CN103346728A - 双馈风力发电机定转子电流传感器故障判断方法 - Google Patents

Abstract

双馈风力发电机定转子电流传感器故障判断方法，属于电气控制领域。为了解决双馈风电系统的定转子电流传感器发生故障后影响整个系统的可靠性的问题。本方法是在双馈风力发电机的电压方程和磁链方程的基础上推导定转子电流状态方程，根据自适应调节律建立了定转子电流模型观测器；通过比较定转子电流模型观测器的电流各相观测值和实际值的差判断感器的故障。并根据同步旋转坐标系下的电流各相观测值与静止两相坐标系下的电流各相观测值比较获得故障具体来源。它用于判断双馈风力发电机定转子电流传感器的故障。

Description

双馈风力发电机定转子电流传感器故障判断方法

技术领域

本发明涉及一种双馈风力发电机定转子电流传感器故障判断方法，属于电气控制领域。

背景技术

双馈电机的定转子均和交流电相连接，既可作为发电机运行，也可作为电动机运行。作为风力发电机使用时，双馈电机定子绕组通常与电网直接相连，转子绕组通过变流器与电网相连，变流器为转子提供幅值、频率、相位可调的交流电源。双馈风力发电机组属于变速恒频发电机组，具有运行范围宽、风能转换效率高、输出功率平稳和机械应力低等优点，而且通过矢量变换和矢量定向控制技术，能实现定子输出有功功率和无功功率的独立解耦控制，提高了电力系统的灵活性和动、静态稳定性，是目前应用最为广泛的风力发电机组类型。

随着风电场的发电容量增大，对双馈风力发电系统的可靠性有了更高的要求。双馈风电系统的可靠性取决于传感器、控制系统及电气系统等的稳定运行。但是在双馈风电系统长期工作过程中，不可避免的会发生电流、电压等传感器故障问题。当转子电流传感器发生故障时，会直接影响整个控制系统的稳定；定子电流传感器故障首先会引起输出功率的失控，进而影响整个系统的控制性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决双馈风电系统的定转子电流传感器发生故障后影响整个系统的可靠性的问题，本发明提供一种双馈风力发电机定转子电流传感器故障判断方法。

本发明的双馈风力发电机定转子电流传感器故障判断方法，它包括如下步骤：

步骤一、通过双馈发电机定子绕组的定子电压传感器获得定子电压信号u_{s_abc}，通过定子电流传感器获得定子电流信号i_{s_abc}，通过转子电流传感器获得转子电流信号i_{r_abc}，通过转子变流器PWM控制模块获得转子电压控制信号u_{r_dq}；

步骤二、将定子电压信号u_{s_abc}经Clark变换和Park变换获得同步旋转坐标系下定子电压信号u_{s_dq}，将定子电流信号i_{s_abc}和转子电流信号i_{r_abc}同时经Clark变换分别获得静止两相坐标系下定子电流信号i_{s_αβ}和转子电流信号i_{r_αβ}，所述定子电流信号i_{s_αβ}和转子电流信号i_{r_αβ}再经Park变换分别获得同步旋转坐标系下定子电流信号i_{s_dq}和转子电流信号i_{r_dq}；

步骤三、根据双馈电机电压方程和磁链方程，建立定转子电流状态方程，同步旋转坐标系下定子电流信号i_{s_dq}和转子电流信号i_{r_dq}为所述定转子电流状态方程的状态变量，同步旋转坐标系下定子电压信号u_{s_dq}和转子电压控制信号u_{r_dq}为所述定转子电流状态方程的输入变量；

步骤四、利用定转子状态方程并结合模型参考自适应理论，分别建立定子电流模型观测器和转子电流模型观测器，通过所述定子电流模型观测器和转子电流模型观测器分别获得同步旋转坐标系下的定子电流观测值

和转子电流观测值

步骤五、根据定子电流信号i_{s_dq}、转子电流信号i_{r_dq}、定子电流观测值

和转子电流观测值

获得定子电流传感器故障残差R_sco和转子电流传感器故障残差R_rco；

步骤六、由定子电流传感器故障残差R_sco和转子电流传感器故障残差R_rco构造共模残差δ，并根据定子电流观测值和转子电流观测值

与相应的实际值的稳态误差确定共模残差δ的判断阈值δ₊和δ_-，由δ和δ₊、δ_-的关系判断故障是定子电流传感器故障还是转子电流传感器故障，所述相应的实际值为步骤一中相应的电流信号；

步骤七、同步旋转坐标系下的定子电流观测值

和转子电流观测值

经Park逆变换分别获得静止两相坐标系下定子电流观测值

和转子电流观测值

通过静止两相坐标系下的定子电流观测值

转子电流观测值分别和定子电流信号i_{s_αβ}、转子电流信号i_{r_αβ}比较获得故障具体来源，实现故障判断。

本发明的优点在于，

（1）定、转子电流观测值分别和定、转子电流传感器获得的测量值之间相互独立，提高了电流模型观测器的准确性。

（2）故障判断信号来自于观测器参考模型和可调模型的状态变量偏差的模，传感器故障时能够快速得到故障判断信号。

（3）定、转子电流观测值能够作为传感器故障时的冗余信号用于控制系统，为传感器故障时的容错控制提供基础，能够实时观测双馈风力发电机定转子电流实际值，增加双馈风电系统的可靠性。

附图说明

图1为双馈风力发电机在实际应用中的控制系统框图；

图2为本发明具体实施方式三所述的定子电流模型观测器的原理示意图；

图3为本发明具体实施方式三所述的转子电流模型观测器的原理示意图；

图4为本发明具体实施方式五中对电流传感器故障进行判断的原理示意图。

图5为本发明具体实施方式六中对定子电流传感器故障的具体来源进行判断的原理示意图；

图6为本发明具体实施方式六中对转子电流传感器故障具体来源进行判断的原理示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式所述的双馈风力发电机定转子电流传感器故障判断方法，它包括如下步骤：

步骤一、通过双馈发电机定子绕组的定子电压传感器获得定子电压信号u_{s_abc}，通过定子电流传感器获得定子电流信号i_{s_abc}，通过转子电流传感器获得转子电流信号i_{r_abc}，通过转子变流器PWM控制模块获得转子电压控制信号u_{r_dq}；

步骤二、将定子电压信号u_{s_abc}依次经Clark变换和Park变换获得同步旋转坐标系下定子电压信号u_{s_dq}，将定子电流信号i_{s_abc}和转子电流信号i_{r_abc}同时经Clark变换分别获得静止两相坐标系下定子电流信号i_{s_αβ}和转子电流信号i_{r_αβ}，所述定子电流信号i_{s_αβ}和转子电流信号i_{r_αβ}再经Park变换分别获得同步旋转坐标系下定子电流信号i_{s_dq}和转子电流信号i_{r_dq}；

步骤三、根据双馈电机电压方程和磁链方程，建立定转子电流状态方程，同步旋转坐标系下定子电流信号i_{s_dq}和转子电流信号i_{r_dq}为所述定转子电流状态方程的状态变量，同步旋转坐标系下定子电压信号u_{s_dq}和转子电压控制信号u_{r_dq}为所述定转子电流状态方程的输入变量；

步骤四、利用定转子状态方程并结合模型参考自适应理论，分别建立定子电流模型观测器和转子电流模型观测器，通过所述定子电流模型观测器和转子电流模型观测器分别获得同步旋转坐标系下的定子电流观测值

和转子电流观测值

步骤五、根据定子电流信号i_{s_dq}、转子电流信号i_{r_dq}、定子电流观测值

和转子电流观测值

获得定子电流传感器故障残差R_sco和转子电流传感器故障残差R_rco；

步骤六、由定子电流传感器故障残差R_sco和转子电流传感器故障残差R_rco构造共模残差δ，并根据定子电流观测值和转子电流观测值

与相应的实际值的稳态误差确定共模残差δ的判断阈值δ₊和δ_-，由δ和δ₊、δ_-的关系判断故障是定子电流传感器故障还是转子电流传感器故障，所述相应的实际值为步骤一中相应的电流信号；

步骤七、同步旋转坐标系下的定子电流观测值和转子电流观测值

经Park逆变换分别获得静止两相坐标系下定子电流观测值和转子电流观测值

通过静止两相坐标系下的定子电流观测值

转子电流观测值

分别和定子电流信号i_{s_αβ}、转子电流信号i_{r_αβ}比较获得故障具体来源，实现故障判断。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的双馈风力发电机定转子电流传感器故障判断方法的进一步限定，

步骤三中，根据双馈电机电压方程和磁链方程，建立定转子电流状态方程的方法为：

所述电压方程为：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{sd}}=D{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{sd}}-{\mathrm{\ω}}_1{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{sq}}-R_s{i}_{\mathrm{sd}}\\ u_{\mathrm{sq}}=D{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{sq}}+{\mathrm{\ω}}_1{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{sd}}-R_s{i}_{\mathrm{sq}}\end{array}\right.,$

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{rd}}=D{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{rd}}-{\mathrm{\ω}}_2{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{rq}}+R_r{i}_{\mathrm{rd}}\\ u_{\mathrm{rq}}=D{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{rq}}+{\mathrm{\ω}}_2{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{rd}}+R_r{i}_{\mathrm{rq}}\end{array}\right.,$

所述磁链方程为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{sd}}=-L_s{i}_{\mathrm{sd}}+L_m{i}_{\mathrm{rd}}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{sq}}=-L_s{i}_{\mathrm{sq}}+L_m{i}_{\mathrm{rq}}\end{array}\right.,$

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{rd}}=L_r{i}_{\mathrm{rd}}-L_m{i}_{\mathrm{sd}}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{rq}}=L_r{i}_{\mathrm{rq}}-L_m{i}_{\mathrm{sq}}\end{array}\right.,$

式中，R_s为定子电阻，R_r为转子电阻，L_s为定子电感，L_r为转子电感；L_m为定子与转子的互感；u_sd和u_sq分别表示同步旋转坐标系下的d轴定子电压分量和q轴定子电压分量，u_rd和u_rq分别表示同步旋转坐标系下的d轴转子电压分量和q轴转子电压分量，i_sd和i_sq分别表示同步旋转坐标系下的d轴定子电流分量和q轴定子电流分量，i_rd和i_rq分别表示同步旋转坐标系下的d轴转子电流分量和q轴转子电流分量，ψ_sd和ψ_sq分别表示同步旋转坐标系下的d轴定子磁链分量和q轴定子磁链分量，ψ_rd和ψ_rq分别表示同步旋转坐标系下的d轴转子磁链分量和q轴转子磁链分量；ω₁为定子同步角频率，ω₂为转子电角频率；D=d/dt为微分算子；

为实现机电能量转换，定子和转子旋转磁场应保持相对静止，即：定子同步角频率ω₁、转子电角频率ω₂和转子机械旋转角频率ω_m三者之间关系为ω₁=pω_m±ω₂，p为双馈电机极对数；

建立定转子电流状态方程为：

$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{.}{i}}_{\mathrm{sd}}=[-R_s{i}_{\mathrm{sd}}+({\mathrm{\ω}}_1{L}_s-{\mathrm{\ω}}_2{L}_m^2/L_r)i_{\mathrm{sq}}-R_r{L}_m{i}_{\mathrm{rd}}/L_r-({\mathrm{\ω}}_{\text{1}}-{\mathrm{\ω}}_2)L_m{i}_{\mathrm{rq}}-u_{\mathrm{sd}}+L_m{u}_{\mathrm{rd}}/L_r]/\mathrm{\σ}{L}_s\\ {\stackrel{.}{i}}_{\mathrm{sq}}=[-({\mathrm{\ω}}_1{L}_s-{\mathrm{\ω}}_2{L}_m^2/L_r)i_{\mathrm{sd}}-R_s{i}_{\mathrm{sq}}+({\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_2)L_m{i}_{\mathrm{rd}}-R_r{L}_m{i}_{\mathrm{rq}}/L_r-u_{\mathrm{sq}}+L_m{u}_{\mathrm{rq}}/L_r]/\mathrm{\σ}{L}_s\\ {\stackrel{.}{i}}_{\mathrm{rd}}=[-R_s{L}_m{i}_{\mathrm{sd}}/L_s+({\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_2)L_m{i}_{\mathrm{sq}}-R_r{i}_{\mathrm{rd}}-({\mathrm{\ω}}_1{L}_m^2/L_s-{\mathrm{\ω}}_2{L}_r)i_{\mathrm{rq}}-L_m{u}_{\mathrm{sd}}/L_s+u_{\mathrm{rd}}]/\mathrm{\σ}{L}_r\\ {\stackrel{.}{i}}_{\mathrm{rd}}=[-({\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_2)L_m{i}_{\mathrm{sd}}-R_s{L}_m{i}_{\mathrm{sq}}/L_s+({\mathrm{\ω}}_1{L}_m^2/L_s-{\mathrm{\ω}}_2{L}_r)i_{\mathrm{rd}}-R_r{i}_{\mathrm{rq}}-L_m{u}_{\mathrm{sq}}/L_s+u_{\mathrm{rq}}]/\mathrm{\σ}{L}_r\end{array}\right.$

式中 $\mathrm{\σ}=1-L_m^2/L_s{L}_r,$ 表示漏感系数。

具体实施方式三：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的双馈风力发电机定转子电流传感器故障判断方法的进一步限定，

步骤四中，利用定转子状态方程并结合模型参考自适应理论，分别建立定子电流模型观测器和转子电流模型观测器的方法为：

建立定子电流模型观测器的方法为：

建立定子电流模型观测器参考模型为 $\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{.}{i}}_r=A_{\mathrm{sco}}{i}_r+B_{\mathrm{sco}}{i}_s+D_{\mathrm{sco}}u\\ y=C_{\mathrm{sco}}{i}_r\end{array}\right.,$

式中， $i_r={\left[\begin{array}{cc}{i}_{\mathrm{rd}}& i_{\mathrm{rq}}\end{array}\right]}^T,$ $i_s={\left[\begin{array}{cc}{i}_{\mathrm{sd}}& i_{\mathrm{sq}}\end{array}\right]}^T,$ $u={\left[\begin{array}{cccc}{u}_{\mathrm{sd}}& u_{\mathrm{sq}}& u_{\mathrm{rd}}& u_{\mathrm{rq}}\end{array}\right]}^T,$

$A_{\mathrm{sco}}=\left[\begin{array}{cc}\frac{{-R}_r}{\mathrm{\σ}{L}_r}& -(\frac{{\mathrm{\ω}}_1{L}_m^2}{L_s{L}_r}-{\mathrm{\ω}}_2)\frac{1}{\mathrm{\σ}}\\ (\frac{{\mathrm{\ω}}_1{L}_m^2}{L_s{L}_r}-{\mathrm{\ω}}_2)\frac{1}{\mathrm{\σ}}& \frac{{-R}_r}{\mathrm{\σ}{L}_r}\end{array}\right],$ $B_{\mathrm{sco}}=\left[\begin{array}{cc}-\frac{R_s{L}_m}{\mathrm{\σ}{L}_r{L}_s}& \frac{({\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_2)L_m}{\mathrm{\σ}{L}_r}\\ \frac{-({\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_2)L_m}{\mathrm{\σ}{L}_r}& -\frac{R_s{L}_m}{\mathrm{\σ}{L}_r{L}_s}\end{array}\right],$

$D_{\mathrm{sco}}=\left[\begin{array}{cccc}-\frac{L_m}{\mathrm{\σ}{L}_r{L}_s}& 0& \frac{1}{\mathrm{\σ}{L}_r}& 0\\ 0& -\frac{L_m}{\mathrm{\σ}{L}_r{L}_s}& 0& \frac{1}{\mathrm{\σ}{L}_r}\end{array}\right],$ $C_{\mathrm{sco}}=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right],$ R_s为定子电阻，R_r为转子电阻，L_s为定子电感，L_r为转子电感；L_m为定子与转子的互感；u_sd和u_sq分别表示同步旋转坐标系下的d轴定子电压分量和q轴定子电压分量，u_rd和u_rq分别表示同步旋转坐标系下的d轴转子电压分量和q轴转子电压分量，i_sd和i_sq分别表示同步旋转坐标系下的d轴定子电流分量和q轴定子电流分量，i_rd和i_rq分别表示同步旋转坐标系下的d轴转子电流分量和q轴转子电流分量，ω₁为定子同步角频率，ω₂为转子电角频率，

建立定子电流模型观测器可调模型为 $\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\stackrel{.}{^}}{i}}_r=A_{\mathrm{sco}}{\hat{i}}_r+B_{\mathrm{sco}}{\hat{i}}_s+D_{\mathrm{sco}}u+K_{\mathrm{sco}}(y-\hat{y})\\ \hat{y}=C_{\mathrm{sco}}{\hat{i}}_r\end{array}\right.,$

式中， ${\hat{i}}_r={\left[\begin{array}{cc}{\hat{i}}_{\mathrm{rd}}& {\hat{i}}_{\mathrm{rq}}\end{array}\right]}^T,$ ${\hat{i}}_s={\left[\begin{array}{cc}{\hat{i}}_{\mathrm{sd}}& {\hat{i}}_{\mathrm{sq}}\end{array}\right]}^T,$ $K_{\mathrm{sco}}=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right]\·$

结合模型参考自适应理论，选择定子电流模型观测器的自适应调节律为：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{d{\hat{i}}_{\mathrm{sd}}}{\mathrm{dt}}=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{sd}}{L}_m}{\mathrm{\σ}{L}_r}[\frac{R_s}{L_s}(i_{\mathrm{rd}}-{\hat{i}}_{\mathrm{rd}})+(i_{\mathrm{rq}}-{\hat{i}}_{\mathrm{rq}})({\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_2)]\\ \frac{d{\hat{i}}_{\mathrm{sq}}}{\mathrm{dt}}=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{sq}}{L}_m}{\mathrm{\σ}{L}_r}[(i_{\mathrm{rd}}-{\hat{i}}_{\mathrm{rd}})({\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_2)-\frac{R_s}{L_s}(i_{\mathrm{rq}}-{\hat{i}}_{\mathrm{rq}})]\end{array}\right.,$

式中，和

分别表示同步旋转坐标系下的d轴定子电流观测值分量和q轴定子电流观测值分量，λ_sd和λ_sq表示调节定子电流模型观测器跟随速度的系数；

通过对所述定子电流模型观测器的自适应调节律离散化得到定子电流模型观测器为：

$\left\{\begin{array}{c}{\hat{i}}_{\mathrm{sd}}(k+1)=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{sd}}{L}_m}{\mathrm{\σ}{L}_r}\left\{\frac{R_s}{L_s}\right[i_{\mathrm{rd}}\left(k\right)-{\hat{i}}_{\mathrm{rd}}\left(k\right)]+[i_{\mathrm{rq}}\left(k\right)-{\hat{i}}_{\mathrm{rq}}\left(k\right)\left]({\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_2)\right\}{T}_s+{\hat{i}}_{\mathrm{sd}}\left(k\right)\\ {\hat{i}}_{\mathrm{sq}}(k+1)=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{sq}}{L}_m}{\mathrm{\σ}{L}_r}\left\{\right[i_{\mathrm{rd}}\left(k\right)-{\hat{i}}_{\mathrm{rd}}\left(k\right)]({\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_2)-\frac{R_s}{L_s}[i_{\mathrm{rq}}\left(k\right)-{\hat{i}}_{\mathrm{rq}}\left(k\right)\left]\right\}{T}_s+{\hat{i}}_{\mathrm{sq}}\left(k\right)\end{array}\right.,$

式中，T_s为采样时间间隔，k表示当前时刻；

建立转子电流模型观测器的方法为：

建立转子电流模型观测器参考模型为 $\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{i}}_s=A_{\mathrm{rco}}{i}_s+B_{\mathrm{rco}}{i}_r+D_{\mathrm{rco}}u\\ y=C_{\mathrm{rco}}{i}_s\end{array}\right.,$

其中，

$A_{\mathrm{rco}}=\left[\begin{array}{cc}\frac{-R_s}{\mathrm{\σ}{L}_s}& ({\mathrm{\ω}}_1-\frac{{\mathrm{\ω}}_2{L}_m^2}{L_s{L}_r})\frac{1}{\mathrm{\σ}}\\ -({\mathrm{\ω}}_1-\frac{{\mathrm{\ω}}_2{L}_m^2}{L_s{L}_r})\frac{1}{\mathrm{\σ}}& \frac{-R_s}{\mathrm{\σ}{L}_s}\end{array}\right],$ $B_{\mathrm{rco}}=\left[\begin{array}{cc}-\frac{R_r{L}_m}{\mathrm{\σ}{L}_r{L}_s}& -\frac{({\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_2)L_m}{\mathrm{\σ}{L}_r}\\ \frac{({\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_2)L_m}{\mathrm{\σ}{L}_r}& -\frac{R_r{L}_m}{\mathrm{\σ}{L}_r{L}_s}\end{array}\right],$

$D_{\mathrm{rco}}=\left[\begin{array}{cccc}-\frac{1}{\mathrm{\σ}{L}_s}& 0& \frac{L_m}{\mathrm{\σ}{L}_r{L}_s}& 0\\ 0& -\frac{1}{\mathrm{\σ}{L}_s}& 0& \frac{L_m}{\mathrm{\σ}{L}_r{L}_s}\end{array}\right],$ $C_{\mathrm{rco}}=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right],$

建立转子电流模型观测器可调模型为 $\left\{\begin{array}{c}{\hat{i}}_s^{\′}=A_{\mathrm{rco}}{\hat{i}}_s^{\′}+B_{\mathrm{rco}}{\hat{i}}_r+D_{\mathrm{rco}}u+K_{\mathrm{rco}}(y-\hat{y})\\ \hat{y}=C_{\mathrm{rco}}{\hat{i}}_s^{\′}\end{array}\right.,$

式中， ${\hat{i}}_s^{\′}={\left(\begin{array}{cc}{\hat{i}}_{\mathrm{sd}}& {\hat{i}}_{\mathrm{sq}}\end{array}\right)}^T,$ $K_{\mathrm{rco}}=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right];$

结合模型参考自适应理论，选择转子电流模型观测器的自适应调节律为：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{d{\hat{i}}_{\mathrm{rd}}}{\mathrm{dt}}=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{rd}}{L}_m}{\mathrm{\σ}{L}_s}(-\frac{R_r}{L_r}(i_{\mathrm{sd}}-{\hat{i}}_{\mathrm{sd}})+(i_{\mathrm{sq}}-{\hat{i}}_{\mathrm{sq}})({\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_2))\\ \frac{d{\hat{i}}_{\mathrm{rq}}}{\mathrm{dt}}=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{rq}}{L}_m}{\mathrm{\σ}{L}_s}(-(i_{\mathrm{sd}}-{\hat{i}}_{\mathrm{sd}})({\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_2)-\frac{R_r}{L_r}(i_{\mathrm{sq}}-{\hat{i}}_{\mathrm{sq}}))\end{array}\right.,$

式中，

和

分别表示同步旋转坐标系下的d轴转子电流观测值分量和q轴转子电流观测值分量，λ_rd和λ_rq表示调节转子电流模型观测器跟随速度的系数；

通过对转子电流模型观测器的自适应调节律离散化得到转子电流模型观测器：

$\left\{\begin{array}{c}{\hat{i}}_{\mathrm{rd}}(k+1)=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{rd}}{L}_m}{\mathrm{\σ}{L}_s}\{-\frac{R_r}{L_r}[i_{\mathrm{sd}}\left(k\right)-{\hat{i}}_{\mathrm{sd}}\left(k\right)]+[i_{\mathrm{sq}}\left(k\right)-{\hat{i}}_{\mathrm{sq}}\left(k\right)\left]({\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_2)\right\}{T}_s+{\hat{i}}_{\mathrm{rd}}\left(k\right)\\ {\hat{i}}_{\mathrm{rq}}(k+1)=\frac{{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{rq}}{L}_m}{\mathrm{\σ}{L}_s}\{-[i_{\mathrm{sd}}\left(k\right)-{\hat{i}}_{\mathrm{sd}}\left(k\right)]({\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_2)-\frac{R_r}{L_r}[i_{\mathrm{sq}}\left(k\right)-{\hat{i}}_{\mathrm{sq}}\left(k\right)\left]\right\}{T}_s+{\hat{i}}_{\mathrm{rq}}\left(k\right)\end{array}\right..$

具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一所述的双馈风力发电机定转子电流传感器故障判断方法的进一步限定，

具步骤五中，根据定子电流信号i_{s_dq}、转子电流信号i_{r_dq}、定子电流观测值

和转子电流观测值

获得定子电流传感器故障残差R_sco和转子电流传感器故障残差R_rco的方法为：

$R_{\mathrm{sco}}=\sqrt{{(i_{\mathrm{rd}}-{\hat{i}}_{\mathrm{rd}})}^2+{(i_{\mathrm{rq}}-{\hat{i}}_{\mathrm{rq}})}^2},$

$R_{\mathrm{rco}}=\sqrt{{(i_{\mathrm{sd}}-{\hat{i}}_{\mathrm{sd}})}^2+{(i_{\mathrm{sq}}-{\hat{i}}_{\mathrm{sq}})}^2},$

式中，i_sd和i_sq分别表示同步旋转坐标系下的d轴定子电流分量和q轴定子电流分量，i_rd和i_rq分别表示同步旋转坐标系下的d轴转子电流分量和q轴转子电流分量，

和

分别表示同步旋转坐标系下的d轴定子电流观测值分量和q轴定子电流观测值分量，

和

分别表示同步旋转坐标系下的d轴转子电流观测值分量和q轴转子电流观测值分量。

所述定子电流传感器故障残差R_sco和转子电流传感器故障残差R_rco为观测器状态变量的输出误差的模。

具体实施方式五：结合图4说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的双馈风力发电机定转子电流传感器故障判断方法的进一步限定，

步骤六中，由δ和δ₊、δ_-的关系判断故障是定子电流传感器故障还是转子电流传感器故障的方法为：

当δ>δ₊时为转子电流传感器故障，当δ<δ_-时为定子电流传感器故障，

所述共模残差定义为δ=R_sco-R_rco。

具体实施方式六：结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的双馈风力发电机定转子电流传感器故障判断方法的进一步限定，

步骤七中，通过静止两相坐标系下的定子电流观测值转子电流观测值

分别和定子电流信号i_{s_αβ}、转子电流信号i_{r_αβ}比较获得故障具体来源的方法为：

均大于定子电流阈值时为定子A相电流传感器故障，

仅

大于定子电流阈值时为定子B相电流传感器故障；

均大于转子电流阈值时为转子A相电流传感器故障，

仅大于转子电流阈值时为转子B相电流传感器故障；

定子电流传感器和转子电流传感器无故障且正常工作时，

根据静止旋转坐标系下的定子电流观测值

与定子电流信号i_{s_αβ}稳态误差的最大值为所述定子电流阈值，根据静止旋转坐标系下的转子电流观测值

与转子电流信号i_{r_αβ}稳态误差的最大值为所述转子电流阈值。

Claims (6)

1.双馈风力发电机定转子电流传感器故障判断方法，其特征在于，

它包括如下步骤：

步骤一、通过双馈发电机定子绕组的定子电压传感器获得定子电压信号u_{s_abc}，通过定子电流传感器获得定子电流信号i_{s_abc}，通过转子电流传感器获得转子电流信号i_{r_abc}，通过转子变流器PWM控制模块获得转子电压控制信号u_{r_dq}；

步骤二、将定子电压信号u_{s_abc}经Clark变换和Park变换获得同步旋转坐标系下定子电压信号u_{s_dq}，将定子电流信号i_{s_abc}和转子电流信号i_{r_abc}同时经Clark变换分别获得静止两相坐标系下定子电流信号i_{s_αβ}和转子电流信号i_{r_αβ}，所述定子电流信号i_{s_αβ}和转子电流信号i_{r_αβ}再经Park变换分别获得同步旋转坐标系下定子电流信号i_{s_dq}和转子电流信号i_{r_dq}；

步骤三、根据双馈电机电压方程和磁链方程，建立定转子电流状态方程，同步旋转坐标系下定子电流信号i_{s_dq}和转子电流信号i_{r_dq}为所述定转子电流状态方程的状态变量，同步旋转坐标系下定子电压信号u_{s_dq}和转子电压控制信号u_{r_dq}为所述定转子电流状态方程的输入变量；

步骤四、利用定转子状态方程并结合模型参考自适应理论，分别建立定子电流模型观测器和转子电流模型观测器，通过所述定子电流模型观测器和转子电流模型观测器分别获得同步旋转坐标系下的定子电流观测值

和转子电流观测值

步骤五、根据定子电流信号i_{s_dq}、转子电流信号i_{r_dq}、定子电流观测值

和转子电流观测值

获得定子电流传感器故障残差R_sco和转子电流传感器故障残差R_rco；

步骤六、由定子电流传感器故障残差R_sco和转子电流传感器故障残差R_rco构造共模残差δ，并根据定子电流观测值

和转子电流观测值与相应的实际值的稳态误差确定共模残差δ的判断阈值δ₊和δ_-，由δ和δ₊、δ_-的关系判断故障是定子电流传感器故障还是转子电流传感器故障，所述相应的实际值为步骤一中相应的电流信号；

步骤七、同步旋转坐标系下的定子电流观测值

和转子电流观测值

经Park逆变换分别获得静止两相坐标系下定子电流观测值和转子电流观测值

通过静止两相坐标系下的定子电流观测值

转子电流观测值

分别和定子电流信号i_{s_αβ}、转子电流信号i_{r_αβ}比较获得故障具体来源，实现故障判断。

2.根据权利要求1所述的双馈风力发电机定转子电流传感器故障判断方法，其特征在于，

步骤三中，根据双馈电机电压方程和磁链方程，建立定转子电流状态方程的方法为：

所述电压方程为：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{sd}}=D{\mathrm{\&psi;}}_{\mathrm{sd}}-{\mathrm{\&omega;}}_1{\mathrm{\&psi;}}_{\mathrm{sq}}-R_s{i}_{\mathrm{sd}}\\ u_{\mathrm{sq}}=D{\mathrm{\&psi;}}_{\mathrm{sq}}+{\mathrm{\&omega;}}_1{\mathrm{\&psi;}}_{\mathrm{sd}}-R_s{i}_{\mathrm{sq}}\end{array}\right.,$

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{rd}}=D{\mathrm{\&psi;}}_{\mathrm{rd}}-{\mathrm{\&omega;}}_2{\mathrm{\&psi;}}_{\mathrm{rq}}+R_r{i}_{\mathrm{rd}}\\ u_{\mathrm{rq}}=D{\mathrm{\&psi;}}_{\mathrm{rq}}+{\mathrm{\&omega;}}_2{\mathrm{\&psi;}}_{\mathrm{rd}}+R_r{i}_{\mathrm{rq}}\end{array}\right.,$

所述磁链方程为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&psi;}}_{\mathrm{sd}}=-L_s{i}_{\mathrm{sd}}+L_m{i}_{\mathrm{rd}}\\ {\mathrm{\&psi;}}_{\mathrm{sq}}=-L_s{i}_{\mathrm{sq}}+L_m{i}_{\mathrm{rq}}\end{array}\right.,$

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\&psi;}}_{\mathrm{rd}}=L_r{i}_{\mathrm{rd}}-L_m{i}_{\mathrm{sd}}\\ {\mathrm{\&psi;}}_{\mathrm{rq}}=L_r{i}_{\mathrm{rq}}-L_m{i}_{\mathrm{sq}}\end{array}\right.,$

式中，R_s为定子电阻，R_r为转子电阻，L_s为定子电感，L_r为转子电感；L_m为定子与转子的互感；u_sd和u_sq分别表示同步旋转坐标系下的d轴定子电压分量和q轴定子电压分量，u_rd和u_rq分别表示同步旋转坐标系下的d轴转子电压分量和q轴转子电压分量，i_sd和i_sq分别表示同步旋转坐标系下的d轴定子电流分量和q轴定子电流分量，i_rd和i_rq分别表示同步旋转坐标系下的d轴转子电流分量和q轴转子电流分量，ψ_sd和ψ_sq分别表示同步旋转坐标系下的d轴定子磁链分量和q轴定子磁链分量，ψ_rd和ψ_rq分别表示同步旋转坐标系下的d轴转子磁链分量和q轴转子磁链分量；ω₁为定子同步角频率，ω₂为转子电角频率；D=d/dt为微分算子；

定子同步角频率ω₁、转子电角频率ω₂和转子机械旋转角频率ω_m三者之间关系为ω₁=pω_m±ω₂，p为双馈电机极对数；

建立定转子电流状态方程为：

$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{.}{i}}_{\mathrm{sd}}=[-R_s{i}_{\mathrm{sd}}+({\mathrm{\&omega;}}_1{L}_s-{\mathrm{\&omega;}}_2{L}_m^2/L_r)i_{\mathrm{sq}}-R_r{L}_m{i}_{\mathrm{rd}}/L_r-({\mathrm{\&omega;}}_{\text{1}}-{\mathrm{\&omega;}}_2)L_m{i}_{\mathrm{rq}}-u_{\mathrm{sd}}+L_m{u}_{\mathrm{rd}}/L_r]/\mathrm{\&sigma;}{L}_s\\ {\stackrel{.}{i}}_{\mathrm{sq}}=[-({\mathrm{\&omega;}}_1{L}_s-{\mathrm{\&omega;}}_2{L}_m^2/L_r)i_{\mathrm{sd}}-R_s{i}_{\mathrm{sq}}+({\mathrm{\&omega;}}_1-{\mathrm{\&omega;}}_2)L_m{i}_{\mathrm{rd}}-R_r{L}_m{i}_{\mathrm{rq}}/L_r-u_{\mathrm{sq}}+L_m{u}_{\mathrm{rq}}/L_r]/\mathrm{\&sigma;}{L}_s\\ {\stackrel{.}{i}}_{\mathrm{rd}}=[-R_s{L}_m{i}_{\mathrm{sd}}/L_s+({\mathrm{\&omega;}}_1-{\mathrm{\&omega;}}_2)L_m{i}_{\mathrm{sq}}-R_r{i}_{\mathrm{rd}}-({\mathrm{\&omega;}}_1{L}_m^2/L_s-{\mathrm{\&omega;}}_2{L}_r)i_{\mathrm{rq}}-L_m{u}_{\mathrm{sd}}/L_s+u_{\mathrm{rd}}]/\mathrm{\&sigma;}{L}_r\\ {\stackrel{.}{i}}_{\mathrm{rd}}=[-({\mathrm{\&omega;}}_1-{\mathrm{\&omega;}}_2)L_m{i}_{\mathrm{sd}}-R_s{L}_m{i}_{\mathrm{sq}}/L_s+({\mathrm{\&omega;}}_1{L}_m^2/L_s-{\mathrm{\&omega;}}_2{L}_r)i_{\mathrm{rd}}-R_r{i}_{\mathrm{rq}}-L_m{u}_{\mathrm{sq}}/L_s+u_{\mathrm{rq}}]/\mathrm{\&sigma;}{L}_r\end{array}\right.$

式中 $\mathrm{\&sigma;}=1-L_m^2/L_s{L}_r,$ 表示漏感系数。

3.根据权利要求1所述的双馈风力发电机定转子电流传感器故障判断方法，其特征在于，

步骤四中，利用定转子状态方程并结合模型参考自适应理论，分别建立定子电流模型观测器和转子电流模型观测器的方法为：

建立定子电流模型观测器的方法为：

建立定子电流模型观测器参考模型为 $\left\{\begin{array}{c}{i}_r=A_{\mathrm{sco}}{i}_r+B_{\mathrm{sco}}{i}_s+D_{\mathrm{sco}}u\\ y=C_{\mathrm{sco}}{i}_r\end{array}\right.,$

式中， $i_r={\left(\begin{array}{cc}{i}_{\mathrm{rd}}& i_{\mathrm{rq}}\end{array}\right)}^T,$ $i_s={\left(\begin{array}{cc}{i}_{\mathrm{sd}}& i_{\mathrm{sq}}\end{array}\right)}^T,$ $u={\left(\begin{array}{cccc}{u}_{\mathrm{sd}}& u_{\mathrm{sq}}& u_{\mathrm{rd}}& u_{\mathrm{rq}}\end{array}\right)}^T,$

$A_{\mathrm{sco}}=\left[\begin{array}{cc}\frac{{-R}_r}{\mathrm{\&sigma;}{L}_r}& -(\frac{{\mathrm{\&omega;}}_1{L}_m^2}{L_s{L}_r}-{\mathrm{\&omega;}}_2)\frac{1}{\mathrm{\&sigma;}}\\ (\frac{{\mathrm{\&omega;}}_1{L}_m^2}{L_s{L}_r}-{\mathrm{\&omega;}}_2)\frac{1}{\mathrm{\&sigma;}}& \frac{-R_r}{\mathrm{\&sigma;}{L}_r}\end{array}\right],$ $B_{\mathrm{sco}}=\left[\begin{array}{cc}-\frac{R_s{L}_m}{\mathrm{\&sigma;}{L}_r{L}_s}& \frac{({\mathrm{\&omega;}}_1-{\mathrm{\&omega;}}_2)L_m}{\mathrm{\&sigma;}{L}_r}\\ \frac{-({\mathrm{\&omega;}}_1-{\mathrm{\&omega;}}_2)L_m}{\mathrm{\&sigma;}{L}_r}& -\frac{R_s{L}_m}{\mathrm{\&sigma;}{L}_r{L}_s}\end{array}\right],$

$D_{\mathrm{sco}}=\left[\begin{array}{cccc}-\frac{L_m}{\mathrm{\&sigma;}{L}_r{L}_s}& 0& \frac{1}{\mathrm{\&sigma;}{L}_r}& 0\\ 0& -\frac{L_m}{\mathrm{\&sigma;}{L}_r{L}_s}& 0& \frac{1}{\mathrm{\&sigma;}{L}_r}\end{array}\right],$ $C_{\mathrm{sco}}=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right],$ R_s为定子电阻，R_r为转子电阻，L_s为定子电感，L_r为转子电感，L_m为定子与转子的互感，u_sd和u_sq分别表示同步旋转坐标系下的d轴定子电压分量和q轴定子电压分量，u_rd和u_rq分别表示同步旋转坐标系下的d轴转子电压分量和q轴转子电压分量，i_sd和i_sq分别表示同步旋转坐标系下的d轴定子电流分量和q轴定子电流分量，i_rd和i_rq分别表示同步旋转坐标系下的d轴转子电流分量和q轴转子电流分量，ω₁为定子同步角频率，ω₂为转子电角频率，

建立定子电流模型观测器可调模型为 $\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\stackrel{.}{^}}{i}}_r=A_{\mathrm{sco}}{\hat{i}}_r+B_{\mathrm{sco}}{\hat{i}}_s+D_{\mathrm{sco}}u+K_{\mathrm{sco}}(y-\hat{y})\\ \hat{y}=C_{\mathrm{sco}}{\hat{i}}_r\end{array}\right.,$

式中， ${\hat{i}}_r={\left(\begin{array}{cc}{\hat{i}}_{\mathrm{rd}}& {\hat{i}}_{\mathrm{rq}}\end{array}\right)}^T,$ ${\hat{i}}_s={\left(\begin{array}{cc}{\hat{i}}_{\mathrm{sd}}& {\hat{i}}_{\mathrm{sq}}\end{array}\right)}^T,$ $K_{\mathrm{sco}}=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right]\&CenterDot;$

结合模型参考自适应理论，选择定子电流模型观测器的自适应调节律为：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{d{\hat{i}}_{\mathrm{sd}}}{\mathrm{dt}}=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{sd}}{L}_m}{\mathrm{\&sigma;}{L}_r}[\frac{R_s}{L_s}(i_{\mathrm{rd}}-{\hat{i}}_{\mathrm{rd}})+(i_{\mathrm{rq}}-{\hat{i}}_{\mathrm{rq}})({\mathrm{\&omega;}}_1-{\mathrm{\&omega;}}_2)]\\ \frac{d{\hat{i}}_{\mathrm{sq}}}{\mathrm{dt}}=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{sq}}{L}_m}{\mathrm{\&sigma;}{L}_r}[(i_{\mathrm{rd}}-{\hat{i}}_{\mathrm{rd}})({\mathrm{\&omega;}}_1-{\mathrm{\&omega;}}_2)-\frac{R_s}{L_s}(i_{\mathrm{rq}}-{\hat{i}}_{\mathrm{rq}})]\end{array}\right.,$

式中，

和

分别表示同步旋转坐标系下的d轴定子电流观测值分量和q轴定子电流观测值分量，λ_sd和λ_sq表示调节定子电流模型观测器跟随速度的系数；

通过对所述定子电流模型观测器的自适应调节律离散化得到定子电流模型观测器为：

$\left\{\begin{array}{c}{\hat{i}}_{\mathrm{sd}}(k+1)=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{sd}}{L}_m}{\mathrm{\&sigma;}{L}_r}\left\{\frac{R_s}{L_s}\right[i_{\mathrm{rd}}\left(k\right)-{\hat{i}}_{\mathrm{rd}}\left(k\right)]+[i_{\mathrm{rq}}\left(k\right)-{\hat{i}}_{\mathrm{rq}}\left(k\right)\left]({\mathrm{\&omega;}}_1-{\mathrm{\&omega;}}_2)\right\}{T}_s+{\hat{i}}_{\mathrm{sd}}\left(k\right)\\ {\hat{i}}_{\mathrm{sq}}(k+1)=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{sq}}{L}_m}{\mathrm{\&sigma;}{L}_r}\left\{\right[i_{\mathrm{rd}}\left(k\right)-{\hat{i}}_{\mathrm{rd}}\left(k\right)]({\mathrm{\&omega;}}_1-{\mathrm{\&omega;}}_2)-\frac{R_s}{L_s}[i_{\mathrm{rq}}\left(k\right)-{\hat{i}}_{\mathrm{rq}}\left(k\right)\left]\right\}{T}_s+{\hat{i}}_{\mathrm{sq}}\left(k\right)\end{array}\right.$

式中，T_s为采样时间间隔，k为当前采样时刻；

建立转子电流模型观测器的方法为：

建立转子电流模型观测器参考模型为 $\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{.}{i}}_s=A_{\mathrm{rco}}{i}_s+B_{\mathrm{rco}}{i}_r+D_{\mathrm{rco}}u\\ y=C_{\mathrm{rco}}{i}_s\end{array}\right.,$

其中，

$A_{\mathrm{rco}}=\left[\begin{array}{cc}\frac{-R_s}{\mathrm{\&sigma;}{L}_s}& ({\mathrm{\&omega;}}_1-\frac{{\mathrm{\&omega;}}_2{L}_m^2}{L_s{L}_r})\frac{1}{\mathrm{\&sigma;}}\\ -({\mathrm{\&omega;}}_1-\frac{{\mathrm{\&omega;}}_2{L}_m^2}{L_s{L}_r})\frac{1}{\mathrm{\&sigma;}}& \frac{-R_s}{\mathrm{\&sigma;}{L}_s}\end{array}\right],$

$B_{\mathrm{rco}}=\left[\begin{array}{cc}-\frac{R_r{L}_m}{\mathrm{\&sigma;}{L}_r{L}_s}& -\frac{({\mathrm{\&omega;}}_1-{\mathrm{\&omega;}}_2)L_m}{\mathrm{\&sigma;}{L}_r}\\ \frac{({\mathrm{\&omega;}}_1-{\mathrm{\&omega;}}_2)L_m}{\mathrm{\&sigma;}{L}_r}& -\frac{R_r{L}_m}{\mathrm{\&sigma;}{L}_r{L}_s}\end{array}\right],$

$D_{\mathrm{rco}}=\left[\begin{array}{cccc}-\frac{1}{\mathrm{\&sigma;}{L}_s}& 0& \frac{L_m}{\mathrm{\&sigma;}{L}_r{L}_s}& 0\\ 0& -\frac{1}{\mathrm{\&sigma;}{L}_s}& 0& \frac{L_m}{\mathrm{\&sigma;}{L}_r{L}_s}\end{array}\right],$

$C_{\mathrm{rco}}=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right],$

建立转子电流模型观测器可调模型为 $\left\{\begin{array}{c}{\hat{i}}_s^{\&prime;}=A_{\mathrm{rco}}{\hat{i}}_s^{\&prime;}+B_{\mathrm{rco}}{\hat{i}}_r+D_{\mathrm{rco}}u+K_{\mathrm{rco}}(y-\hat{y})\\ \hat{y}=C_{\mathrm{rco}}{\hat{i}}_s^{\&prime;}\end{array}\right.,$

式中， ${\hat{i}}_s^{\&prime;}={\left(\begin{array}{cc}{\hat{i}}_{\mathrm{sd}}& {\hat{i}}_{\mathrm{sq}}\end{array}\right)}^T,$ $K_{\mathrm{rco}}=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right];$

结合模型参考自适应理论，选择转子电流模型观测器的自适应调节律为：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{d{\hat{i}}_{\mathrm{rd}}}{\mathrm{dt}}=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{rd}}{L}_m}{\mathrm{\&sigma;}{L}_s}(-\frac{R_r}{L_r}(i_{\mathrm{sd}}-{\hat{i}}_{\mathrm{sd}})+(i_{\mathrm{sq}}-{\hat{i}}_{\mathrm{sq}})({\mathrm{\&omega;}}_1-{\mathrm{\&omega;}}_1))\\ \frac{d{\hat{i}}_{\mathrm{rq}}}{\mathrm{dt}}=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{rq}}{L}_m}{\mathrm{\&sigma;}{L}_s}(-(i_{\mathrm{sd}}-{\hat{i}}_{\mathrm{sd}})({\mathrm{\&omega;}}_1-{\mathrm{\&omega;}}_2)-\frac{R_r}{L_r}(i_{\mathrm{sq}}-{\hat{i}}_{\mathrm{sq}}))\end{array}\right.,$

式中，

和分别表示同步旋转坐标系下的d轴转子电流观测值分量和q轴转子电流观测值分量；λ_rd和λ_rq表示调节转子电流模型观测器跟随速度的系数。

通过对转子电流模型观测器的自适应调节律离散化得到转子电流模型观测器：

$\left\{\begin{array}{c}{\hat{i}}_{\mathrm{rd}}(k+1)=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{rd}}{L}_m}{\mathrm{\&sigma;}{L}_s}\{-\frac{R_r}{L_r}[i_{\mathrm{sd}}\left(k\right)-{\hat{i}}_{\mathrm{sd}}\left(k\right)]+[i_{\mathrm{sq}}\left(k\right)-{\hat{i}}_{\mathrm{sq}}\left(k\right)\left]({\mathrm{\&omega;}}_1-{\mathrm{\&omega;}}_1)\right\}{T}_s+{\hat{i}}_{\mathrm{rd}}\left(k\right)\\ {\hat{i}}_{\mathrm{rq}}(k+1)=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{\mathrm{rq}}{L}_m}{\mathrm{\&sigma;}{L}_s}\{-[i_{\mathrm{sd}}\left(k\right)-{\hat{i}}_{\mathrm{sd}}\left(k\right)]({\mathrm{\&omega;}}_1-{\mathrm{\&omega;}}_2)-\frac{R_r}{L_r}[i_{\mathrm{sq}}\left(k\right)-{\hat{i}}_{\mathrm{sq}}\left(k\right)\left]\right\}{T}_s+{\hat{i}}_{\mathrm{rq}}\left(k\right)\end{array}\right..$

4.根据权利要求1所述的双馈风力发电机定转子电流传感器故障判断方法，其特征在于，

步骤五中，根据定子电流信号i_{s_dq}、转子电流信号i_{r_dq}、定子电流观测值

和转子电流观测值获得定子电流传感器故障残差R_sco和转子电流传感器故障残差R_rco的方法为：

$R_{\mathrm{sco}}=\sqrt{{(i_{\mathrm{rd}}-{\hat{i}}_{\mathrm{rd}})}^2+{(i_{\mathrm{rq}}-{\hat{i}}_{\mathrm{rq}})}^2},$

$R_{\mathrm{rco}}=\sqrt{{(i_{\mathrm{sd}}-{\hat{i}}_{\mathrm{sd}})}^2+{(i_{\mathrm{sq}}-{\hat{i}}_{\mathrm{sq}})}^2},$

式中，i_sd和i_sq分别表示同步旋转坐标系下的d轴定子电流分量和q轴定子电流分量，i_rd和i_rq分别表示同步旋转坐标系下的d轴转子电流分量和q轴转子电流分量，

和

分别表示同步旋转坐标系下的d轴定子电流观测值分量和q轴定子电流观测值分量，

和

分别表示同步旋转坐标系下的d轴转子电流观测值分量和q轴转子电流观测值分量。

5.根据权利要求1所述的双馈风力发电机定转子电流传感器故障判断方法，其特征在于，

步骤六中，由δ和δ₊、δ_-的关系判断故障是定子电流传感器故障还是转子电流传感器故障的方法为：

当δ>δ₊时为转子电流传感器故障，当δ<δ_-时为定子电流传感器故障，

所述共模残差定义为δ=R_sco-R_rco。

6.根据权利要求1所述的双馈风力发电机定转子电流传感器故障判断方法，其特征在于，

通过静止两相坐标系下的定子电流观测值

转子电流观测值

分别和定子电流信号i_{s_αβ}、转子电流信号i_{r_αβ}比较获得故障具体来源的方法为：

均大于定子电流阈值时为定子A相电流传感器故障，

仅大于定子电流阈值时为定子B相电流传感器故障；

均大于转子电流阈值时为转子A相电流传感器故障，

仅

大于转子电流阈值时为转子B相电流传感器故障；

定子电流传感器和转子电流传感器无故障且正常工作时，

根据静止旋转坐标系下的定子电流观测值

与定子电流信号i_{s_αβ}稳态误差的最大值为所述定子电流阈值，根据静止旋转坐标系下的转子电流观测值

与转子电流信号i_{r_αβ}稳态误差的最大值为所述转子电流阈值。

Images