专利摘要

本发明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。

权利要求

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。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述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之前，还包括：

将正序定子电流的dq轴分量经过定子虚拟阻抗控制方程得到双馈发电机的定子虚拟阻抗压降dq分量。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述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，包括：

对定子虚拟阻抗压降dq分量和所述定子电压指令利用定子电压给定控制方程进行计算，得到双馈发电机的定子电压给定dq分量；

对所述定子电压给定dq分量和正序定子电压dq分量，利用定子电压比例-积分调节器进行定子电压闭环控制，得到正序转子电流给定dq分量；

对所述正序转子电流给定dq分量和所述正序转子线圈电流dq分量，利用正序转子电流比例-积分调节器进行正序转子电流闭环控制，得到正序转子电压调节信号dq分量；

对所述正序转差角度和所述正序转子电压调节信号dq分量进行2r/2s坐标变换，得到正序转子电压调制信号αβ分量。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述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，包括：

对给定负序转子电流参考值的dq分量和所述负序转子线圈电流dq分量，利用负序转子电流比例-积分调节器进行负序转子电流闭环控制，得到负序转子电压调节信号dq分量；

基于所述负序转差角度将所述负序转子电压调节信号dq分量进行2r/2s坐标变换，得到负序转子电压调制信号αβ分量。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述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，包括：

将所述正序转子电压调制信号α轴分量和负序转子电压调制信号α轴分量相加，得到总的转子电压调制信号α轴分量；

将所述正序转子电压调制信号β轴分量和负序转子电压调制信号β轴分量相加，得到总的转子电压调制信号β轴分量；

基于所述总的转子电压调制信号α轴分量和所述总的转子电压调制信号β轴分量，以及直流母线电压生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号；

其中，所述正序转子电压调制信号包括正序转子电压调制信号α轴分量和正序转子电压调制信号β轴分量；

所述负序转子电压调制信号包括负序转子电压调制信号α轴分量和负序转子电压调制信号β轴分量。

11.一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制系统，其特征在于，包括：

生成指令模块，用于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；

正负序转差角度模块，用于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；

生成模块，用于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。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述生成指令模块，包括：

坐标变化子模块，用于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；

滤波子模块，用于将所述定子电压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；

功率计算子模块，用于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；

生成指令子模块，用于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。

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电变流技术领域，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。

背景技术

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°的非零序三次谐波电流，严重时会导致定子绕组发热、转矩产生脉动、输向电网的功率发生振荡。

针对电网电压不平衡情况下，传统矢量控制策略中双馈感应发电机锁相失败的难题，基于虚拟同步控制的不平衡抑制策略应运而生。虚拟同步控制策略不需要锁相环，并且可以直接对并网点电压进行控制，对于改善并网点电压质量将有很大优势。现有的解决方案一，是在稳态运行的虚拟同步控制策略中添加故障检测模块，在发生电网电压不平衡故障时，切换到故障运行模式，此种方案的不足之处在于需要额外的故障检测时间以及模式切换时间，可靠性较低；现有的解决方案二，是将电压电流双闭环中的比例-积分调节器替换为比例-谐振调节器或者比例-积分-谐振调节器，此种方案的不足之处在于对不平衡电流的抑制能力有限，有效性较低。

综上所述，如何能在保证可靠性的前提下，有效地降低风机与电网公共连接点处的三相电流不平衡度，同时改进弱电网运行的双馈发电机的功率控制环结构上的不足和耦合问题，已成为双馈风力发电系统在电网电压不平衡情况下，提高双馈风机基于虚拟同步并网运行的性能和稳定性，成功进行故障穿越的重要目标，也是急需解决的重要难题。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供了一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制方法，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，所述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之前，还包括：

将正序定子电流的dq轴分量经过定子虚拟阻抗控制方程得到双馈发电机的定子虚拟阻抗压降dq分量。

优选的，所述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，包括：

对定子虚拟阻抗压降dq分量和所述定子电压指令利用定子电压给定控制方程进行计算，得到双馈发电机的定子电压给定dq分量；

对所述定子电压给定dq分量和正序定子电压dq分量，利用定子电压比例-积分调节器进行定子电压闭环控制，得到正序转子电流给定dq分量；

对所述正序转子电流给定dq分量和所述正序转子线圈电流dq分量，利用正序转子电流比例-积分调节器进行正序转子电流闭环控制，得到正序转子电压调节信号dq分量；

对所述正序转差角度和所述正序转子电压调节信号dq分量进行2r/2s坐标变换，得到正序转子电压调制信号αβ分量。

优选的，所述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，包括：

对给定负序转子电流参考值的dq分量和所述负序转子线圈电流dq分量，利用负序转子电流比例-积分调节器进行负序转子电流闭环控制，得到负序转子电压调节信号dq分量；

基于所述负序转差角度将所述负序转子电压调节信号dq分量进行2r/2s坐标变换，得到负序转子电压调制信号αβ分量。

优选的，所述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，包括：

将所述正序转子电压调制信号α轴分量和负序转子电压调制信号α轴分量相加，得到总的转子电压调制信号α轴分量；

将所述正序转子电压调制信号β轴分量和负序转子电压调制信号β轴分量相加，得到总的转子电压调制信号β轴分量；

基于所述总的转子电压调制信号α轴分量和所述总的转子电压调制信号β轴分量，以及直流母线电压生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号；

其中，所述正序转子电压调制信号包括正序转子电压调制信号α轴分量和正序转子电压调制信号β轴分量；

所述负序转子电压调制信号包括负序转子电压调制信号α轴分量和负序转子电压调制信号β轴分量。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制系统，包括：

生成指令模块，用于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；

正负序转差角度模块，用于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；

生成模块，用于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。

优选的，所述生成指令模块，包括：

坐标变化子模块，用于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；

滤波子模块，用于将所述定子电压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；

功率计算子模块，用于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；

生成指令子模块，用于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。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的技术方案，通过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。

附图说明

图1为一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制方法流程图；

图2为本发明采用附加负序电流控制环的双馈风力发电机组虚拟同步控制结构图；

图3为本发明采用附加负序电流控制环的双馈风力发电机组虚拟同步控制简化结构图；

图4为本发明所采用的改进型虚拟同步算法框图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。

实施例1：如图1所示，本发明提供的一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制方法应用于双馈风力发电机组在电网电压不平衡的情况下，以平衡双馈风力发电机组并网点三相电流，包括：

S1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；

S2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；

S3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。

本实施例中，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。

实施例中，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。

实施例中，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。

本实施例中对本发明提供的一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制方法进行具体介绍：

步骤1、采样双馈发电机的定子电压三相交流信号Usa，Usb，Usc、定子输出电流三相交流信号Isa，Isb，Isc和转子线圈电流三相交流信号Ira，Irb，Irc通过光电编码器提取双馈发电机的转子旋转角速度 ，根据转子旋转角速度 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 ；

所述转子角度计算方程为： ，s为拉普拉斯算子；

步骤2、首先将步骤1中采集的定子电压三相交流信号Usa，Usb，Usc和定子输出电流三相交流信号Isa，Isb，Isc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Usd，Usq和定子输出电流dq分量Isd，Isq；然后将定子电压dq分量Usd，Usq和定子输出电流dq分量Isd，Isq分别经过陷波器，得到双馈发电机的正序定子电压dq分量Usdp，Usqp和正序定子输出电流dq分量Isdp，Isqp；

步骤3、首先将步骤1中采集的转子线圈电流三相交流信号Ira，Irb，Irc经过三相abc静止坐标系到两相dq旋转坐标系的坐标变换，得到双馈发电机的转子线圈电流dq分量Ird，Irq；然后将转子线圈电流dq分量Ird，Irq经过陷波器，得到转子线圈电流d轴正序分量Irdp，q轴正序分量Irqp，d轴负序分量Irdn，q轴负序分量Irqn；

步骤4、根据步骤2中得到的正序定子电压dq分量Usdp，Usqp和正序定子输出电流dq分量Isdp，Isqp，经过功率计算方程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 ；

步骤5、根据双馈发电机给定的有功功率指令Pref和无功功率指令Qref，步骤4中的得到的正序平均有功功率 和正序平均无功功率 ，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Uref和定子虚拟同步角频率指令 ；

步骤6、首先根据步骤5中得到的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 ， ；然后根据正序定子虚拟同步角度 和步骤1中得到的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 ；再根据负序定子虚拟同步角度 和步骤1中得到的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 ；

步骤7、经过定子虚拟阻抗控制方程得到双馈发电机的定子虚拟阻抗压降dq分量Uvdp，Uvqp，然后根据定子虚拟阻抗压降dq分量Uvdp，Uvqp和步骤5中得到的定子电压指令Uref，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Usd_ref，Usq_ref；

步骤8、根据步骤7中得到的定子电压给定dq分量Usd_ref，Usq_ref和步骤2中得到的正序定子电压dq分量Usdp，Usqp，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-积分调节器输出的正序转子电流给定dq分量Irdp_ref，Irqp_ref；

步骤9、根据步骤8中得到的正序转子电流给定dq分量Irdp_ref，Irqp_ref和步骤3中得到的正序转子线圈电流dq分量Irdp，Irqp，使用正序转子电流比例-积分调节器进行正序转子电流闭环控制，经过正序转子电流闭环控制方程得到正序转子电流比例-积分调节器输出的正序转子电压调节信号dq分量Urdp_pii，Urqp_pii；

步骤10、根据步骤6中计算得到的双馈发电机的正序转差角度 ，将步骤9中得到的正序转子电压调节信号dq分量Urdp_pii，Urqp_pii经过两相dq旋转坐标系变换到两相αβ静止坐标系，即将步骤9中得到的正序转子电压调节信号dq分量进行2r/2s坐标变换得到正序转子电压调制信号αβ分量 ， ；

步骤11、给定负序转子电流参考值的dq分量Irdn_ref，Irqn_ref，和步骤3中得到的负序转子线圈电流dq分量Irdn，Irqn，使用负序转子电流比例-积分调节器进行负序转子电流闭环控制，经过负序转子电流闭环控制方程得到负序转子电流比例-积分调节器输出的负序转子电压调节信号dq分量Urdn_pii，Urqn_pii；

步骤12、根据步骤6中计算得到的双馈发电机的负序转差角度 ，将步骤11中得到的负序转子电压调节信号dq分量Urdn_pii，Urqn_pii经过两相dq旋转坐标系变换到两相αβ静止坐标系，即进行2r/2s坐标变换得到负序转子电压调制信号αβ分量 ， ；

步骤13、首先将步骤10和步骤12中得到的正序和负序转子电压调制信号α轴分量 和 相加，得到总的转子电压调制信号α轴分量 ，同时将步骤10和步骤12中得到的正序和负序转子电压调制信号β轴分量 和 相加，得到总的转子电压调制信号β轴分量 ；然后根据转子电压调制信号αβ分量 ， 和直流母线电压Udc生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号Sabc。

（1）本发明是在由虚拟同步控制构成的有功功率-频率和无功功率-电压外环、定子电压转子电流双闭环构成的内环的电压控制型双馈发电机的数学模型所建立的电压控制型风机的等效阻抗模型基础上，以及通过电网电压不平衡情况下负序电流抑制的理论分析，在有据可依的充分理论基础上寻找实现三相电流平衡的控制策略。

（2）本发明相比电流控制型的双馈风力发电机，不需要额外添加锁相环，从而避免了非理想电网情况下——弱电网扰动或电网故障下可能从锁相环引入的误差，同时为非理想电网提供惯性和阻尼支持，便于满足电力系统对调频调压特性的要求；相比于磁链定向的方法，所采用的定子电压定向的方法避免了磁链积分的较慢动态以及估计误差，能够提高定子端电压的稳态及暂态特性。

（3）本发明分别改进了有功功率-频率环和无功功率-电压环。本发明提出的改进有功功率-频率环在保持了现有的虚拟同步控制的惯量、频率及电压调节等功能的基础上，省略了频率检测环节，简化了控制结构。传统的无功功率-电压环控制是一种有差控制方式，本发明通过增加积分环节，实现了虚拟同步对无功功率的无静差控制。

（4）本发明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。当电网电压平衡时，转子电流的负序分量为0，由于负序环路的指令值也为0，因此负序控制环路对主控制环路不产生影响；当电网电压不平衡时，转子电流的负序分量不为0，与负序环路指令值的差值也不为0，经过比例-积分调节器，输入到调制信号，目的在于控制转子电流的负序分量跟踪上指令值“0”，最终实现定子电流的三相平衡。整个控制过程不需要故障检测和控制模式切换。

（5）本发明使用陷波器对正负序分量进行分离，其优点在于，当电网电压平衡时，陷波器 F(s)稳态下的传递函数为 1，故其不起作用，计算出的负序分量等于0，与现有的虚拟同步控制策略相同；当电网电压不平衡时，陷波器F(s)自动起作用，分离正负序分量。整个控制过程不需要故障检测和控制模式切换。

本实施例结合附图2和图3对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明，本发明提供的不平衡电网电压下双馈风力发电机组的虚拟同步改进控制方法，按照以下步骤进行：

步骤1、通过电压霍尔元件采样双馈发电机的定子电压三相交流信号Usa，Usb，Usc，通过电流霍尔元件采样双馈发电机的定子输出电流三相交流信号Isa，Isb，Isc，通过电流霍尔元件采样双馈发电机的转子线圈电流三相交流信号Ira，Irb，Irc，通过光电编码器提取双馈发电机的转子旋转角速度 ，根据转子旋转角速度 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 。

转子角度计算方程为： ，s为拉普拉斯算子。

步骤2、首先将步骤1中采集的定子电压三相交流信号Usa，Usb，Usc和定子输出电流三相交流信号Isa，Isb，Isc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Usd，Usq和定子输出电流dq分量Isd，Isq；然后将定子电压dq分量Usd，Usq和定子输出电流dq分量Isd，Isq分别经过陷波器，得到双馈发电机的正序定子电压 一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制方法及系统专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。