风能转换系统主动容错控制策略研究

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1、分类号密级硕士学位论文题目：风能转换系统主动容错控制策略研究英文并列题目：ActiveFault-tolerantControlStrategyResearchforWindEnergyConversionSystem研究生：季凌燕专业：控制科学与工程研究方向：控制理论与控制工程导师：沈艳霞教授指导小组成员：学位授予日期：2015年6月答辩委员会主席：纪志成江南大学地址：无锡市蠡湖大道1800号二○一五年六月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文

2、中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被査阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。导

3、师签名：曰期：年b月^曰摘要摘要风力发电系统是极其复杂的强非线性系统，风速的大小和方向的随机性，以及电网的参数波动和大气条件等，都构成了系统的干扰因素，因此，风力发电系统的可靠性问题受到越来越广泛的关注。论文深入研究风能转换系统运行原理以及国内外先进的主动容错控制理论，开展风能转换系统主动容错控制策略研究，具有重要的工程实践意义。详细阐述了国内外故障诊断与容错控制理论，以及近年来风力发电系统容错控制策略的研究现状；深入研究风能转换系统数学模型，搭建风能转换系统最大风能捕获控制模型进行仿真分析。在此工作基础上，根据风能转换系统传感器断相故障，

4、将会引起电磁转矩偏离正常值这一特性，采用灰色动态模型预测电磁转矩，进而判定是否发生传感器故障，当故障诊断单元实时检测出传感器断相故障发生时，容错控制系统立即响应，将失效回路的控制作用分摊到剩余各个完好的状态反馈回路中，实现系统反馈控制律的重构，尽可能使故障系统性能与故障发生前性能相近。针对双馈风能转换系统执行器漂移和偏差故障，将RBF(RadialBasisFunction)神经网络运用到系统故障诊断单元设计中。应用RBF自适应神经网络，根据系统状态观测值对执行器漂移和偏差故障进行在线重构，基于该重构故障值，在线调整滑模容错控制器切换增益，

5、实现系统容错控制。风能转换系统发生执行器漂移故障和偏差故障时，RBF自适应神经网络都能有效进行故障重构，通过自动补偿故障的影响，维持系统稳定性。针对风能转换系统执行器漂移和偏差故障，基于预测控制思想和迭代算法，设计了一种故障预测观测器，在设定的优化时域长度内，利用实际系统与故障预测观测器的输出差值，通过反复迭代运算，不断地对虚拟故障信号进行调整，使其能有效地拟合实际系统执行器故障值，并根据故障观测值实时调整滑模容错控制器结构。仿真实验结果表明，执行器发生漂移和偏差故障时，滑模容错控制器下的风能转换系统具有良好的容错能力。关键词：风能转换系统

6、；传感器故障；执行器故障；故障诊断；容错控制IAbstractAbstractWindenergyconversionsystemisanextremelycomplexnonlinearsystem.Besidesrandomofwindspeedanddirections,fluctuationsinthegridparametersandatmosphericconditions,aswellasotherfactorsallconstituteinterferenceofwindenergyconversionsystem.So,s

7、tabilityofwindenergyconversionsystemhasreceivedmoreandmoreattentionsinrecentyears.Researchcarriedoutonoperatingprincipleofwindenergyconversionsystemaswellasadvancedactivefault-tolerantcontroltheoryathomeandabroad,andstudiesaboutactivefault-tolerantcontrolforwindenergyconve

8、rsionsystemhaveanimportantpracticemeaning.Theoriesoffaultdiagnosisandfault-tolerantcontro