一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制方法及系统，所述方法包括：对采集的双馈发电机的定子电压三相交流信号和定子输出电流三相交流信号，经过改进型虚拟同步控制得到双馈发电机的定子电压指令和定子虚拟同步角频率指令；对采集的双馈发电机的转子旋转角速度和所述定子虚拟同步角频率指令进行计算，得到双馈发电机的正序转差角度和负序转差角度；基于所述正序转差角度、所述负序转差角度和所述定子电压指令，进行正序控制和负序控制，生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号。本发明专利技术考虑了不平衡电网电压下，定子端电流将会出现三相不平衡的状况，通过在现有的虚拟同步控制策略下，添加了负序控制环路实现定子电流的三相平衡。

【技术实现步骤摘要】
一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制方法及系统
本专利技术涉及风力发电变流
，具体涉及一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制方法及系统。
技术介绍
由于化石燃料的快速消费和对环境的日益关注，作为使用最广泛的可再生能源之一的风能异军突起。然而，可再生能源发电系统包含大量的电力电子转换装置，随着可再生能源在配电系统中的渗透率逐步提高，导致电网呈现出低惯量和弱阻尼的特性，电网电压发生不平衡的概率也大幅增加。近年来通过对同步机调速及励磁器特性模拟实现的虚拟同步思想能够满足相应的要求，但是针对光伏逆变器虚拟同步控制的分析较多，如何在风电中实现虚拟同步控制以及相关分析虽有涉及，但仍然存在功率控制环结构上的不足以及弱电网运行的双馈发电机的功率耦合。在双馈感应发电机系统中，传统的基于锁相环的电网电压定向矢量控制方法，其主要优点是准确、快速。但是，当电网电压不平衡时，通过该方法获得的电网电压合成矢量相位将叠加二倍电网频率波动。此时如果不引入相应的控制策略来平衡风机并网点处的三相电流，定子绕组不仅会产生负序电流分量，而且会产生幅值相等、相位互差120°的非零序三次本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制方法，其特征在于，包括：/n对采集的双馈发电机的定子电压三相交流信号和定子输出电流三相交流信号，经过改进型虚拟同步控制得到双馈发电机的定子电压指令和定子虚拟同步角频率指令；/n对采集的双馈发电机的转子旋转角速度和所述定子虚拟同步角频率指令进行计算，得到双馈发电机的正序转差角度和负序转差角度；/n基于所述正序转差角度、所述负序转差角度和所述定子电压指令，进行正序控制和负序控制，生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制方法，其特征在于，包括：
对采集的双馈发电机的定子电压三相交流信号和定子输出电流三相交流信号，经过改进型虚拟同步控制得到双馈发电机的定子电压指令和定子虚拟同步角频率指令；
对采集的双馈发电机的转子旋转角速度和所述定子虚拟同步角频率指令进行计算，得到双馈发电机的正序转差角度和负序转差角度；
基于所述正序转差角度、所述负序转差角度和所述定子电压指令，进行正序控制和负序控制，生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对采集的双馈发电机的定子电压三相交流信号和定子输出电流三相交流信号经过改进型虚拟同步控制得到双馈发电机的定子电压指令和定子虚拟同步角频率指令，包括：
对采集的定子电压三相交流信号和定子输出电流三相交流信号进行坐标变换，得到双馈发电机的定子电压dq分量和定子输出电流dq分量；
将所述定子电压dq分量和所述定子输出电流dq分量分别经过陷波器，得到双馈发电机的正序定子电压dq分量和正序定子输出电流dq分量；
基于所述正序定子电压dq分量和所述正序定子输出电流dq分量，得到双馈发电机向电网输出的正序平均有功功率和正序平均无功功率；
基于双馈发电机给定的有功功率指令和无功功率指令，以及所述正序平均有功功率和所述正序平均无功功率，经过改进型虚拟同步发电机算法得到双馈发电机的定子电压指令和定子虚拟同步角频率指令。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述改进型虚拟同步发电机算法，如下式所示：



式中：Uref为双馈发电机的定子电压指令；E0为双馈发电机的虚拟同步空载电压；kq为无
功环的常数下垂系数；kiq为无功环的积分项下垂系数；s为拉普拉斯算子；Qref为双馈发电机
给定的无功功率指令；为正序平均无功功率；为定子虚拟同步角频率指令；Td为补
偿项惯性时间常数；J为模拟同步机的虚拟转动惯量时间常数；为电网的同步角频率；kw
为有功下垂系数；Pref为双馈发电机给定的有功功率指令；为正序平均有功功率；D为模
拟的阻尼系数。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对采集的双馈发电机的转子旋转角速度和所述定子虚拟同步角频率指令进行计算，得到双馈发电机的正序转差角度和负序转差角度，包括：
基于采集的双馈发电机的转子旋转角速度得到双馈发电机的转子角度；
基于所述定子虚拟同步角频率指令得到双馈发电机的定子虚拟同步角度；
基于正序定子虚拟同步角度和所述双馈发电机的转子角度，经过正序转差角度计算方程得到双馈发电机的正序转差角度；
基于负序定子虚拟同步角度和所述双馈发电机的转子角度，经过负序转差角度计算方程得到双馈发电机的负序转差角度。


5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述正序转差角度、所述负序转差角度和所述定子电压指令，进行正序控制和负序控制，生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号，包括：
对采集的转子线圈电流三相交流信号进行转子正负序电流提取，得到正序转子线圈电流dq分量和负序转子线圈电流dq分量；
基于所述双馈发电机的正序转差角度和所述定子电压指令，对所述正序转子线圈电流dq分量进行正序控制得到正序转子电压调制信号；
基于所述负序转差角度对所述负序转子线圈电流dq分量进行负序控制，得到负序转子电压调制信号；
基于所述正序转子电压调制信号和所述负序转子电压调制信号，生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号。


6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对采集的转子线圈电流三相交流信号进行转子正负序电流提取，得到正序转子线圈电流dq分量和负序转子线圈电流dq分量，包括：
对采集的转子线圈电流三相交流信号进行坐标变换，得到双馈发电机的转子线圈电流dq分量；
将所述转子线圈电流dq分量经过陷波器，得到转子线圈电流d轴正序分量、q轴正序分量、d轴负序分量和q轴负序分量。

【专利技术属性】
技术研发人员：秦世耀，王瑞明，代林旺，李少林，张利，毕然，陈晨，徐婷，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11