CN105743118A - 变流器系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变流器系统及其控制方法，变流器系统包括：变流器、电机、速度传感器和控制装置，在变流器系统正常运行时，控制装置采用速度传感器采样的转子位置信号对变流器进行控制，并根据电机的转子电流误差实时监测速度传感器的状态。当速度传感器的信号出现异常时，控制装置采用转子位置估算信号代替速度传感器采样的转子位置信号对变流器进行控制。本发明变流器系统及控制方法能够解决变流器系统在速度传感器信号异常后出现故障停机的技术问题，减少了维修前变流器系统的停机时间，提高了速度传感器信号异常时的系统稳定性。

Description

变流器系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及变流技术领域，尤其是涉及一种用于改善风电变流器在速度传感器信号异常时运行性能的系统及其控制方法。

背景技术

风电是目前发展最快，并最具有规模化和商业化发展前景的可再生能源利用方式。双馈型发电技术是较为适合兆瓦级大功率变速恒频风力发电的技术方案，在风力发电系统中占有非常重要的地位。对双馈电机控制而言，其控制性能对转速和转子位置的精确检测有着较大的依赖性。在双馈型风电系统中，速度传感器是故障发生率较高的一类部件。速度传感器的工作环境的电磁条件比较恶劣，信号也比较容易受干扰。当速度传感器信号异常时，会引发变流器的过压、过流等故障。

双馈变流器系统的结构原理示意图如附图1所示，双馈变流器系统主要由网侧变流器1、机侧变流器2、电机3、Crowbar电路4等组成。其中，网侧变流器1主要负责变流器和电网6之间的能量交互，维持直流电压稳定。机侧变流器2主要负责电机3的有功、无功控制。Crowbar电路4主要是为了防止在低电压穿越等恶劣工况下，变流器的过压和过流等异常故障发生。当检测出低电压穿越等恶劣工况时，变流器内部的IGBT元件导通。双馈变流器的控制主要采用矢量控制或直接功率控制，都需要将转子的电流信号变换到定子侧的坐标系，变换过程需要转子的位置信号，而转子位置信号的质量将会直接影响到系统的运行性能和稳定性。双馈变流器系统还包括速度传感器5、网侧电感7、转子电流传感器8和定子电流传感器9。

为了完全消除位置传感器故障等带来的影响，不少学者进行了无速度传感器控制方面的研究，但是研究基本都是基于电机稳态运行情况，速度和位置信号的计算精度受电机参数影响严重。这些研究基本上都没有考虑低电压穿越时转子位置估算的稳定性，因此在机组处于低电压穿越工况时，电网电压骤升、骤降都会引起电机参数变化。另外，还会在电机磁链、定转子电流中引入大量的直流分量和负序分量，以上各种情况都会严重影响位置信号的估算。因此，现在兆瓦级双馈风电机组中都安装了速度传感器。

在现有技术中主要有以下两篇文献与本发明申请的技术方案相近：

现有技术1为北京清能华福风电技术有限公司于2008年11月03日申请，并于2009年03月18日公开，公开号为CN101388639A的中国发明专利申请《双馈风力发电机无位置传感器矢量控制方法》。该发明专利申请公布了一种双馈风力发电机无位置传感器矢量控制方法。该控制方法采用基于模型参考自适应模块的闭环算法辨识双馈异步风力发电机的转子位置和转速。这使得无位置传感器的矢量控制成为可能，并且使得发电机系统的成本降低，而其抗干扰能力得到提高。同时，该控制方法还采用改进电压模型观测磁链的方法对定子静止坐标系下的定子磁链和转子静止坐标系下的转子磁链进行观测，能够解决采用高通滤波法进行磁链观测得到的磁链相位超前，幅值变小的问题，得到与真实值相位和幅值一致的磁链。但是，其还存在以下一些不足：在位置估算中需使用转子电压。在同步转速附近时，转子电压受死区、器件管压降影响很大，计算采用的转子电压和实际生效的转子电压之间会存在较大误差，转子电压的精度会严重影响位置信号计算的准确性。

现有技术2为华锐风电科技(集团)股份有限公司于2012年02月20日申请，并于2013年08月21日公开，公开号为CN103259480A的《双馈风力发电机无速度传感器控制方法和系统》。该发明专利申请公开了一种双馈风力发电机无速度传感器控制方法和系统。该方法包括：按照采样周期，测量k时刻电机的定子电压值、定子电流值和转子电流值并换算；根据k时刻定子电压值和定子电流值计算获取k时刻转子参考磁链；根据k-1时刻的转子角速度辨识值、转子磁链辨识值和转子电流值计算k时刻的转子磁链辨识值；根据k-1时刻的转子参考磁链和转子电流值，以及k时刻的转子磁链辨识值，计算获得k-1时刻的转子角速度的辨识值；根据k-1时刻的转子角速度的辨识值进行风力发电机闭环反馈控制。该发明申请运用离散化算法，提出了基于离散滑模模型参考自适应的速度辨识方法。使得通过本方法得到的速度估计值，精确，抗扰能力强，且不受工况影响。但是，其还存在以下一些不足：在速度估算中需使用转子电阻，转子电阻会随着电机温度实时变化，转子电阻的变化会严重影响速度及位置信号的估算精度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种变流器系统及其控制方法，能够解决风电机组在速度传感器信号异常后出现故障停机的技术问题，减少维修前风电机组的停机时间，提高传感器信号异常时的系统稳定性。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种变流器系统的技术实现方案，变流器系统，包括：变流器、电机、速度传感器和控制装置，在变流器系统正常运行时，控制装置采用速度传感器采样的转子位置信号对所述变流器进行控制，并根据所述电机的转子电流误差实时监测所述速度传感器的状态。当所述速度传感器的信号出现异常时，所述控制装置采用转子位置估算信号代替所述速度传感器采样的转子位置信号对所述变流器进行控制。

优选的，变流器包括网侧变流器、机侧变流器和Crowbar电路，所述网侧变流器的交流端通过网侧电感连接至电网，所述网侧变流器的直流端与所述机侧变流器的直流端相连。所述机侧变流器的交流端与所述电机的转子侧相连，所述电机的定子侧与所述电网相连。所述Crowbar电路连接在所述机侧变流器与所述电机的转子侧之间，用于在低电压穿越工况下旁路所述机侧变流器。

优选的，所述变流器系统还包括用于检测所述电机的转子电流的转子电流传感器，以及用于检测所述电机的定子电流的定子电流传感器。

优选的，所述控制装置采用基于电机定子磁链模型参考自适应控制计算所述电机的转子位置估算信号和转子转速估算信号。

优选的，所述控制装置包括转子位置估算单元，所述转子位置估算单元采集并根据所述电机的定子电压u_s、定子电流i_s和转子电流i_r计算所述电机的转子转速估算信号，并根据转子转速估算信号进行积分计算得到转子位置估算信号。

优选的，所述转子位置估算单元将定子电压u_s由三相坐标系下的定子电压u_sa、u_sb、u_sc经Clark变换转换至两相静止坐标系下的定子电压u_sα和u_sβ。将定子电流i_s由三相坐标系下的定子电流i_sa、i_sb、i_sc经Clark变换转换至两相静止坐标系下的定子电流i_sα和i_sβ。根据定子电压u_sα、u_sβ和定子电流i_sα、i_sβ计算电机的电压模型定子磁链。将转子电流i_r三相坐标系下的转子电流i_ra、i_rb、i_rc经Clark变换转换至两相静止坐标系下的转子电流i_rα和i_rβ。根据转子位置估算信号将转子电流i_rα和i_rβ变换至定子两相静止坐标系下的转子电流i_rα′和i_rβ′。根据转子电流i_rα′和i_rβ′计算出电机的电流模型定子磁链和并根据定子磁链和计算出定子磁链误差函数ε_ψs，根据定子磁链误差函数ε_ψs进行转子转速估算信号计算，通过对转子转速估算信号进行积分得到转子位置估算信号

优选的，所述控制装置包括速度传感器信号异常检测单元，所述速度传感器信号异常检测单元通过判断由电机模型和所述转子位置信号计算出的转子电流与所述转子电流传感器实测的转子电流之间的误差值是否超过设定的故障阈值来判定所述速度传感器的信号是否异常。

优选的，所述速度传感器信号异常检测单元根据电机的电压模型定子磁链，结合电流模型定子磁链，计算出变换至定子两相静止坐标系下的转子电流i″_rα和i″_rβ，并将转子电流i″_rα、i″_rβ变换至转子两相静止坐标系下的转子电流和根据转子电流和转子电流i_rα和i_rβ得到转子电流误差函数ε_ir；当转子电流误差函数值ε_ir大于设定的故障阈值时，即判定为速度传感器的信号异常。

优选的，所述变流器系统应用于风电变流器系统，所述电机采用双馈式电机。

本发明还另外具体提供了一种上述变流器系统控制方法的技术实现方案，包括以下步骤：

S11：当变流器正常运行时，采用速度传感器采样的转子位置信号对所述变流器进行控制，并根据电机的转子电流误差实时监测所述速度传感器的状态；

S12：当所述速度传感器的信号出现异常时，采用转子位置估算信号代替所述速度传感器采样的转子位置信号对所述变流器进行控制。

所述步骤S11进一步包括以下过程：

S101：当所述变流器正常运行时，机侧变流器采用所述速度传感器采样的转子位置信号和转子转速信号进行控制；

S102：实时计算出所述电机的转子位置估算信号和转子转速估算信号；

S103：实时监测根据电机模型计算得到的转子电流与实测转子电流的误差函数值。

所述步骤S12进一步包括以下过程：

S104：当根据电机模型计算得到的转子电流与实测转子电流的误差函数值超过设定的故障阈值时，将控制所述机侧变流器的转子位置信号和转子转速信号切换至转子位置估算信号和转子转速估算；

S105：当根据电机模型计算得到的转子电流与实测转子电流的误差函数值持续小于设定的故障阈值设定时间时，将控制所述机侧变流器的转子位置信号和转子转速信号切换回所述速度传感器采样的转子位置信号和转子转速信号。

优选的，所述控制方法采用基于电机定子磁链模型参考自适应控制计算电机的转子位置估算信号和转子转速估算信号。

优选的，控制方法包括转子位置估算信号计算过程，该过程进一步包括以下步骤：

根据式(1)将所述电机的定子电压u_s由三相坐标系下的定子电压u_sa、u_sb、u_sc经Clark变换转换至两相静止坐标系下的定子电压u_sα、u_sβ；

$\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{s\α}}\\ u_{\mathrm{s\β}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{sa}}\\ u_{\mathrm{sb}}\\ u_{\mathrm{sc}}\end{array}\right]---\left(1\right)$

根据式(2)将所述电机的定子电流i_s由三相坐标系下的定子电流i_sa、i_sb、i_sc经Clark变换转换至两相静止坐标系下的定子电流i_sα、i_sβ；

$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{s\α}}\\ i_{\mathrm{s\β}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{sa}}\\ i_{\mathrm{sb}}\\ i_{\mathrm{sc}}\end{array}\right]---\left(2\right)$

根据式(3)由定子电压u_sα、u_sβ和定子电流i_sα、i_sβ计算电机的电压模型定子磁链；

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{s\α}}=\∫(u_{\mathrm{s\α}}-R_s\·i_{\mathrm{s\α}})\mathrm{dt}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{s\β}}=\∫(u_{\mathrm{s\β}}-R_s\·i_{\mathrm{s\β}})\mathrm{dt}\end{array}---\left(3\right)\right.$

根据式(4)将所述电机的转子电流i_r由三相坐标系下的转子电流i_ra、i_rb、i_rc经Clark变换转换至两相静止坐标系下的转子电流i_rα、i_rβ；

$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{r\α}}\\ i_{\mathrm{r\β}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{ra}}\\ i_{\mathrm{rb}}\\ i_{\mathrm{rc}}\end{array}\right]---\left(4\right)$

由式(5)根据转子位置估算信号将转子电流i_rα、i_rβ变换至定子两相静止坐标系下的转子电流i_rα′、i_rβ′；

$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{r\α}}\′\\ i_{\mathrm{r\β}}\′\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos {\widehat{\mathrm{\θ}}}_r& -\sin {\widehat{\mathrm{\θ}}}_r\\ \sin {\widehat{\mathrm{\θ}}}_r& \cos {\widehat{\mathrm{\θ}}}_r\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{r\α}}\\ i_{\mathrm{r\β}}\end{array}\right]---\left(5\right)$

根据式(6)由转子电流i_rα′、i_rβ′计算出电机的电流模型定子磁链

$\left\{\begin{array}{c}{\widehat{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{s\α}}=L_s\·i_{\mathrm{s\α}}+L_m\·i_{\mathrm{r\α}}\′\\ {\widehat{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{s\β}}=L_s\·i_{\mathrm{s\β}}+L_m\·i_{\mathrm{r\β}}\′\end{array}\right.---\left(6\right)$

根据式(7)由定子磁链计算出定子磁链误差函数ε_ψs；

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\ψs}}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{s\β}}\·{\widehat{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{s\α}}-{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{s\α}}\·{\widehat{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{s\β}}---\left(7\right)$

根据式(8)由定子磁链误差函数ε_ψs进行转子转速估算信号计算；

${\widehat{\mathrm{\ω}}}_r=(k_p+\frac{k_i}{s})\·{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\ψs}}---\left(8\right)$

根据式(9)对转子转速估算信号进行积分得到转子位置估算信号

$\widehat{\mathrm{\θ}}={\∫\widehat{\mathrm{\ω}}}_r\mathrm{dt}---\left(9\right)$

其中，u_s为电机的定子电压，i_s为电机的定子电流，i_r为电机的转子电流，R_s为电机的定子电阻，L_m为电机的定转子互感，L_s为电机的定子自感，k_p为比例系数，k_i为积分系数，s为复变量。

优选的，所述控制方法包括速度传感器信号异常检测过程，该过程进一步包括以下步骤：

根据式计算出变换至定子两相静止坐标系下的转子电流i″_rα、i″_rβ；

$\left\{\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{r\α}}^{\′\′}=\frac{1}{L_m}\·({\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{s\α}}-L_s\·i_{\mathrm{s\α}})\\ i_{\mathrm{r\β}}^{\′\′}=\frac{1}{L_m}\·({\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{s\β}}-L_s\·i_{\mathrm{s\β}})\end{array}\right.---\left(10\right)$

根据式将转子电流i″_rα、i″_rβ变换至转子两相静止坐标系下的转子电流

$\left[\begin{array}{c}{\hat{i}}_{\mathrm{r\α}}\\ {\hat{i}}_{\mathrm{r\β}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{{\cos \mathrm{\θ}}_r}^{*}& {{\sin \mathrm{\θ}}_r}^{*}\\ {{-\sin \mathrm{\θ}}_r}^{*}& {{\cos \mathrm{\θ}}_r}^{*}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i_{\mathrm{r\α}}}^{\′\′}\\ {i_{\mathrm{r\β}}}^{\′\′}\end{array}\right]---\left(11\right)$

根据式由转子电流和转子电流i_rα、i_rβ得到转子电流误差函数ε_ir；

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{ir}}=\frac{{\hat{i}}_{\mathrm{r\α}}\·i_{\mathrm{r\β}}-i_{\mathrm{r\α}}\·{\hat{i}}_{\mathrm{r\β}}}{i_{\mathrm{r\α}}\·i_{\mathrm{r\α}}+i_{\mathrm{r\β}}\·i_{\mathrm{r\β}}}---\left(12\right)$

当转子电流误差函数值ε_ir大于设定的故障阈值时，即判定为速度传感器的信号异常。

其中，θ_r ^*为速度传感器采样的转子位置信号。

优选的，所述变流器系统应用于风电变流器系统，所述电机采用双馈式电机。

通过实施上述本发明提供的变流器系统及其控制方法，具有如下有益效果：

(1)本发明变流器系统及控制方法采用基于模型计算转子电流和实测转子电流判断速度传感器输出信号异常的方法，检测实时性好；

(2)本发明变流器系统及控制方法采用速度传感器采样信号和估算信号相结合的方法，大大降低了速度传感器信号异常对控制带来的影响，提高了速度传感器信号异常时的系统稳定性，提高了系统运行的稳定性；

(3)本发明变流器系统及控制方法对位置信号进行估算的过程受电机参数影响小，系统稳定且精度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1是本发明变流器系统一种具体实施方式的系统结构框图；

图2是本发明变流器系统一种具体实施方式转速和位置信号估算单元的系统原理框图；

图3是本发明变流器系统一种具体实施方式转子电流误差计算单元的系统原理框图；

图4是本发明变流器系统一种具体实施方式的系统控制结构框图；

图5是本发明变流器控制方法中转子位置信号采用采样和估算相结合算法时速度传感器信号异常情况下的定子电流波形示意图；

图6是本发明变流器控制方法中转子位置信号采用采样和估算相结合算法时速度传感器信号异常情况下的转子电流波形示意图；

图7是本发明变流器控制方法中转子位置信号采用采样和估算相结合算法时速度传感器信号异常情况下的速度传感器采样转子位置信号波形示意图；

图8是本发明变流器控制方法中转子位置信号采用采样和估算相结合算法时速度传感器信号异常情况下的转子位置估算信号波形示意图；

图9是本发明变流器控制方法中转子位置信号采用采样和估算相结合算法时速度传感器信号异常情况下的转子电流误差值波形示意图；

图10是本发明变流器控制方法中转子位置信号采用采样和估算相结合算法时速度传感器信号异常情况下的最终控制采用的转子位置信号波形示意图；

图11是本发明变流器控制方法一种具体实施方式的程序流程图；

图中：1-网侧变流器，2-机侧变流器，3-电机，4-Crowbar电路，5-速度传感器，6-电网，7-网侧电感，8-转子电流传感器，9-定子电流传感器，10-控制装置。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下：

Clark变换：一种将三相系统修改成两个坐标系统的数学转换；

Crowbar：Crowbar电路主要应用于风力发电逆变器的低电压穿越技术，它用在风力发电机转子侧，用于旁路转子侧变流器；当电网发生低电压扰动时，防止直流母线电压过高和转子电流过大，Crowbar电路能在瞬时将巨大能量耗散掉；

MRAS：ModelReferenceAdaptiveSystem，模型参考自适应系统的简称；

PI：ProportionalIntegral，比例积分控制的简称。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1至11所示，给出了本发明变流器系统及其控制方法的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。本发明具体实施例描述的变流器系统及其控制方法可以应用于风电变流器系统，当然本发明还可应用于其他类似的变流器系统。

实施例1：

如附图1和附图4所示，一种变流器系统的具体实施例，包括：变流器、电机3、速度传感器5和控制装置10，在变流器系统正常运行时，控制装置10采用速度传感器5采样的转子位置信号对变流器进行控制，并根据电机3的转子电流误差实时监测速度传感器5的状态。作为本发明一种典型的具体实施例，电机3进一步采用双馈式电机。当速度传感器5的信号出现异常时，控制装置10采用转子位置估算信号代替速度传感器5采样的转子位置信号对变流器进行控制。变流器进一步包括网侧变流器1、机侧变流器2和Crowbar电路4，网侧变流器1的交流端通过网侧电感7连接至电网6，网侧变流器1的直流端与机侧变流器2的直流端相连。机侧变流器1的交流端与电机3的转子侧相连，电机3的定子侧与电网6相连。Crowbar电路4连接在机侧变流器2与电机3的转子侧之间，用于在低电压穿越工况下旁路机侧变流器2。变流器系统还包括用于检测电机3的转子电流的转子电流传感器8，以及用于检测电机3的定子电流的定子电流传感器9。本发明具体实施例控制装置10进一步采用基于电机定子磁链模型参考自适应控制计算电机3的转子位置估算信号和转子转速估算信号。在正常运行时，变流器控制采用速度传感器5采样的转子位置信号，并且通过转子电流误差函数实时监测速度传感器5的状态。当速度传感器5的信号异常时，能实时将控制采用的转子位置信号切换至转子位置估算信号，保证变流器不异常跳闸停机，从而提高整个变流器系统的稳定性。

如附图2所示，控制装置10进一步包括转子位置估算单元，转子位置估算单元采集并根据电机3的定子电压u_s、定子电流i_s和转子电流i_r计算电机3的转子转速估算信号，并根据转子转速估算信号进行积分计算得到转子位置估算信号。转子位置估算单元将定子电压u_s由三相坐标系下的定子电压u_sa、u_sb、u_sc经Clark变换转换至两相静止坐标系下的定子电压u_sα和u_sβ。将定子电流i_s由三相坐标系下的定子电流i_sa、i_sb、i_sc经Clark变换转换至两相静止坐标系下的定子电流i_sα和i_sβ。根据定子电压u_sα、u_sβ和定子电流i_sα、i_sβ计算电机3的电压模型定子磁链。将转子电流i_r由三相坐标系下的转子电流i_ra、i_rb、i_rc经Clark变换转换至两相静止坐标系下的转子电流i_rα和i_rβ。根据转子位置估算信号将转子电流i_rα和i_rβ变换至定子两相静止坐标系下的转子电流i_rα′和i_rβ′。根据转子电流i_rα′和i_rβ′计算出电机3的电流模型定子磁链和并根据定子磁链和计算出定子磁链误差函数ε_ψs，根据定子磁链误差函数ε_ψs进行转子转速估算信号进行计算，通过对转子转速估算信号进行积分得到转子位置估算信号

如附图3所示，控制装置10还进一步包括速度传感器信号异常检测单元，速度传感器信号异常检测单元通过判断由电机模型和转子位置信号计算出的转子电流与转子电流传感器8实测的转子电流之间的误差值是否超过设定的故障阈值来判定速度传感器5的信号是否异常。速度传感器信号异常检测单元根据电机3的电压模型定子磁链，结合电流模型定子磁链，计算出变换至定子两相静止坐标系下的转子电流i″_rα和i″_rβ，并将转子电流i″_rα、i″_rβ变换至转子两相静止坐标系下的转子电流和i根据转子电流i和转子电流i_rα和i_rβ得到转子电流误差函数ε_ir。当转子电流误差函数值ε_ir大于设定的故障阈值时，即判定为速度传感器5的信号异常。

实施例2：

一种变流器系统控制方法的具体实施例，包括以下步骤：

S11：当变流器正常运行时，控制装置10采用速度传感器5采样的转子位置信号对变流器进行控制，并根据电机3的转子电流误差实时监测速度传感器5的状态；

S12：当速度传感器5的信号出现异常时，控制装置10采用转子位置估算信号代替速度传感器5采样的转子位置信号对变流器进行控制。

如附图11所示，一种上述变流器系统控制方法更为具体的实施例，包括以下步骤：

S101：当变流器正常运行时，机侧变流器2采用速度传感器5采样的转子位置信号和转子转速信号进行控制；

S102：控制装置10的转子位置估算单元起动，实时计算出电机3的转子位置估算信号和转子转速估算信号；

S103：控制装置10的速度传感器信号异常检测单元实时监测根据电机模型计算得到的转子电流与实测转子电流的误差函数值；

S104：当根据电机模型计算得到的转子电流与实测转子电流的误差函数值超过设定的故障阈值时，控制装置10将机侧变流器2控制所需的转子位置信号和转子转速信号切换至转子位置估算信号和转子转速估算信号，并将速度传感器5信号异常的故障预警信息进行上传；

S105：当根据电机模型计算得到的转子电流与实测转子电流的误差函数值持续小于设定的故障阈值设定时间时，控制装置10将机侧变流器2控制所需的转子位置信号和转子转速信号切换回速度传感器5采样的转子位置信号和转子转速信号。

为了解决变流器系统在速度传感器5的信号异常后的故障停机、减少维修前变流器系统的停机时间，本发明具体实施例还提出了一种改善变流器系统在速度传感器5的信号异常时运行性能的控制方法。该控制方法主要包括以下几个部分，一是有效估算电机的转子位置信号和转子转速信号的方法，二是速度传感器5的状态实时有效的检测方法。当速度传感器信号异常检测单元检测出速度传感器5的信号异常后，立即将变流器控制所采用的转子位置信号和转子转速信号由速度传感器5采样的值切换至转子位置估算单元计算出的转子转速估算信号和转子位置估算信号。

本发明具体实施例描述的控制方法进一步采用基于电机定子磁链模型参考自适应控制的方法计算电机3的转子位置估算信号和转子转速估算信号。转子位置估算信号和转子转速估算信号的计算方法采用基于定子磁链的模型参考自适应控制。电压模型ψ_s中不包含位置信号，电流模型中包含位置信号，两个模型具有完全相同的物理意义，利用两个模型输出量的误差构成合适的自适应率，从而产生转子转速估算信号，对转子转速估算信号进行积分即可得到转子位置估算信号。

控制方法进一步包括转子位置估算信号计算过程，该过程包括以下步骤：

根据式(1)将定子电压u_s由三相坐标系下的定子电压u_sa、u_sb、u_sc经Clark变换转换至两相静止坐标系下的定子电压u_sα、u_sβ；

$\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{s\α}}\\ u_{\mathrm{s\β}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{sa}}\\ u_{\mathrm{sb}}\\ u_{\mathrm{sc}}\end{array}\right]---\left(1\right)$

根据式(2)将定子电流i_s由三相坐标系下的定子电流i_sa、i_sb、i_sc经Clark变换转换至两相静止坐标系下的定子电流i_sα、i_sβ；

$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{s\α}}\\ i_{\mathrm{s\β}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{sa}}\\ i_{\mathrm{sb}}\\ i_{\mathrm{sc}}\end{array}\right]---\left(2\right)$

根据式(3)由定子电压u_sα、u_sβ和定子电流i_sα、i_sβ计算出两相静止坐标系下的电机3的电压模型定子磁链；

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{s\α}}=\∫(u_{\mathrm{s\α}}-R_s\·i_{\mathrm{s\α}})\mathrm{dt}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{s\β}}=\∫(u_{\mathrm{s\β}}-R_s\·i_{\mathrm{s\β}})\mathrm{dt}\end{array}---\left(3\right)\right.$

根据式(4)将转子电流i_r由三相坐标系下的转子电流i_ra、i_rb、i_rc经Clark变换转换至两相静止坐标系下的转子电流i_rα、i_rβ；

$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{r\α}}\\ i_{\mathrm{r\β}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{ra}}\\ i_{\mathrm{rb}}\\ i_{\mathrm{rc}}\end{array}\right]---\left(4\right)$

由式(5)根据转子位置估算信号将转子电流i_rα、i_rβ变换至定子两相静止坐标系下的转子电流i_rα′、i_rβ′，转子位置估算信号采用前一次由转子位置估算单元计算得出的转子位置估算信号

$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{r\α}}\′\\ i_{\mathrm{r\β}}\′\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos {\widehat{\mathrm{\θ}}}_r& -\sin {\widehat{\mathrm{\θ}}}_r\\ \sin {\widehat{\mathrm{\θ}}}_r& \cos {\widehat{\mathrm{\θ}}}_r\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{r\α}}\\ i_{\mathrm{r\β}}\end{array}\right]---\left(5\right)$

根据式(6)由转子电流i_rα′、i_rβ′计算出两相静止坐标系下的电机3的电流模型定子磁链

$\left\{\begin{array}{c}{\widehat{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{s\α}}=L_s\·i_{\mathrm{s\α}}+L_m\·i_{\mathrm{r\α}}\′\\ {\widehat{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{s\β}}=L_s\·i_{\mathrm{s\β}}+L_m\·i_{\mathrm{r\β}}\′\end{array}\right.---\left(6\right)$

根据式(7)由定子磁链计算出定子磁链误差函数ε_ψs；

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\ψs}}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{s\β}}\·{\widehat{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{s\α}}-{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{s\α}}\·{\widehat{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{s\β}}---\left(7\right)$

根据式(8)由定子磁链误差函数ε_ψs进行转子转速估算信号计算；

${\widehat{\mathrm{\ω}}}_r=(k_p+\frac{k_i}{s})\·{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\ψs}}---\left(8\right)$

根据式(9)对转子转速估算信号进行积分得到转子位置估算信号(即转子位置角的估算值)，同时转子位置估算信号作为下一次用于计算定子两相静止坐标系下的转子电流i_rα′、i_rβ′的转子位置估算信号

$\widehat{\mathrm{\θ}}={\∫\widehat{\mathrm{\ω}}}_r\mathrm{dt}---\left(9\right)$

其中，u_s为电机3的定子电压，i_s为电机3的定子电流，i_r为电机3的转子电流，R_s为电机3的定子电阻，L_m为电机3的定转子互感，L_s为电机3的定子自感，为PI环节的传递函数，k_p为比例系数，k_i为积分系数，s为复变量。

作为本发明一种较佳的具体实施例，电机3进一步采用双馈式电机。从附图2，以及上述的计算过程中可以看出，转子位置估算信号和转子转速估算信号的计算精度主要受到电机3参数R_s、L_s、L_m的影响。而在双馈式的电机3中，R_s·i_s远远小于u_s，因此R_s对电机3参数的影响可以忽略。同时，在双馈式的电机3中，L_s＝L_m+L_ls，定子漏感L_ls远远小于互感L_m，因此转子的位置和转速信号的精度主要是受到L_m的影响。从式(8)可以看出，误差信号值表述的两种磁链模型的相位差，从式(3)可以看出，电压模型定子磁链基本不受参数影响。从式(5)看出，L_m影响的主要是电流模型定子磁链的幅值，对相位的影响很小。因此，本发明具体实施例描述的控制方法对于转子转速估算信号和转子位置估算信号的计算精度受电机3参数的影响很小。

控制方法还进一步包括速度传感器信号异常检测过程，速度传感器5的采样信号异常主要是通过判断由电机模型与转子位置角计算出的转子电流与实测转子电流之间的误差函数值是否超过设定的故障阈值实现的。当误差函数值超过设定的故障阈值时，即判定为速度传感器5的信号异常。转子电流误差函数的计算方法如附图3所示，该过程进一步包括以下步骤：

电压模型定子磁链如式(3)所示，结合电流模型定子磁链，根据式(10)计算出变换至定子两相静止坐标系下的转子电流i″_rα、i″_rβ；

$\left\{\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{r\α}}^{\′\′}=\frac{1}{L_m}\·({\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{s\α}}-L_s\·i_{\mathrm{s\α}})\\ i_{\mathrm{r\β}}^{\′\′}=\frac{1}{L_m}\·({\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{s\β}}-L_s\·i_{\mathrm{s\β}})\end{array}\right.---\left(10\right)$

根据式(11)将转子电流i″_rα、i″_rβ变换至转子两相静止坐标系下的转子电流

$\left[\begin{array}{c}{\hat{i}}_{\mathrm{r\α}}\\ {\hat{i}}_{\mathrm{r\β}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{{\cos \mathrm{\θ}}_r}^{*}& {{\sin \mathrm{\θ}}_r}^{*}\\ {{-\sin \mathrm{\θ}}_r}^{*}& {{\cos \mathrm{\θ}}_r}^{*}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i_{\mathrm{r\α}}}^{\′\′}\\ {i_{\mathrm{r\β}}}^{\′\′}\end{array}\right]---\left(11\right)$

根据式(12)由转子电流和转子电流i_rα、i_rβ得到转子电流误差函数ε_ir；

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{ir}}=\frac{{\hat{i}}_{\mathrm{r\α}}\·i_{\mathrm{r\β}}-i_{\mathrm{r\α}}\·{\hat{i}}_{\mathrm{r\β}}}{i_{\mathrm{r\α}}\·i_{\mathrm{r\α}}+i_{\mathrm{r\β}}\·i_{\mathrm{r\β}}}---\left(12\right)$

当转子电流误差函数值ε_ir大于设定的故障阈值时，即判定为速度传感器5的信号异常。其中，θ_r ^*为速度传感器5采样的转子位置信号。

上述速度传感器信号异常检测，以及转子转速信号、转子位置信号估算过程是整个变流器系统控制程序正常运行的一部分，主要是保证在速度传感器5的信号发生异常时，能及时将控制采用的转子位置信号切换至转子位置估算信号，从而防止变流器系统异常停机。

如附图5至附图10所示为当速度传感器5的采样信号发生异常时，控制装置10检测出故障并将所采用的转子位置信号从直接采样信号切换至估算信号时，变流器系统运行情况的仿真波形图。其中，如附图5所示是变流器控制方法中转子位置信号采用采样和估算相结合算法时速度传感器5信号异常情况下的定子电流波形示意图。如附图6所示是变流器控制方法中转子位置信号采用采样和估算相结合算法时速度传感器5信号异常情况下的转子电流波形示意图。如附图7所示是变流器控制方法中转子位置信号采用采样和估算相结合算法时速度传感器5信号异常情况下的速度传感器采样转子位置信号波形示意图。如附图8所示是变流器控制方法中转子位置信号采用采样和估算相结合算法时速度传感器5信号异常情况下的估算转子位置信号波形示意图。如附图9所示是变流器控制方法中转子位置信号采用采样和估算相结合算法时速度传感器5信号异常情况下的转子电流误差值波形示意图。如附图10所示是变流器控制方法中转子位置信号采用采样和估算相结合算法时速度传感器5信号异常情况下的最终控制采用的转子位置信号波形示意图。从上述波形可以看出，速度传感器5信号异常后，电机3的定子、转子电流只有很小的波动，检测和切换过程十分快速、有效。

本发明具体实施例描述的变流器系统及其控制方法除了应用于风电变流器系统，还可以应用于其他类似领域的变流器系统，或电机控制系统。

通过实施本发明具体实施例描述的变流器系统及其控制方法，能够达到以下技术效果：

(1)本发明具体实施例描述的变流器系统及控制方法采用基于模型计算转子电流和实测转子电流判断速度传感器输出信号异常的方法，检测实时性好；

(2)本发明具体实施例描述的变流器系统及控制方法采用速度传感器采样信号和估算信号相结合的方法，大大降低了速度传感器信号异常对控制带来的影响，提高了速度传感器信号异常时的系统稳定性，提高了系统运行的稳定性；

(3)本发明具体实施例描述的变流器系统及控制方法对位置信号进行估算的过程受电机参数影响小，系统稳定且精度高。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (16)

1.一种变流器系统，其特征在于，包括：变流器、电机(3)、速度传感器(5)和控制装置(10)，在所述变流器系统正常运行时，所述控制装置(10)采用所述速度传感器(5)采样的转子位置信号对所述变流器进行控制，并根据所述电机(3)的转子电流误差实时监测所述速度传感器(5)的状态；当所述速度传感器(5)的信号出现异常时，所述控制装置(10)采用转子位置估算信号代替所述速度传感器(5)采样的转子位置信号对所述变流器进行控制。

2.根据权利要求1所述的变流器系统，其特征在于：所述变流器包括网侧变流器(1)、机侧变流器(2)和Crowbar电路(4)，所述网侧变流器(1)的交流端通过网侧电感(7)连接至电网(6)，所述网侧变流器(1)的直流端与所述机侧变流器(2)的直流端相连；所述机侧变流器(2)的交流端与所述电机(3)的转子侧相连，所述电机(3)的定子侧与所述电网(6)相连；所述Crowbar电路(4)连接在所述机侧变流器(2)与所述电机(3)的转子侧之间，用于在低电压穿越工况下旁路所述机侧变流器(2)。

3.根据权利要求1或2所述的变流器系统，其特征在于：所述变流器系统还包括用于检测所述电机(3)的转子电流的转子电流传感器(8)，以及用于检测所述电机(3)的定子电流的定子电流传感器(9)。

4.根据权利要求3所述的变流器系统，其特征在于：所述控制装置(10)采用基于电机定子磁链模型参考自适应控制计算所述电机(3)的转子位置估算信号和转子转速估算信号。

5.根据权利要求1、2、4中任一项所述的变流器系统，其特征在于：所述控制装置(10)包括转子位置估算单元，所述转子位置估算单元采集并根据所述电机(3)的定子电压u_s、定子电流i_s和转子电流i_r计算所述电机(3)的转子转速估算信号，并根据转子转速估算信号进行积分计算得到转子位置估算信号。

6.根据权利要求5所述的变流器系统，其特征在于：所述转子位置估算单元将定子电压u_s由三相坐标系下的定子电压u_sa、u_sb、u_sc经Clark变换转换至两相静止坐标系下的定子电压u_sα和u_sβ；将定子电流i_s由三相坐标系下的定子电流i_sa、i_sb、i_sc经Clark变换转换至两相静止坐标系下的定子电流i_sα和i_sβ；根据定子电压u_sα、u_sβ和定子电流i_sα、i_sβ计算电机(3)的电压模型定子磁链；将转子电流i_r由三相坐标系下的转子电流i_ra、i_rb、i_rc经Clark变换转换至两相静止坐标系下的转子电流i_rα和i_rβ；根据转子位置估算信号将转子电流i_rα和i_rβ变换至定子两相静止坐标系下的转子电流i_rα′和i_rβ′；根据转子电流i_rα′和i_rβ′计算出电机(3)的电流模型定子磁链和并根据定子磁链和计算出定子磁链误差函数ε_ψs，根据定子磁链误差函数ε_ψs进行转子转速估算信号计算，通过对转子转速估算信号进行积分得到转子位置估算信号

7.根据权利要求6所述的变流器系统，其特征在于：所述控制装置(10)包括速度传感器信号异常检测单元，所述速度传感器信号异常检测单元通过判断由电机模型和所述转子位置信号计算出的转子电流与所述转子电流传感器(8)实测的转子电流之间的误差值是否超过设定的故障阈值来判定所述速度传感器(5)的信号是否异常。

8.根据权利要求7所述的变流器系统，其特征在于：所述速度传感器信号异常检测单元根据电机(3)的电压模型定子磁链，结合电流模型定子磁链，计算出变换至定子两相静止坐标系下的转子电流i″_rα和i″_rβ，并将转子电流i″_rα、i″_rβ变换至转子两相静止坐标系下的转子电流和根据转子电流和转子电流i_rα和i_rβ得到转子电流误差函数ε_ir；当转子电流误差函数值ε_ir大于设定的故障阈值时，即判定为速度传感器(5)的信号异常。

9.根据权利要求1、2、4、6、7、8中任一项所述的变流器系统，其特征在于：所述变流器系统应用于风电变流器系统，所述电机(3)采用双馈式电机。

10.一种变流器系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S11：当变流器正常运行时，采用速度传感器(5)采样的转子位置信号对所述变流器进行控制，并根据电机(3)的转子电流误差实时监测所述速度传感器(5)的状态；

S12：当所述速度传感器(5)的信号出现异常时，采用转子位置估算信号代替所述速度传感器(5)采样的转子位置信号对所述变流器进行控制。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S11进一步包括以下过程：

S101：当所述变流器正常运行时，机侧变流器(2)采用所述速度传感器(5)采样的转子位置信号和转子转速信号进行控制；

S102：实时计算所述电机(3)的转子位置估算信号和转子转速估算信号；

S103：实时监测根据电机模型计算得到的转子电流与实测转子电流的误差函数值。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S12进一步包括以下过程：

S104：当根据电机模型计算得到的转子电流与实测转子电流的误差函数值超过设定的故障阈值时，将控制所述机侧变流器(2)的转子位置信号和转子转速信号切换至转子位置估算信号和转子转速估算信号；

S105：当根据电机模型计算得到的转子电流与实测转子电流的误差函数值持续小于设定的故障阈值设定时间时，将控制所述机侧变流器(2)的转子位置信号和转子转速信号切换回所述速度传感器(5)采样的转子位置信号和转子转速信号。

13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于：所述控制方法采用基于电机定子磁链模型参考自适应控制计算所述电机(3)的转子位置估算信号和转子转速估算信号。

14.根据权利要求12或13所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括转子位置估算信号计算过程，该过程进一步包括以下步骤：

根据式(1)将所述电机(3)的定子电压u_s由三相坐标系下的定子电压u_sa、u_sb、u_sc经Clark变换转换至两相静止坐标系下的定子电压u_sα、u_sβ；

$\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{s\α}}\\ u_{\mathrm{s\β}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{sa}}\\ u_{\mathrm{sb}}\\ u_{\mathrm{sc}}\end{array}\right]---\left(1\right)$

根据式(2)将所述电机(3)的定子电流i_s由三相坐标系下的定子电流i_sa、i_sb、i_sc经Clark变换转换至两相静止坐标系下的定子电流i_sα、i_sβ；

$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{s\α}}\\ i_{\mathrm{s\β}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{sa}}\\ i_{\mathrm{sb}}\\ i_{\mathrm{sc}}\end{array}\right]---\left(2\right)$

根据式(3)由定子电压u_sα、u_sβ和定子电流i_sα、i_sβ计算电机(3)的电压模型定子磁链；

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{s\α}}=\∫(u_{\mathrm{s\α}}-R_s\·i_{\mathrm{s\α}})\mathrm{dt}\\ {\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{s\β}}=\∫(u_{\mathrm{s\β}}-R_s\·i_{\mathrm{s\β}})\mathrm{dt}\end{array}\right.---\left(3\right)$

根据式(4)将所述电机(3)的转子电流i_r由三相坐标系下的转子电流i_ra、i_rb、i_rc经Clark变换转换至两相静止坐标系下的转子电流i_rα、i_rβ；

$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{r\α}}\\ i_{\mathrm{r\β}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{ra}}\\ i_{\mathrm{rb}}\\ i_{\mathrm{rc}}\end{array}\right]---\left(4\right)$

由式(5)根据转子位置估算信号将转子电流i_rα、i_rβ变换至定子两相静止坐标系下的转子电流i_rα′、i_rβ′；

$\left[\begin{array}{c}{i_{\mathrm{r\α}}}^{\text{'}}\\ {i_{\mathrm{r\β}}}^{\text{'}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos {\widehat{\mathrm{\θ}}}_r& -\sin {\widehat{\mathrm{\θ}}}_r\\ \sin {\widehat{\mathrm{\θ}}}_r& \cos {\widehat{\mathrm{\θ}}}_r\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{r\α}}\\ i_{\mathrm{r\β}}\end{array}\right]---\left(5\right)$

根据式(6)由转子电流i_rα′、i_rβ′计算出电机(3)的电流模型定子磁链

$\left\{\begin{array}{c}{\widehat{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{s\α}}=L_s\·i_{\mathrm{s\α}}+L_m\·{i_{\mathrm{r\α}}}^{\text{'}}\\ {\widehat{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{s\β}}=L_s\·i_{\mathrm{s\β}}+L_m\·{i_{\mathrm{r\β}}}^{\text{'}}\end{array}\right.---\left(6\right)$

根据式(7)由定子磁链计算出定子磁链误差函数ε_ψs；

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\ψs}}={\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{s\β}}\·{\widehat{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{s\α}}-{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{s\α}}\·{\widehat{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{s\β}}---\left(7\right)$

根据式(8)由定子磁链误差函数ε_ψs计算转子转速估算信号

${\widehat{\mathrm{\ω}}}_r=(k_p+\frac{k_i}{s})\·{\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{\ψs}}---\left(8\right)$

根据式(9)对转子转速估算信号进行积分得到转子位置估算信号

$\widehat{\mathrm{\θ}}={\∫\widehat{\mathrm{\ω}}}_r\mathrm{dt}---\left(9\right)$

其中，u_s为电机(3)的定子电压，i_s为电机(3)的定子电流，i_r为电机(3)的转子电流，R_s为电机(3)的定子电阻，L_m为电机(3)的定转子互感，L_s为电机(3)的定子自感，k_p为比例系数，k_i为积分系数，s为复变量。

15.根据权利要求14所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括速度传感器信号异常检测过程，该过程进一步包括以下步骤：

根据式(10)计算出变换至定子两相静止坐标系下的转子电流i″_rα、i″_rβ；

$\left\{\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{r\α}}^{\text{'}}=\frac{1}{L_m}\·({\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{s\α}}-L_s\·i_{\mathrm{s\α}})\\ i_{\mathrm{r\β}}^{\text{'}}=\frac{1}{L_m}\·({\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{s\β}}-L_s\·i_{\mathrm{s\β}})\end{array}\right.---\left(10\right)$

根据式(11)将转子电流i″_rα、i″_rβ变换至转子两相静止坐标系下的转子电流

$\left[\begin{array}{c}{\hat{i}}_{\mathrm{r\α}}\\ {\hat{i}}_{\mathrm{r\β}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos {{\mathrm{\θ}}_r}^{*}& \sin {{\mathrm{\θ}}_r}^{*}\\ -\sin {{\mathrm{\θ}}_r}^{*}& \cos {{\mathrm{\θ}}_r}^{*}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i_{\mathrm{r\α}}}^{\text{'}}\\ {i_{\mathrm{r\β}}}^{\text{'}}\end{array}\right]---\left(11\right)$

根据式(12)由转子电流和转子电流i_rα、i_rβ得到转子电流误差函数ε_ir；

${\mathrm{\ϵ}}_{\mathrm{ir}}=\frac{{\hat{i}}_{\mathrm{r\α}}\·i_{\mathrm{r\β}}-i_{\mathrm{r\α}}\·{\hat{i}}_{\mathrm{r\β}}}{i_{\mathrm{r\α}}\·i_{\mathrm{r\α}}+i_{\mathrm{r\β}}\·i_{\mathrm{r\β}}}---\left(12\right)$

当转子电流误差函数值ε_ir大于设定的故障阈值时，即判定为速度传感器(5)的信号异常；

其中，θ_r ^*为速度传感器(5)采样的转子位置信号。

16.根据权利要求10、11、12、13、15中任一项所述的控制方法，其特征在于：所述变流器系统应用于风电变流器系统，所述电机(3)采用双馈式电机。