[发明专利]一种双馈异步风力发电系统不对称协调直接功率控制方法

权利要求书

1.一种双馈异步风力发电系统不对称协调直接功率控制方法，其特征在于包括双馈异步风力发电系统中转子侧变换器RSC(1)的不对称直接功率控制和网侧变换器GSC(28)的不对称直接功率控制；通过对RSC(1)的不对称直接功率控制消除DFIG(3)定子电磁功率和无功功率中的基频ω_s和两倍频2ω_s振荡，保持双馈异步发电机DFIG(3)的电磁转矩恒定；通过对GSC(28)的不对称直接功率控制消除直流母线电压和GSC(28)输出无功功率中的基频ω_s和两倍频2ω_s振荡，保持双馈异步风力发电系统向电网输出的总有功、无功功率恒定；

所述的RSC(1)不对称直接功率控制，包括以下步骤：

(i)利用三相电压霍尔传感器(5-1)采集双馈异步感应发电机DFIG(3)三相定子电压信号U_sabc；利用第一三相电流霍尔传感器(4-1)采集三相定子电流I_sabc，利用第二三相电流霍尔传感器(4-2)采集三相转子电流信号I_rabc；

(ii)采集得到的三相定子电压信号U_sabc经过不对称锁相环(8)检测得到电网或者定子电压中正序分量的角频率ω_s和相位θ_s；与此同时采用编码器(7)检测DFIG的转子位置θ_r，再经过微分器(35)计算转速ω_r；并通过减法器计算得到滑差角频率ω_slip＝ω_s-ω_r；

(iii)将采集得到的三相定子电压信号U_sabc，三相定子电流信号I_sabc分别经过第一静止三相到二相坐标变换模块(6-1)，得到定子静止坐标系中包含正、负序分量的定子电压综合矢量U_sαβ，以及包含正、负序和零序分量的定子电流综合矢量I_sαβ；

(iv)将得到的定子静止坐标系中定子电压综合矢量U_sαβ、定子电流综合矢量I_sαβ经过定子有功、无功功率计算模块(22)得到定子输出的瞬时有功功率信号P_s和无功功率信号Q_s；

(v)将采集得到的三相转子电流信号I_rabc通过正转转子速旋转坐标变换模块(26)，得到转子速旋转坐标系中含正、负序和零序分量的转子电流综合矢量I_rαβ；

(vi)将得到的定子电流综合矢量I_sαβ和转子电流综合矢量I_rαβ经过定子电磁功率计算模块(27)得到定子电磁功率信号P_es；

(vii)将定子电磁功率信号P_es和无功功率信号Q_s与其参考电磁功率信号P_es^*和无功功率信号Q_s^*经过减法器计算得到电磁功率误差信号ΔP_es和无功功率误差信号ΔQ_s； 

(viii)将得到的电磁功率误差信号ΔP_es和无功功率误差信号ΔQ_s通过第一比例谐振调节器(21-1)调节；调节后的输出信号V_rdq⁺经过第一反馈补偿解耦模块(15)完成转子速旋转坐标系中交-直轴间的交叉解耦和动态反馈补偿，获取转子速旋转坐标系中的转子电压参考值U_rdq^+*；

(ix)转子电压参考值U_rdq^+*经过转差速旋转坐标变换模块(9)，获得定子坐标系中转子电压参考值U_rαβ^+*作为空间矢量第一脉宽调制模块(2-1)调制所需的转子电压参考信号，该信号经过空间矢量脉宽调制后获得控制DFIG运行的转子侧变换器(1)的开关信号S_a1，S_b1，S_c1；

所述的GSC(28)不对称直接功率控制，包括以下步骤：

(i)利用单相电压霍尔传感器(36)采集直流母线电压信号V_dc；利用第三三相电流霍尔传感器(4-3)采集GSC(28)输出的流过滤波电感(31)的三相电流信号I_gabc；

(ii)将采集得到的GSC(28)三相输出电流信号I_gabc经过第二静止三相到二相坐标变换模块(6-2)，得到静止坐标系中包含正、负序和零序分量的GSC(28)电流综合矢量I_gαβ；

(iii)将得到的静止坐标系中定子电压综合矢量U_sαβ和GSC(28)电流综合矢量I_gαβ经过GSC(28)有功、无功功率计算模块(34)得到GSC(28)输出的瞬时有功功率信号P_g和无功功率信号Q_g；

(iv)将直流母线电压参考信号V_dc^*与采集得到的直流母线电压信号V_dc经过减法器计算得到直流母线电压误差信号，利用第一比例积分调节器(19)对得到的误差信号作比例-积分调节，调节输出信号经过GSC(28)有功功率参考信号补偿模块(32)得到GSC(28)有功功率参考信号P_g^*；

(v)将GSC(28)输出的有功功率信号P_g和无功功率信号Q_g与其参考有功功率信号P_g^*和无功功率信号Q_g^*经过减法器计算得到GSC(28)输出有功误差信号ΔP_g和无功功率误差信号ΔQ_g；

(vi)将得到的有功功率误差信号ΔP_g和无功功率误差信号ΔQ_g通过第二比例谐振调节器(21-2)调节；调节后的输出信号经过第二反馈补偿解耦模块(33)完成同步速旋转坐标系中交-直轴间的交叉解耦和动态反馈补偿，获取同步速旋转坐标系中的GSC(28)输出电压参考值U_cdq^+*；

(vii)GSC(28)输出电压参考值U_cdq^+*经过同步速旋转坐标变换模块(14)，获得的静止坐标系中GSC(28)输出电压参考值U_cαβ^*作为第二脉宽调制模块(2-2)调制所需的GSC输出电压参考信号，该信号经过空间矢量脉宽调制后获得控制GSC(28)运行的开关信号S_a2，S_b2，S_c2。