双馈风电机控制系统传感器的故障仿真.pdf

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1、·52·仪表技术2014年第2期双馈风电机控制系统传感器的故障仿真房亮，刘平，张博(中北大学机械工程与自动化学院，山西太原030051)摘要：风力发电机控制系统在实际应用过程中会由于各种外界或内部原因造成不同类型的故障。故障的直接后果是使控制系统偏离正常运行。引起机械损伤、电气部件烧毁、甚至电网故障。列举了四种常见的传感器故障并分别对其建模仿真，最后又模拟了并发故障下风机的运行关键词：双馈风电机：传感器：故障中图分类号：TP212文献标志码：A文章编号：1006—2394(2014)02—0052—03SensorFault

2、sSimulationofDFIGControlSystemFANGLiang．LIUPing．ZHANGBo(MechanicalEngineeringandAutomationAcademyofNoahUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Thecontrolsystemofwindgeneratorwillbeoutoforderbecauseofmanyexternalorinternalcausesdur—ingpracticaluse．Itwillrunou

3、tnormalcirclewhenthesystemisinfault．Anditmayleadtomachinerydamageorelec·tronicsburningout，eventhegridfault．Thispaperlistsfourcommonsensorfaultsandsimulateseachofthemafterbuildingthemodule．Intheend，wesimulatetheworkingofthewindturbinesystemincomplicationfault．Keywor

4、ds：DFIG；sensor；fault●●●0引言电压电压)。0u·．。ooo。)o。ooo。。ooo。常见的风机故障有恒增益故障、传感器失灵、传感1n。o器漂移偏差故障等。控制系统是由电子元器件、机械。o。时oo。删转动传动部件、软件控制等硬软部分组成的，故而风机(b)可能发生的故障类型也非常复杂．包括并发故障和单一故障。风机的控制系统正常工作而实现自动控制，电压电压主要依靠各种传感器检测和反馈，包括速度传感器、温)oooooo。ooooo．69936)n、)O度传感器、风向传感器、转速传感器、振动传感器等。一o。．．·

5、·。55o9间传感器的故障会直接导致控制系统收到错误数据信息●●●而发出错误的控制指令．进而危及设备安全和人员安(c)(d)全。本文将对常见传感器故障类型进行仿真分析。·故障值0真实值图1传感器的故障类型1风电机组传感器故障模型(1)偏差故障：y。(t)=Yi(t)+c传感器的主要构成是机械部分和电气部分，常见当传感器故障时刻的输出值与实际值之间总是相的故障多是由于电气部分和机械磨损造成的。如图差恒定的常数，故障值与实际值是近似平行的，由此可1，其故障可以分为以下几种类型：偏差故障(图1．a)、以建立此故障的仿真模型如图2所

6、示。失效故障(图1-b)、漂移故障(图1-c)、精度故障(图1．(2)完全失效故障：Y(t)=cd)。失效故障的一般表现是传感器输出值不随被观测令Y。为传感器i的故障输出，Y，为传感器i正常量的变化而变化，完全不能表达观测量的信息，具体可工况下输出的信号。k为传感器增益．C为常数。能表现为输出量为定值或者跳动值，如图3所示。收稿日期：2013—08作者简介：房亮(1988一)，男，在读硕士研究生，研究方向为双馈风电机低电压穿越技术。2014年第2期仪表技术·53·非常巨大的，甚至会造成整个风电场的脱网运行。鉴于此。对控制系统

7、的故障建模和仿真对实际工程应用是非常必要也是非常有意义的。风电机的故障仿真设计，传感器测得控制中枢所需要的数据并发送给控制系统．控制部分需要监控的数据包括(转子d轴电压)、(定子d轴电压)、图2偏差故障的仿真模型(转子q轴电压)、(定子q轴电压)，同时也会监测输出电流i由(转子d轴电流)、i出(定子d轴电流)、i。(转子g轴电流)、i。(定子q轴电流)，当传感器出现故障，相应的发电机输出数据会和正常运行时不同。本文为了仿真真实工程使用环境。所有数据均使用实际发电机的出厂数据。双馈风力发电机的参数：额定图3失效故障的仿真模型电

8、压uN=380V，额定频率厂=50Hz，磁极对数P=2，定(3)漂移故障：y。(t)=Yi(t)k子绕组电阻R=1．924mQ，转子绕组电阻R，=2．57，当传感器的输出值与输入值总是存在恒定的倍数定子绕组电感L=0．241mH，转子绕组电感L=0．241关目系，这个倍数不随时间和被测量值