CN110649846A - 基于滑模观测器的双馈感应发电机故障检测方法 - Google Patents

基于滑模观测器的双馈感应发电机故障检测方法 Download PDF

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Abstract

为了对双馈感应发电机进行故障检测，在此提出了一种基于滑模观测器的双馈感应发电机故障检测方法。由于滑模观测器的结构简单、不易受参数影响、抗干扰能力强等优点，本发明将滑模观测器运用于双馈感应电机的故障检测。首先,本发明根据双馈感应发电机的数学模型搭建了滑模观测器，对其转子电流和转速进行观测，通过比较实际转子电流值与观测值的残差从而实现故障的自检测。然后本发明给定电网端电压跌落故障，双馈感应发电机定子匝间故障和转子电流传感器故障三种故障，用以证明此滑模观测器能很好的对不同位置发生的故障进行故障检测，且可以看出滑模观测器具有响应速度快，稳定性好等特点。

Description

基于滑模观测器的双馈感应发电机故障检测方法
技术领域
本发明涉及一种基于滑模观测器的双馈感应电机故障检测方法，属于电气控制领域。
背景技术
风力发电作为一种新型发电形式，其大规模接入电网，改变了传统以同步发电机为主的电力系统的稳定运行特性。随着风力发电的蓬勃发展，风电总装机容量迅速增长，单机容量不断增加，风力发电装机在电力系统总装机容量中所占的比例不断增大，尤其在一些风能资源丰富、风电装机集中的地区，风力发电已经在当地电力系统中占有了重要的地位，成为了当地电网重要的功率注入节点，对当地乃至整个电力系统的正常稳定运行产生一定的影响。
由于风机长期工作在野外、雷雨、台风、冰雹等恶劣的环境中，受温度变化、机械应力、电应力的影响，很多主要部分容易发生电气及机械故障。针对风机关键部件的故障检测和维修一直受到人们的重视，然而随着风电机组由陆地大量地向海上发展而且单机容量越来越大，风机维修成本极大提高，同时故障停机对电网的稳定性造成极大损害。此时传统的故障检测和维修方式已很难满足要求，理想的风电的故障检测装置需要对风力机的早期故障更加灵敏，并能通过适当的控制阻止故障的蔓延，避免临时停机，便于运维人员合理的安排维修计划。发电机作为风电机组的关键部件，且具有很高的故障停机率，对于它的早期故障检测极为重要,但是由于电机的早期故障具有幅值小、非平稳、易受工况影响等特点,一直以来针对电机的早期故障缺乏可靠的在线检测手段，致使很多电机“带病”运行最终引发更严重的停机故障。综上所述，寻求更为有效的发电机早期故障在线检测手段，对避免由于发电机早期故障引发的风机停机具有重要实际意义。
发明内容
本发明的目的是为了解决双馈感应发电机系统在发生电压跌落，定子匝间短路和转子电流传感器故障后影响整个系统的可靠性的问题，本发明提供了一种在无速度传感器情况下，分别对双馈感应发电机电压跌落，定子匝间短路和转子电流传感器故障检测方法。
本发明的双馈感应电机电压跌落，定子匝间短路和转子电流传感器故障检测方法，它包括如下步骤：
步骤一、双馈感应电机定子侧与电网端连接通过电压传感器可以获得定子电压信号，通过电流传感器可以获得定子电流信号
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，双馈感应电机转子侧与背靠背功率变换器连接，通过电压传感器可以获得转子电压信号
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，通过电流传感器可以得到转子电流信号
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；
步骤二、将定子、转子电压信号通过clark和park变换得到同步旋转
Figure DEST_PATH_IMAGE005
坐标系下定转子电压信号
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，同时将定子、转子电流信号通过clark和park变换得到同步旋转坐标系下定转子电流信号
Figure DEST_PATH_IMAGE007
；
步骤三、根据双馈感应电机的电压方程和磁链方程，建立状态空间方程，其中同步旋转坐标系下的定子电流信号
Figure DEST_PATH_IMAGE008
和转子电流信号
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为状态方程的状态变量，同步旋转坐标系下的定子电压信号
Figure DEST_PATH_IMAGE010
和转子电压信息
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为状态方程的输入变量；
步骤四、仅考虑定子电流
Figure DEST_PATH_IMAGE012
状态空间模型时，采用定子电压定向控制方法，可求出定子电流项与转子电流项之间的相互关系，将状态空间模型中的转子电流项取代定子电流项，可得到无定子电流项的状态方程，其中转子电流信号为状态变量，定子电压信号
Figure DEST_PATH_IMAGE014
和转子电压信息
Figure DEST_PATH_IMAGE015
为状态方程的输入变量；
步骤五、根据状态方程构造转子电流观测器，将所提出的新型滑模控制率应用到转子电流观测器，其中转子转速和转子电流为观测值，通过所构造的滑模观测器分别获得同步旋转坐标系下的转子电流观测值
Figure DEST_PATH_IMAGE016
和转子转速观测值；
步骤六、在无速度传感器的情况下，应用转子转速所得观测值带入状态方程求得转子电流观测值，根据转子电流信号，转子电流观测值，获得同步旋转轴转子电流故障残差值；
步骤七、当电网侧发生电压跌落故障情况下，在某个时间段设定三相电压接地，通过转子电流测量值与观测值的残差值来实现系统的电压跌落故障检测；
步骤八、由于定子匝间故障是导致感应电机失效的主要原因之一，在某个时间段设定定子匝间发生短路故障，通过转子电流测量值与观测值的残差值来实现系统的定子绕组故障检测；
步骤九、在考虑转子电流传感器故障的情况下，在转子电流传感器输出端加入扰动，通过转子电流测量值与观测值的残差值来实现系统的传感器故障检测。
本发明的优点在于。
(1)不需要速度传感器，避免了速度传感器故障对系统产生影响。
(2) 滑模观测器具有结构简单、不易受参数影响、抗扰能力强等优点。
(3)故障检测信号来自于转子电流信号与转子电流观测值的残差，当发生故障时能快速稳定的得到故障判断信号。
附图说明
图1为滑模观测器对定子电压定向的DFIG控制结构框图。
图2为本发明具体实施方式四所述的转子电流滑模观测器的原理示意图。
图3为本发明具体实施方式六所述的发生电压跌落故障时进行故障检测的原理示意图。
图4为本发明具体实施方式七所述的发生定子匝间故障时进行故障检测的原理示意图。
图5为本发明具体实施方式八所述的发生转子电流传感器故障时进行故障检测的原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方法所述的基于滑模观测器的双馈感应发电机故障检测方法，它包括如下步骤：
步骤一、双馈感应电机定子侧与电网端连接通过电压传感器可以获得定子电压信号
Figure DEST_PATH_IMAGE019
，通过电流传感器可以获得定子电流信号
Figure DEST_PATH_IMAGE020
，双馈感应电机转子侧与背靠背功率变换器连接通过电压传感器可以获得转子电压信号
Figure DEST_PATH_IMAGE021
，通过电流传感器可以得到转子电流信号；
步骤二、将定子、转子电压信号通过clark和park变换得到同步旋转
Figure DEST_PATH_IMAGE023
坐标系下定转子电压信号
Figure DEST_PATH_IMAGE024
，同时将定子、转子电流信号通过clark和park变换得到同步旋转
Figure 763466DEST_PATH_IMAGE023
坐标系下定转子电流信号
Figure DEST_PATH_IMAGE025
；
步骤三、根据双馈感应电机的电压方程和磁链方程，建立状态空间方程。其中同步旋转坐标系下的定子电流信号
Figure DEST_PATH_IMAGE026
和转子电流信号
Figure DEST_PATH_IMAGE027
为状态方程的状态变量，同步旋转坐标系下的定子电压信号
Figure DEST_PATH_IMAGE028
和转子电压信息
Figure DEST_PATH_IMAGE029
为状态方程的输入变量；
步骤四、仅考虑定子电流
Figure DEST_PATH_IMAGE030
状态空间模型时，采用定子电压定向控制方法，可求出定子电流项与转子电流项之间的相互关系，将状态空间模型中的转子电流项取代定子电流项，可得到无定子电流项的状态方程，其中转子电流信号
Figure DEST_PATH_IMAGE031
为状态变量，定子电压信号
Figure DEST_PATH_IMAGE032
和转子电压信号
Figure DEST_PATH_IMAGE033
为状态方程的输入变量；
步骤五、根据状态方程构造转子电流观测器，将所提出的新型滑模控制率应用到转子电流观测器，其中转子转速和转子电流为观测值，通过所构造的滑模观测器分别获得同步旋转坐标系下的转子电流观测值
Figure DEST_PATH_IMAGE034
和转子转速观测值；
步骤六、在无速度传感器的情况下，应用转子转速所得观测值带入状态方程求得转子电流观测值，根据转子电流信号，转子电流观测值，获得同步旋转轴转子电流故障残差值；
步骤七、当电网侧发生电压跌落故障情况下，在某个时间段设定三相电压接地，通过转子电流测量值与观测值的残差值来实现系统的电压跌落故障检测；
步骤八、由于定子匝间故障是导致感应电机失效的主要原因之一，在某个时间段设定定子匝间发生短路故障，通过转子电流测量值与观测值的残差值来实现系统的定子绕组故障检测；
步骤九、在考虑转子电流传感器故障的情况下，在转子电流传感器输出端加入扰动，通过转子电流测量值与观测值的残差值来实现系统的传感器故障检测。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的基于滑模观测器的双馈感应发电机故障检测方法的进一步限定，
步骤三中，根据双馈电机电压方程和磁链方程，建立状态空间方程的方法为：
所述电压方程为：
Figure DEST_PATH_IMAGE037
，
，
所述的磁链方程为：
Figure DEST_PATH_IMAGE039
，
Figure DEST_PATH_IMAGE040
，
Figure DEST_PATH_IMAGE041
，
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE042
分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE043
轴的定子和转子的电压矢量，
Figure DEST_PATH_IMAGE044
分别为
Figure 480886DEST_PATH_IMAGE043
轴的定子和转子的电流矢量，
Figure DEST_PATH_IMAGE045
分别为
Figure 876095DEST_PATH_IMAGE043
轴的定子和转子的磁通矢量，
Figure DEST_PATH_IMAGE046
分别为转子跟定子电阻，
Figure DEST_PATH_IMAGE047
分别为定子跟转子的自感，
Figure DEST_PATH_IMAGE048
为定子与转子之间的互感，
Figure DEST_PATH_IMAGE049
分别为定子与转子的漏感，
Figure DEST_PATH_IMAGE050
分别为转子，定子转速和滑差转速；
当
Figure DEST_PATH_IMAGE051
电流分量作为状态变量，
Figure 378883DEST_PATH_IMAGE043
电压分量作为输入量，DFIG的状态空间方程为：
Figure DEST_PATH_IMAGE053
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE054
，表示漏感系数。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的基于滑模观测器的双馈感应发电机故障检测方法的进一步限定，
步骤四中，仅考虑转子电流状态空间模型时，采用定子电压定向控制方法，求出定子电流项与转子电流项之间的相互关系，得到无定子电流项的状态方程的方法为：
所述仅考虑定子电流状态空间模型时，其状态空间模型为：
Figure DEST_PATH_IMAGE056
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE057
，
Figure DEST_PATH_IMAGE058
，
Figure DEST_PATH_IMAGE059
，，
Figure DEST_PATH_IMAGE061
，，
Figure DEST_PATH_IMAGE063
，
Figure DEST_PATH_IMAGE064
分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE065
轴的定子和转子的电压矢量，
Figure DEST_PATH_IMAGE066
分别为
Figure 217657DEST_PATH_IMAGE065
轴的定子和转子的电流矢量，
Figure DEST_PATH_IMAGE067
分别为转子跟定子电阻，
Figure DEST_PATH_IMAGE068
分别为定子跟转子的自感，
Figure DEST_PATH_IMAGE069
为定子与转子之间的互感，
Figure DEST_PATH_IMAGE070
分别为转子转速，定子转速和滑差转速，
由于变速恒频双馈感应发电机在电路存在磁路上的耦合，为了实现有功功率和无功功率的解耦，采用了矢量控制，将三相静止坐标系下的定子三相电流进行
Figure DEST_PATH_IMAGE071
旋转坐标变换，分解为励磁电流分量和转矩电流分量。类似直流电机的转矩控制，在调速过程中，保持励磁电流分量不变，改变转矩电流分量控制电磁转矩，进行调速。本发明采用电压定向矢量控制技术，将双馈感应发电机定子电压空间矢量定向在同步旋转
Figure DEST_PATH_IMAGE072
坐标系下的
Figure DEST_PATH_IMAGE073
轴上，实际应用中，尤其是对大功率双馈感应发电机，随着功率的增加，其电感更大而电阻更小，因此其定子电阻上的压降和总的压降相比要小很多，直接后果就是定子电压与磁链之间的夹角近似为
Figure DEST_PATH_IMAGE074
，本发明忽略定子电阻，则其定子磁链定向和定子电压定向，二者没有区别。忽略定子电阻，采用电压和磁链定向后满足的方程为：
Figure DEST_PATH_IMAGE075
，
Figure DEST_PATH_IMAGE076
，
Figure DEST_PATH_IMAGE077
为定子磁链的幅值，
建立定子电流项与转子电流项之间的关系为：
，
建立无定子电流项的状态方程为：
Figure DEST_PATH_IMAGE079
，
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE080
，
Figure DEST_PATH_IMAGE081
，
。
具体实施方式四：结合图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的基于滑模观测器的双馈感应发电机故障检测方法的进一步限定，
步骤五中，根据状态方程构造转子电流观测器，将所提出的新型滑模控制率应用到转子电流观测器上的方法为：
建立转子电流观测器为：
Figure DEST_PATH_IMAGE083
，
式中
Figure DEST_PATH_IMAGE084
，
Figure DEST_PATH_IMAGE085
，，
Figure DEST_PATH_IMAGE087
，
Figure DEST_PATH_IMAGE088
，
Figure DEST_PATH_IMAGE089
，
Figure DEST_PATH_IMAGE090
为控制率，
Figure DEST_PATH_IMAGE091
分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE092
轴的转子电流观测值，
Figure DEST_PATH_IMAGE093
为转速的观测值，
Figure DEST_PATH_IMAGE094
分别为轴的定子和转子的电压矢量，
Figure DEST_PATH_IMAGE096
分别为转子跟定子电阻，
Figure DEST_PATH_IMAGE097
分别为定子跟转子的自感，
Figure DEST_PATH_IMAGE098
为定子与转子之间的互感，
Figure DEST_PATH_IMAGE099
分别为转子，定子转速和滑差转速，为定子磁链的幅值，
为了保证当系统状态远离滑动模态时，能以较大的速度趋近于滑动模态，当系统状态趋近滑动模态时，保证较小的控制增益，以降低抖振，在传统趋近率的基础上，本发明提出新型控制率为
Figure DEST_PATH_IMAGE101
；
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE102
，
Figure DEST_PATH_IMAGE103
，，
Figure DEST_PATH_IMAGE105
为滑模增益，满足
Figure DEST_PATH_IMAGE106
时，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE107
为滑模参数，便得到新型的滑模观测器。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式一所述的基于滑模观测器的双馈感应发电机故障检测方法的进一步限定，
步骤六中，根据转子电流信号，转子电流观测值，获得同步旋转
Figure DEST_PATH_IMAGE108
轴转子电流故障残差的方法为：
，
Figure DEST_PATH_IMAGE110
，
式中,
Figure DEST_PATH_IMAGE111
分别表示同步旋转坐标系下的
Figure DEST_PATH_IMAGE113
轴转子电流分量和轴转子电流分量，
Figure DEST_PATH_IMAGE115
分别表示同步旋转坐标系下的
Figure 616847DEST_PATH_IMAGE113
轴转子电流观测值分量和
Figure 143643DEST_PATH_IMAGE114
轴转子电流观测值分量，
Figure DEST_PATH_IMAGE116
分别为同步旋转坐标系下
Figure DEST_PATH_IMAGE117
轴转子电流判断故障
的阀值。
具体实施方式六：结合图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基于滑模观测器的双馈感应发电机故障检测方法的进一步限定，
步骤七中，检查电压跌落故障的方法为：
建立电压故障为，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE119
为电网电压幅值，
Figure DEST_PATH_IMAGE120
是电网电压电角速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE121
是表示故障程度的百分比，所获得的
Figure DEST_PATH_IMAGE122
，
Figure DEST_PATH_IMAGE123
时，发生电压跌落故障，当
Figure DEST_PATH_IMAGE124
，时，为未有故障发生情况，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE126
分别表示同步旋转坐标系下的轴转子电流分量和
Figure DEST_PATH_IMAGE130
轴转子电流分量，
Figure DEST_PATH_IMAGE131
分别表示同步旋转坐标系下的
Figure 563254DEST_PATH_IMAGE128
轴转子电流观测值分量和
Figure DEST_PATH_IMAGE133
轴转子电流观测值分量
Figure DEST_PATH_IMAGE134
分别为同步旋转坐标系下
Figure DEST_PATH_IMAGE135
轴转子电流判断故障的阀值。
具体实施方式七：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基于滑模观测器的双馈感应发电机故障检测方法的进一步限定，
步骤八中，检查定子匝间故障的方法为：
其电阻值为
Figure DEST_PATH_IMAGE136
,
Figure DEST_PATH_IMAGE137
为定子电阻值，
Figure DEST_PATH_IMAGE138
为发生定子匝间故障时定子电阻变化量，
Figure DEST_PATH_IMAGE139
为发生定子匝间故障后其所得的电阻值，所获得的
Figure DEST_PATH_IMAGE140
，
Figure DEST_PATH_IMAGE141
时，发生电阻跌落故障，当
Figure DEST_PATH_IMAGE142
，
Figure DEST_PATH_IMAGE143
时，为未有故障发生情况，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE145
分别表示同步旋转坐标系下的
Figure DEST_PATH_IMAGE146
轴转子电流分量和
Figure DEST_PATH_IMAGE148
轴转子电流分量，
Figure DEST_PATH_IMAGE149
分别表示同步旋转坐标系下的
Figure DEST_PATH_IMAGE150
轴转子电流观测值分量和
Figure DEST_PATH_IMAGE152
轴转子电流观测值分量，
Figure DEST_PATH_IMAGE153
分别为同步旋转坐标下
Figure DEST_PATH_IMAGE154
轴转子电流判断故障的阀值。
具体实施方式八：结合图5说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的基于滑模观测器的双馈感应发电机故障检测方法的进一步限定，
步骤九中，检查转子电流传感器故障的方法为：
其在发生转子电流传感器故障的情况下，设定其加入故障值为
，所获得的
Figure DEST_PATH_IMAGE156
，
Figure DEST_PATH_IMAGE157
时，发生传感器故障，当，
Figure DEST_PATH_IMAGE159
时，为未有故障发生情况，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE160
分别表示同步旋转坐标系下的
Figure DEST_PATH_IMAGE162
轴转子电流分量和
Figure DEST_PATH_IMAGE164
轴转子电流分量，分别表示同步旋转坐标系下的
Figure DEST_PATH_IMAGE167
轴转子电流观测值分量和
Figure DEST_PATH_IMAGE169
轴转子电流观测值分量，分别为同步旋转坐标系下
Figure DEST_PATH_IMAGE171
轴转子电流判断故障的阀值。

Claims (8)

1.基于滑模观测器的双馈感应发电机故障检测方法，其特征在于，
它包括如下步骤：
步骤一：双馈感应电机定子侧与电网端连接，通过电压传感器可以获得定子电压信号
Figure 1
，通过电流传感器可以获得定子电流信号，双馈感应电机转子侧与背靠背功率变换器连接，通过电压传感器可以获得转子电压信号
Figure 2
，通过电流传感器可以得到转子电流信号
Figure 590911DEST_PATH_IMAGE004
；
步骤二：将定子、转子电压信号通过clark和park变换得到同步旋转
Figure 535734DEST_PATH_IMAGE005
坐标系下定转子电压信号
Figure 3
，
Figure 565187DEST_PATH_IMAGE007
，同时将定子、转子电流信号通过clark和park变换得到同步旋转坐标系下定转子电流信号
Figure 4
，
Figure 460090DEST_PATH_IMAGE009
；
步骤三：根据双馈感应电机的电压方程和磁链方程，建立状态空间方程，其中同步旋转坐标系下的定子电流信号
Figure 573539DEST_PATH_IMAGE010
和转子电流信号
Figure 561087DEST_PATH_IMAGE011
为状态方程的状态变量，同步旋转坐标系下的定子电压信号
Figure 6
和转子电压信息
Figure 5
为状态方程的输入变量；
步骤四：仅考虑定子电流
Figure 459139DEST_PATH_IMAGE014
状态空间模型时，采用定子电压定向控制方法，可求出定子电流项与转子电流项之间的相互关系，将状态空间模型中的转子电流项取代定子电流项，可得到无定子电流项的状态方程，其中转子电流信号为状态变量，定子电压信号
Figure 8
和转子电压信息
Figure 815668DEST_PATH_IMAGE017
为状态方程的输入变量；
步骤五：根据状态方程构造转子电流观测器，将所提出的滑模控制率应用到转子电流观测器，其中转子转速和转子电流为观测值，通过所构造的滑模观测器分别获得同步旋转坐标系下的转子电流观测值和转子转速观测值
Figure 233059DEST_PATH_IMAGE019
；
步骤六：在无速度传感器的情况下，应用转子转速所得观测值带入状态方程求得转子电流观测值，根据转子电流信号，转子电流观测值，获得同步旋转
Figure 799170DEST_PATH_IMAGE020
轴转子电流故障残差值；
步骤七：当电网侧发生电压跌落故障情况下，在某个时间段设定三相电压接地，通过转子电流测量值与观测值的残差值来实现系统的电压跌落故障检测；
步骤八：由于定子匝间故障是导致感应电机失效的主要原因之一，在某个时间段设定定子匝间发生短路故障，通过转子电流测量值与观测值的残差值来实现系统的定子绕组故障检测；
步骤九：在考虑转子电流传感器故障的情况下，在转子电流传感器输出端加入扰动，通过转子电流测量值与观测值的残差值来实现系统的传感器故障检测。
2.根据权利要求1所述的基于滑模观测器的双馈感应发电机故障检测方法，其特征在于，
步骤三中，根据双馈电机电压方程和磁链方程，建立状态空间方程的方法为：
所述电压方程为：
Figure 25194DEST_PATH_IMAGE022
所述的磁链方程为：
Figure 146734DEST_PATH_IMAGE023
Figure 516536DEST_PATH_IMAGE024
Figure 735027DEST_PATH_IMAGE025
式中，
Figure 532082DEST_PATH_IMAGE026
分别为
Figure 140918DEST_PATH_IMAGE027
轴的定子和转子的电压矢量，分别为
Figure 10
轴的定子和转子的电流矢量，
Figure 11
分别为
Figure 12
轴的定子和转子的磁通矢量，
Figure 13
分别为转子跟定子电阻，
Figure 90605DEST_PATH_IMAGE033
分别为定子跟转子的自感，为定子与转子之间的互感，分别为定子与转子的漏感，
Figure 15
分别为转子，定子转速和滑差转速，当
Figure 611662DEST_PATH_IMAGE037
电流分量作为状态变量，
Figure 921420DEST_PATH_IMAGE037
电压分量作为输入量，DFIG的状态空间方程为：
Figure 726565DEST_PATH_IMAGE038
Figure 842289DEST_PATH_IMAGE039
其中
Figure 682069DEST_PATH_IMAGE040
，表示漏感系数。
3.根据权利要求1所述的基于滑模观测器的双馈感应发电机故障检测方法，其特征在于，
步骤四中，仅考虑转子电流状态空间模型时，采用定子电压定向控制方法，求出定子电流项与转子电流项之间的相互关系，得到无定子电流项的状态方程
的方法为：
所述仅考虑定子电流状态空间模型时，其状态空间模型为：
Figure 783066DEST_PATH_IMAGE042
式中，
Figure 374584DEST_PATH_IMAGE043
，
Figure 334450DEST_PATH_IMAGE044
，，
Figure 828065DEST_PATH_IMAGE046
，
Figure 223274DEST_PATH_IMAGE047
，
Figure 37647DEST_PATH_IMAGE048
，，
Figure 690924DEST_PATH_IMAGE050
分别为
Figure 889824DEST_PATH_IMAGE051
轴的定子和转子的电压矢量，
Figure 558703DEST_PATH_IMAGE052
分别为
Figure 614384DEST_PATH_IMAGE053
轴的定子和转子的电流矢量，
Figure 368713DEST_PATH_IMAGE054
分别为转子跟定子电阻，
Figure 371304DEST_PATH_IMAGE055
分别为定子跟转子的自感，
Figure 894690DEST_PATH_IMAGE056
为定子与转子之间的互感，
Figure 121271DEST_PATH_IMAGE057
分别为转子，定子转速和滑差转速，
采用定子电压定向控制方法，求出定子电流项与转子电流项之间关系的方法为：
实际应用中，尤其是对大功率双馈感应发电机，随着功率的增加，其电感更大而电阻更小，因此其定子电阻上的压降和总的压降相比要小很多，直接后果就是定子电压与磁链之间的夹角近似为，本发明忽略定子电阻，则其定子磁链定向和定子电压定向，二者没有区别，忽略定子电阻，采用电压和磁链定向后满足的方程为：
Figure 903600DEST_PATH_IMAGE059
，
Figure 343808DEST_PATH_IMAGE060
Figure 944554DEST_PATH_IMAGE061
为定子磁链的幅值；
建立定子电流项与转子电流项之间的关系为：
Figure 407896DEST_PATH_IMAGE062
建立无定子电流项的状态方程为：
Figure 316072DEST_PATH_IMAGE063
式中，
Figure 548470DEST_PATH_IMAGE064
，
Figure 320117DEST_PATH_IMAGE065
，
Figure 270755DEST_PATH_IMAGE066
。
4.根据权利要求1所述的基于滑模观测器的双馈感应发电机故障检测方法，其特征在于，
步骤五中，根据状态方程构造转子电流观测器，将所提出的滑模控制率应用到转子电流观测器上的方法为：
建立转子电流观测器为：
Figure 215578DEST_PATH_IMAGE067
式中
Figure 568062DEST_PATH_IMAGE068
，，
Figure 10861DEST_PATH_IMAGE070
，
Figure 697057DEST_PATH_IMAGE071
，
Figure 904048DEST_PATH_IMAGE072
，
Figure 17497DEST_PATH_IMAGE073
，
Figure 5045DEST_PATH_IMAGE074
为控制率，
Figure 229353DEST_PATH_IMAGE075
分别为
Figure 556429DEST_PATH_IMAGE076
轴的转子电流观测值，
Figure 150701DEST_PATH_IMAGE077
为转速的观测值，
Figure 18
分别为
Figure 591227DEST_PATH_IMAGE079
轴的定子和转子的电压矢量，
Figure 772809DEST_PATH_IMAGE080
分别为转子跟定子电阻，
Figure 290378DEST_PATH_IMAGE081
分别为定子跟转子的自感，为定子与转子之间的互感，分别为转子转速，定子转速和滑差转速，
Figure 792401DEST_PATH_IMAGE084
为定子磁链的幅值；
结合滑模控制理论，选定滑模控制率为：
Figure 480871DEST_PATH_IMAGE085
式中，
Figure 602411DEST_PATH_IMAGE086
，
Figure 972213DEST_PATH_IMAGE087
，
Figure 190704DEST_PATH_IMAGE088
，
Figure 987759DEST_PATH_IMAGE089
为滑模增益，满足
Figure 596595DEST_PATH_IMAGE090
时，便得到新型的滑模观测器，其中
Figure 504508DEST_PATH_IMAGE091
为滑模参数。
5.根据权利要求1所述的基于滑模观测器的双馈感应发电机故障检测方法，其特征在于，
步骤六中，根据转子电流信号，转子电流观测值，获得同步旋转
Figure 78971DEST_PATH_IMAGE092
轴转子电流故障残差的方法为：
Figure 46927DEST_PATH_IMAGE093
，
Figure 143059DEST_PATH_IMAGE094
，
式中,
Figure 182559DEST_PATH_IMAGE095
分别表示同步旋转坐标系下的
Figure 19
轴转子电流分量和
Figure 186604DEST_PATH_IMAGE097
轴转子电流分量，
Figure 770032DEST_PATH_IMAGE098
分别表示同步旋转坐标系下的
Figure 82065DEST_PATH_IMAGE099
轴转子电流观测值分量和
Figure 801759DEST_PATH_IMAGE100
轴转子电流观测值分量，
Figure 111518DEST_PATH_IMAGE101
分别为同步旋转坐标系下
Figure 244559DEST_PATH_IMAGE102
、
Figure 297966DEST_PATH_IMAGE103
轴转子电流判断故障的阀值。
6.根据权利要求1所述的基于滑模观测器的双馈感应发电机故障检测方
法，其特征在于，
步骤七中，检查电压跌落故障的方法为：
建立电压故障为
Figure 137746DEST_PATH_IMAGE104
，其中，
Figure 182187DEST_PATH_IMAGE105
为电网电压幅值，是电网电压电角速度，
Figure 331726DEST_PATH_IMAGE107
是表示故障程度的百分比，当所获得的
Figure 26013DEST_PATH_IMAGE108
，
Figure 5470DEST_PATH_IMAGE109
时，发生电压跌落故障，当
Figure 785207DEST_PATH_IMAGE110
，时，为未有故障发生情况，其中
Figure 322685DEST_PATH_IMAGE112
分别表示同步旋转坐标系下的轴转子电流分量和轴转子电流分量，
Figure 611081DEST_PATH_IMAGE115
分别表示同步旋转坐标系下的
Figure 76697DEST_PATH_IMAGE116
轴转子电流观测值分量和轴转子电流观测值分量，
Figure 824390DEST_PATH_IMAGE118
分别为同步旋转坐标系下
Figure 125184DEST_PATH_IMAGE119
、轴转子电流判断故障的阀值。
7.根据权利要求1所述的基于滑模观测器的双馈感应发电机故障检测方法，其特征在于，
步骤八中，检查定子匝间故障的方法为：
其电阻值为,
Figure 320039DEST_PATH_IMAGE121
为定子电阻值，
Figure 923059DEST_PATH_IMAGE122
为发生定子匝间故障时定子电阻变化量，
Figure 566529DEST_PATH_IMAGE123
为发生定子匝间故障后其所得的电阻值，所获得的
Figure 901696DEST_PATH_IMAGE124
，时，发生电阻跌落故障，当
Figure 506170DEST_PATH_IMAGE126
，
Figure 4147DEST_PATH_IMAGE127
时，为未有故障发生情况，其中
Figure 103690DEST_PATH_IMAGE128
分别表示同步旋转坐标系下的
Figure 54329DEST_PATH_IMAGE129
轴转子电流分量和
Figure 936834DEST_PATH_IMAGE130
轴转子电流分量，
Figure 289318DEST_PATH_IMAGE131
分别表示同步旋转坐标系下的
Figure 530069DEST_PATH_IMAGE132
轴转子电流观测值分量和
Figure 936834DEST_PATH_IMAGE130
轴转子电流观测值分量，
Figure 388620DEST_PATH_IMAGE134
分别为同步旋转坐标系下
Figure 923507DEST_PATH_IMAGE135
、
Figure 36956DEST_PATH_IMAGE136
轴转子电流判断故障的阀值。
8.根据权利要求1所述的基于滑模观测器的双馈感应发电机故障检测方法，其特征在于，
步骤九中，检查转子电流传感器故障的方法为：
其在发生转子电流传感器故障的情况下，设定其加入故障值为
Figure 962187DEST_PATH_IMAGE137
，所获得的
Figure 186495DEST_PATH_IMAGE138
时，发生传感器故障，当
Figure 575888DEST_PATH_IMAGE139
，
Figure 860239DEST_PATH_IMAGE140
时，为未有故障发生情况，其中
Figure 272765DEST_PATH_IMAGE141
分别表示同步旋转坐标系下的
Figure 20
轴转子电流分量和
Figure 21
轴转子电流分量，
Figure 468758DEST_PATH_IMAGE144
分别表示同步旋转坐标系下的轴转子电流观测值分量和
Figure 764052DEST_PATH_IMAGE146
轴转子电流观测值分量，分别为同步旋转坐标系下
Figure 426294DEST_PATH_IMAGE145
、
Figure 813413DEST_PATH_IMAGE148
轴转子电流判断故障的阀值。
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