基于魯棒UKF 的永磁同步電機轉(zhuǎn)子速度估計

沈紹博，祖 暉，李 濤，，費樹岷

(1.南京航空航天大學自動化學院，南京210016;2.張家港智能電力研究院智電柔性輸配電技術研究所，江蘇張家港215600;3.東南大學自動化學院，南京210096)

0 引言

直驅(qū)永磁同步電機(DD-PMSG:Direct-Driven Permanent Magnetic Synchronous Generator)具有結(jié)構簡單、發(fā)電效率較高且運行可靠性好等優(yōu)點，已成為現(xiàn)代大型變速恒頻風電機組主要的發(fā)展方向之一［1］。直驅(qū)永磁同步電機轉(zhuǎn)速控制需要對發(fā)電機轉(zhuǎn)速進行測量，而大型風力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電機往往位于遠離地面的塔架頂端，使用測速傳感器不利于機組的維護和檢修，所以有些學者開始關注通過其他手段估計轉(zhuǎn)速和位置的方法［2-6］。

傳統(tǒng)的基于系統(tǒng)模型方法大多采取擴展卡爾曼濾波(EKF:Extended Kalman Filtering)方法。如文獻［6］通過降低Kalman濾波器階次減少計算量。文獻［7］提出抗差擴展卡爾曼濾波的估計方法，提高了濾波器抗干擾能力。但永磁同步電機模型是一類非線性較強的系統(tǒng)，EKF方法會存在線性化誤差。無跡Kalman濾波(UKF:Unscented Kalman Filter)方法基于UT變換，通過一組確定的采樣點近似概率密度函數(shù)，而不是對非線性函數(shù)進行近似，所以得到了許多學者的關注［8，9］。文獻［10，11］將UKF方法運用于永磁同步電機上，取得了較好的效果。但濾波器在迭代過程中可能會產(chǎn)生負定的協(xié)方差矩陣，從而使濾波器發(fā)散。文獻［12］引入平方根UKF方法，解決了濾波過程中協(xié)方差矩陣可能不正定的問題。UKF能有效抑制高斯噪聲，但對非高斯噪聲魯棒性較差。文獻［13］將負載轉(zhuǎn)矩作為變量進行估計，提高了估計精度。文獻［14］采用強跟蹤濾波原理對平方根UKF進行改進，提高了算法的收斂速度和穩(wěn)定性。……