[发明专利]基于电压源输出双馈风电机组的谐波电压比例前馈补偿方法

权利要求书

1.一种基于电压源输出双馈风电机组的谐波电压比例前馈补偿方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤一、数据采样和数据转换：

步骤1.1、采样双馈发电机定子的三相输出电压u_A、u_B、u_C和三相输出电流i_A、i_B、i_C、所述双馈发电机转子的三相电流i_a、i_b、i_c；并利用锁相环采集公共耦合点的电网三相电压u_pcc，利用光电编码器采集所述双馈电机转子的角速度ω_r；

步骤1.2、将所述三相输出电压u_A、u_B、u_C进行同步旋转坐标变换，得到定子电压dq轴分量u_sd、u_sq；

将所述三相输出电流i_A、i_B、i_C进行同步旋转坐标变换，得到定子电流dq轴分量i_sd、i_sq；

将所述转子三相电流i_a、i_b、i_c进行同步旋转坐标变换，得到转子电流dq轴分量i_rd、i_rq；

由所述电网三相电压u_pcc得到电网电压幅值u₀和电网频率ω₀；

对所述转子角速度ω_r进行积分运算，得到转子旋转角度θ_r；

步骤二、利用式(1)得到定子输出的有功功率P′和无功功率Q′：

利用式(2)得到滤波后的有功功率P和无功功率Q：

式(2)中：ω_f为低通滤波器的截至频率；s为微分算子；

步骤三、下垂控制：

利用式(3)得到有功功率的到频率ω、用无功功率的q轴电压指令分量和d轴电压指令分量从而实现下垂控制；

式(3)中：P_ref、Q_ref分别为有功功率和无功功率的并网功率给定值；n、m分别为有功功率和无功功率的下垂系数；

步骤四、利用式(4)得到转子电流谐波电压的d轴前馈补偿信号和q轴前馈补偿信号

式(4)中，G_R为R调节器的传递函数，k_Rp为谐波电压比例反馈系数；

步骤五、电压和电流控制环：

利用式(5)得到转子电流q轴电流指令分量i_rq^*和d轴电流指令分量i_rd^*：

式(5)中：K_Up为电压环PI调节器的比例控制系数，K_Ui为电压环PI调节器的积分控制系数；

利用式(6)得到转子电压的q轴电压分量u_rq和d轴电压分量u_rd：

式(6)中：K_Ip为电流环PI调节器的比例控制系数，K_Ii为电流环PI调节器的积分控制系数；

步骤六、所述转子电压d轴电压分量u_rd和q轴电压分量u_rq经过SVPWM调制生成逆变器功率器件的开关信号，从而控制转子侧逆变器的功率器件的开通和关断。

2.根据权利要求1所述的谐波电压比例前馈补偿方法，其特征是，所述谐波电压比例反馈系数k_Rp是按如下步骤获得：

步骤4.1、利用式(7)得到等效开环传递函数G_kh：

式(7)中，G_ipi、G_upi分别为电流环PI控制器的表达式及电压环PI控制器的表达式，Z_grid表示弱电网的阻抗；j表示90°坐标旋转；L_s为定子漏抗，L_m为励磁电抗；G₁、G₂、G_p表示简化电机模型中的三个传递函数；并有：

式(8)中，ω_sl为转差角频率，σ为双馈发电机的漏磁系数，L_r为双馈发电机的等效电感，R_r为双馈发电机的等效电阻；

步骤4.2、利用式(9)得到相位裕度γ：

式(9)中，ω_c为所述等效开环传递函数G_kh的截止频率；为等效开环传递函数G_kh的相角运算；

步骤4.3、由所述相位裕度γ得到开环bode图，从而在所述开环bode图中选取相位裕度γ的取值在30°～70°之间所对应的任一谐波电压比例反馈系数k_Rp。