng)速度傳感器的容錯(cuò)控制?？紤]到電機(jī)定子電阻波動(dòng)會(huì)引起轉(zhuǎn)速辨識(shí)精度下降,分析并推導(dǎo)了轉(zhuǎn)速與電阻自適應(yīng)率。結(jié)果表明該容錯(cuò)控制可以實(shí)現(xiàn)變槳系統(tǒng)容錯(cuò)控制,驗(yàn)證了該方法的正確性。 【關(guān)鍵詞】：前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組 電動(dòng)變槳 容錯(cuò)控制 傳感器故障
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM614
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 論文的選題背景和研究意義9-11
• 1.1.1 論文的研究背景9-10
• 1.1.2 論文的研究意義10-11
• 1.2 論文的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容13-14
• 2 前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組基本理論14-17
• 2.1 前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組基本結(jié)構(gòu)14-15
• 2.2 前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組電動(dòng)變槳系統(tǒng)基本原理15-16
• 2.2.1 電動(dòng)變槳基礎(chǔ)理論15
• 2.2.2 電動(dòng)變槳控制結(jié)構(gòu)15-16
• 2.3 小結(jié)16-17
• 3 前端調(diào)速式風(fēng)電機(jī)組變槳系統(tǒng)建模17-29
• 3.1 異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型17-19
• 3.2 異步電機(jī)按轉(zhuǎn)子磁鏈定向矢量控制19-22
• 3.3 電動(dòng)變槳系統(tǒng)建模22-26
• 3.4 仿真分析26-28
• 3.5 小結(jié)28-29
• 4 基于單電流檢測(cè)的電動(dòng)變槳系統(tǒng)電流傳感器智能容錯(cuò)控制29-42
• 4.1 相電流傳感器重構(gòu)原理29-32
• 4.1.1 重構(gòu)基本理論29-30
• 4.1.2 重構(gòu)方案30-32
• 4.2 電流傳感器失效的容錯(cuò)策略32-33
• 4.3 變槳智能容錯(cuò)控制策略33-37
• 4.3.1 變論域理論33-34
• 4.3.2 變論域伸縮因子34-37
• 4.4 仿真分析37-41
• 4.5 小結(jié)41-42
• 5 基于全階磁鏈觀測(cè)器的電動(dòng)變槳系統(tǒng)速度傳感器容錯(cuò)控制42-52
• 5.1 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速估計(jì)42-47
• 5.1.1 全階磁鏈觀測(cè)器42-43
• 5.1.2 反饋增益矩陣設(shè)計(jì)43-46
• 5.1.3 電機(jī)轉(zhuǎn)速及參數(shù)辨識(shí)46-47
• 5.2 速度傳感器容錯(cuò)控制47-48
• 5.3 仿真分析48-50
• 5.4 小結(jié)50-52
• 結(jié)論52-54
• 致謝54-55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 攻讀學(xué)位期間研究成果58

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