并网DFIG风电系统传感器故障的主动容错控制重构框架

《Energies》：Active Fault-Tolerant Control for DFIG-Based Wind Energy Conversion Systems Using a Sensor FDI and a Novel Reconfiguration Framework

　　

摘要

基于双馈感应发电机（DFIG）的风能转换系统（WECS）依赖于准确的传感器测量来确保稳定运行和有效的电能转换。然而，传感器故障会损害控制性能和系统可靠性，如果未能及时检测和应对，将导致非计划停机。本文提出了一种适用于并网DFIG型WECS的主动容错控制（AFTC）框架，将现有的传感器故障检测与隔离（FDI）方法与一种新颖的控制重构框架相结合。继承的FDI模块负责检测和隔离传感器故障，而提出的重构框架则根据同时发生故障的传感器数量自动选择适当的补偿策略。分别采用纯测量补偿（PMC）、混合测量-估计补偿（HMEC）和纯估计补偿（PEC）来应对单传感器、双传感器和三传感器故障场景。这些策略利用可用的健康信号或估计信号来替换或重构受影响控制回路中的故障传感器测量值。所提出的框架在MATLAB/Simulink中实现，并在加性传感器故障和乘性传感器故障场景下进行评估。故障注入后约毫秒后，决策函数达到检测阈值；在约毫秒内，有效的故障识别与隔离信号被激活，随后启动相应的补偿策略。仿真结果表明，所提出的AFTC框架的重构策略在故障诊断后能够维持变流器的连续运行和令人满意的动态性能。所提出的框架为DFIG型WECS的主动控制重构提供了一种结构化方法，以提高系统可靠性和抗故障能力。