基于滑模观测器的双馈感应发电机故障检测方法

为了对双馈感应发电机进行故障检测，在此提出了一种基于滑模观测器的双馈感应发电机故障检测方法。由于滑模观测器的结构简单、不易受参数影响、抗干扰能力强等优点，本发明将滑模观测器运用于双馈感应电机的故障检测。首先,本发明根据双馈感应发电机的数学模型搭建了滑模观测器，对其转子电流和转速进行观测，通过比较实际转子电流值与观测值的残差从而实现故障的自检测。然后本发明给定电网端电压跌落故障，双馈感应发电机定子匝间故障和转子电流传感器故障三种故障，用以证明此滑模观测器能很好的对不同位置发生的故障进行故障检测，且可以看出滑模观测器具有响应速度快，稳定性好等特点。

“注意，“Fed”并不确指电能的交换方向（输出还是输入），所以，双馈既有双馈发电机，亦有双馈电动机。对于绕线转子的异步电机，除了定子必然和电源相联之外，转子也可以和电源相联，于是，当电机作为发电机时，称之为双馈异步发电机；反之作为电动机时，则称为双馈异步电动机，而只有一端和电源相联的普通电机则属于“单馈”。

还要指出，双馈发电或双馈电动均属于和外部电源的电能交换，因此，双馈（Double Fed）以及串级（Cascade Control）都应归属于外馈。

为提高风电机组并网运行的稳定性,本项目拟采用基于小信号稳定的阻抗模型分析方法研究双馈风电机组的并网稳定运行控制方法。研究过程忽略机组轴系机械系统影响，从双馈变流器的控制角度出发，研究变流器控制系统和双馈电机电磁暂态特性与电网的交互影响,分析变流器控制系统与整个并网系统稳定的内在联系。研究内容包括考虑双馈发电机磁链暂态和转子侧控制系统的阻抗建模，考虑网侧变流器的双馈风电机组统一阻抗模型及特性分析，多种并网条件下双馈风电机组稳定运行分析，基于阻抗特性稳定判据的双馈风电机组变流器控制系统设计方法。建模分析过程中将着重分析锁相环和并网条件对系统稳定的影响，研究在不同时间尺度下各环节对系统阻抗特性的影响及系统模型简化方法。本项目将为双馈变流器控制系统的设计及运行提供新的思路和方法，分析方法和研究成果也对其它并网设备的并网运行分析具有一定借鉴作用，因此具有重要的科学意义和实用价值。

本书针对双馈感应发电机（以下简称双馈电机）在风力发电运行过程中可能存在的控制器不稳定等问题，提出了一系列控制领域前沿的控制算法，包括滑模控制、*优控制、逆*优控制、神经网络控制、扩展卡尔曼滤波器算法、粒子群优化等。本书推导了双馈电机离散数学模型，并在此基础上推导了上述控制方法的数学表达式，结合双馈电机模型和控制方法的数学模型设计出了双馈风力发电机在机侧和网侧的控制器。本书在仿真中应用了所设计出的控制器，给出了详实的仿真结果，这些仿真结果证明了所提方法在双馈电机控制中的正确性和有效性。本书为风力发电领域的相关研究人员提供了较新和较为全面的参考，适用于高校研究人员和研究生以及工业领域的相关从业人员。