风力发电系统的故障诊断与容错控制方法研究.pdf

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1、分类号密级风力发电系统的故障诊断与容错控制方法研究研究生姓名：叶永恩指导教师姓名、职称：王欣教授学科专业：电力电子与电力传动研究方向：复杂机电系统的信息集成与协调控制湖南工业大学二○一八年六月十五日摘要随着风力发电技术水平的不断发展，风电机组单机容量得到了大幅的提升，但是也令其系统的结构复杂性和控制难度大大增加。风电场一般分布在偏远山区或海边，工作环境复杂，条件恶劣。风力发电机组在工作的时候发生故障无法避免。风电系统一旦遭遇当前关键部件失效的情况时，会造成整个系统设备的损坏，甚至导致机组停止运行，不但会造成巨大的经济损失，还可能

2、会对当地供电系统造成不可逆的损害，所以故障检测与容错控制作为确保风力发电的安全性，降低风机组运行的风险的重要手段，其可靠性与有效性对于风电系统的正常运行非常重要。本论文针对风力发电系统四种常见的故障，应用基于系统的受控自回滑动平均模型参数辨识(CARMA)对故障信息进行提取，并结合经过改良的快速密度峰值搜索算法(K-CFSFDP)确定系统的故障类型，实验数据表明了这种方法相对于传统的K-mean算法与快速密度峰值搜索算法有更准确的故障分类效果。本论文使用多模型预测控制作为风力发电系统的故障容错策略，针对不同的风力发电系统故障，分

3、别进行独立分析讨论并根据其特点设计相对应的容错控制策略，当风电系统发生故障时，根据故障类型切换相对应的控制策略，达到容错的目的。最后本文通过理论证明与仿真实验，验证了所提出容错策略的有效性。关键字：风力发电系统容错控制；CFSFDP算法；多模型控制；鲁棒自适应控制IABSTRACTWiththecontinuousdevelopmentofwindpowertechnology,thestand-alonecapacityofwindturbineshasbeengreatlyimproved,butthecomplexityo

4、fthesystemandthedifficultyofcontrolhavealsoincreased.Windfarmsaregenerallylocatedinremotemountainousareasorontheseashore.Theworkingenvironmentiscomplexandconditionsareharsh.Thefailureofawindturbineatworkcannotbeavoided.Oncethewindpowersystemencountersthefailureofthec

5、urrentkeycomponents,itwillcausedamagetotheentiresystemequipment,orevencausetheunittostoprunning.Notonlywillitcausehugeeconomiclosses,butitmayalsocauseirreversibledamagetothelocalpowersupplysystem,sothefaultdetectionandFault-tolerantcontrolisanimportantmeanstoensureth

6、esafetyofwindpowergenerationandreducetheriskofwindturbineoperation.Itsreliabilityandeffectivenessareveryimportantintheworkprocessofwindpowersystems.Thisdissertationaimsatthefourcommonfaultsofwindpowergenerationsystem,andusesthesystem-basedcontrolledself-returnmovinga

7、veragemodelparameteridentification(CARMA)toextractthefaultinformationanddetermineitwiththeimprovedfastdensitypeaksearchalgorithm(K-CFSFDP).Thetypeoffailureofthesystem,experimentaldatashowsthatthismethodhasmoreaccuratefaultclassificationeffectthanthetraditionalK-meana

8、lgorithmandthefastdensitypeaksearchalgorithm.Inthispaper,multi-modelpredictivecontrolisusedasafault-tolerantstrategyforwindpowergen