[发明专利]基于信号重构的风电机组桨距角编码器故障容错方法

说明书

本发明提供一种基于信号重构的风电机组编码器故障容错方法，包括以下步骤：获取风电机组预设时间内的数据信息，对数据信息进行预处理，根据预处理后的数据信息，辨识伺服机构的传递函数与神经网络模型，根据传递函数设计状态观测器，并设置增益向量，将状态观测器极点配置在预设范围内，在编码器正常时验证状态观测器重构性能与神经网络模型的准确度，设定编码器测量值与状态观测器重构值残差的阈值，若残差超过阈值，分别将编码器测量值与状态观测器重构值代入对应风速下的神经网络模型进行验证，以对编码器作出相应操作。本发明利用神经网络模型验证环节，有效解决在风电机组桨距角编码器硬件设备故障后，依然能够通过算法重构出桨距角。

技术领域

本发明属于风电机组控制技术领域，具体涉及一种基于信号重构的风电机组桨距角编码器故障容错方法。

背景技术

风能作为一种无污染的可再生能源，其开发具有巨大的经济、社会、环保价值和发展前景，对它的利用已受到世界各国的高度重视。变桨距技术是指借助控制技术和动力系统，根据风速和发电机转速来改变转子系统上叶片的桨距角的大小，来达到控制发电机的输出功率的目的。变桨距风电机组通过控制桨距角使输出功率平稳、减小转矩振荡、减小机舱振荡，不但优化了输出功率，而且有效的降低的噪音，稳定发电机的输出功率，改善桨叶和整机的受力状况，同时比定桨距风力发电机具有更好的风能捕捉特性。

根据风速情况与风力机发电特性，可以将风电机组整个运行过程分为四个工况。当风速较低，低于切入风速时，桨距角度β为厂家设计的启动最佳桨距角，等待风速超过切入风速，当风速达到切入风速后，桨距角由启动最佳桨距角调整为0°，此阶段称为启动阶段；当风速在切入风速与额定风速之间，发电机运行在额定转速以下时，不对桨距角控制，而是随着风速的变化来调整转子的转速，最大限度地捕获风能并将电能输送到电网，此阶段称为欠功率阶段；随着风速的不断增大，发电机发出的电功率也随着增加，当风速达到或超过额定风速后，发电机发出的电功率也达到了额定功率附近这时变桨距系统开始根据发电机的功率信号进行控制，保证机组的输出功率在额定功率附近而不会超过功率极限，此阶段称为额定功率运行阶段；当风速增大到超过机组所能承受的最大风速，这时控制系统为了保护机组而使机组安全停机。在该阶段，变桨系统最重要的任务就是使叶片及时收桨，达到降低风轮转速的目的，同时刹车系统也将投入使用，并网开关将变流器与电网断开，此阶段为保护切出阶段。只有在第三阶段，需要对桨距角进行闭环控制，此时编码器测量值就显得尤为重要，因此对于桨距角编码器在此阶段时发生故障的容错控制至关重要。

当风速发生改变时，桨距角编码器根据风速的变化，可以实时将桨距角变化的信息传递给控制器。但风力发电机组运行于恶劣环境中，极易导致编码器失效，尽管在风电机组中通常会冗余配置一个备用编码器，也依然会出现由于环境过于恶劣直接导致主编码器与备用编码器同时故障的情况。

因此，基于在风力发电桨距角编码器出现故障，无法测得桨距角度的情况下，有必要提出一种基于信号重构的风电机组桨距角编码器故障容错方法，即通过软件容错控制方法在桨距角编码器故障后重构出桨距角，以提高风力发电可靠性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种于信号重构的风电机组桨距角编码器故障容错方法。

本发明提供一种基于信号重构风电机组编码器故障容错方法，包括以下步骤：

获取风电机组预设时间内的数据信息；

对所述数据信息进行预处理；

根据预处理后的数据信息，辨识伺服机构的传递函数与神经网络模型；

根据所述传递函数设计状态观测器，并设置增益向量，将所述状态观测器极点配置在预设范围内；

在编码器正常时验证所述状态观测器重构性能与所述神经网络模型的准确度；