[发明专利]双馈风力发电机组的电压控制型虚拟同步方法

权利要求书

1.一种双馈风力发电机组的电压控制型虚拟同步方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

步骤1，采样双馈发电机的定子电压三相交流信号U_sa，U_sb，U_sc、定子输出电流三相交流信号I_sa，I_sb，I_sc和转子线圈电流三相交流信号I_ra，I_rb，I_rc，通过光电编码器提取双馈发电机的转子旋转角速度ω_r，根据转子旋转角速度ω_r和双馈发电机的极对数p经过转子角度计算方程得到双馈发电机的转子角度θ_r；

所述转子角度计算方程为：s为拉普拉斯算子；

步骤2，将步骤1中采集的定子电压三相交流信号U_sa，U_sb，U_sc、定子输出电流三相交流信号I_sa，I_sb，I_sc和转子线圈电流三相交流信号I_ra，I_rb，I_rb，经过三相abc静止坐标系到两相dq旋转坐标系的坐标变换，得到双馈发电机的定子电压dq分量U_sd，U_sq、定子输出电流dq分量I_sd，I_sq和转子线圈电流dq分量I_rd，I_rq；

步骤3，根据步骤2中得到的定子电压dq分量U_sd，U_sq和定子输出电流dq分量I_sd，I_sq，经过功率计算方程得到双馈发电机向电网输出的平均有功功率和平均无功功率

步骤4，根据双馈发电机给定的有功功率指令P_ref和无功功率指令Q_ref、步骤3中的得到的平均有功功率和平均无功功率经过虚拟同步算法方程得到双馈发电机的定子电压指令U_ref和定子虚拟同步角频率指令ω_ref；

步骤5，首先根据步骤4中得到的定子虚拟同步角频率指令ω_ref得到双馈发电机的定子虚拟同步角度θ_s，然后根据定子虚拟同步角度θ_s和步骤1中得到的双馈发电机的转子角度θ_r，经过转差角度计算方程得到双馈发电机的转差角度θ_sl；

步骤6，经过定子虚拟阻抗自适应控制方程得到双馈发电机的定子虚拟阻抗压降dq分量U_vd，U_vq，经过电压前馈补偿控制方程得到双馈发电机的前馈补偿电压U_c，然后根据定子虚拟阻抗压降dq分量U_vd，U_vq、前馈补偿电压U_c和步骤4中得到的定子电压指令U_ref，经过基于双馈发电机定子电压矢量定向的定子电压给定控制方程计算得到双馈发电机的定子电压给定dq分量U_{sd_ref}，U_{sq_ref}；

步骤7，根据步骤6中得到的定子电压给定dq分量U_{sd_ref}，U_{sq_ref}和步骤2中得到的定子电压dq分量U_sd，U_sq，使用定子电压比例-积分调节器进行定子电压闭环控制，经过定子电压闭环控制方程得到定子电压比例-积分调节器输出的转子电流调节信号dq分量I_{rd_piu}，I_{rq_piu}；

步骤8，首先根据步骤7中得到的定子电压比例-积分调节器输出的电流调节信号dq分量I_{rd_piu}，I_{rq_piu}，经过交叉控制方程得到双馈发电机的转子电流给定dq分量I_{rd_ref}，I_{rq_ref}，再把I_{rd_ref}，I_{rq_ref}和步骤2中得到的转子线圈电流dq分量I_rd，I_rq，使用转子电流比例-积分调节器进行转子电流闭环控制，经过转子电流闭环控制方程得到转子电流比例-积分调节器输出的定子电压调节信号dq分量U_{sd_pii}，U_{sq_pii}；

步骤9，首先通过步骤5中计算得到的双馈发电机的转差角度θ_sl，将步骤8中得到的定子电压调节信号dq分量U_{sd_pii}，U_{sq_pii}经过两相dq旋转坐标系变换到两相αβ静止坐标系变换到的2r/2s坐标变换得到定子电压调制信号αβ分量U_{sα_m}，U_{sβ_m}，再根据定子电压调制信号αβ分量U_{sα_m}，U_{sβ_m}和直流母线电压U_dc生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号S_abc。