一种基于暂态电势的双馈风机自同步控制方法及装置

1.本发明属于电力系统运行与控制技术领域，特别涉及一种基于暂态电势的双馈风机自同步控制方法及装置。


背景技术：

2.清洁可再生的新能源越来越被人们所重视，近年来在风力发电领域，随着各种新型电力电子元件的应用与控制策略的优化，双馈异步风力发电机(dfig，doubly fed induction generator)在新能源发电领域中应用越来越广泛。dfig的双pwm变流器的结构使得转子侧励磁电流成为频率可控的交流电流，实现了dfig恒频变速发电。
3.变流器的控制方法可分为跟网型(grid-following,gfl)控制和构网型(grid-forming,gfm)控制两种。当前变流器较多采用跟网型控制方法，与电网同步需要依靠锁相环(phase-locked loop,pll)来测量并网点(point of common coupling,pcc)相位，但是在弱电网中可能有稳定性问题。因此在系统较弱、惯性较低的电网中，变流器需采用构网型控制方法。构网型变流器使用与同步机类似的功率同步方法，无需锁相环即可实现同步。使用构网型控制方法可以提升电网的惯量阻尼特性，提供电压支撑与频率支撑，未来在“双高”新型电力系统中的应用范围将日益扩大。
4.构网型控制方法中，虚拟同步控制(virtual synchronous generator,vsg)得到了广泛关注。vsg一般是指在受控变流器控制部分使用传统同步机的定子电磁方程以及转子运动方程，使采用该方法运行的风力发电系统获得阻尼、惯量、无功调压与一次调频等传统同步发电机优良外特性的一种控制方法。现有的研究中传统虚拟同步控制策略均基于风机稳态等值电路设计，不能保证系统暂态变化过程中的稳定性，且对风电场多机交互过程及控制的研究较少，转子电流限幅环节也往往被忽略。
5.双馈风机的跟网型控制需要锁相环等同步环节，并且不能适用于系统较弱、惯性较低的电网中；传统的构网型控制中转子电流限幅环节往往被忽略，并且均基于风机稳态等值电路设计，不能保证系统暂态变化过程中的稳定性。


技术实现要素：

6.针对背景技术存在的问题，本发明提供一种新型自同步控制方法，应用于双馈风机转子侧控制，使其具有同步机的优良特性，并且在系统的暂态变化过程中仍能保持稳定。
7.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种基于暂态电势的双馈风机自同步控制方法，包括：
8.建立双馈风机的暂态电路数学模型；
9.根据虚拟同步的原理，解析自同步的本质，进而得到基于暂态电势的自同步控制方法；
10.根据双馈风机转子电流约束条件，得到转子电流限幅环节的计算方法。
11.在上述基于暂态电势的双馈风机自同步控制方法中，对双馈风机的暂态电路进行
数学建模包括：
12.dfig的定子侧转子侧均采用电动机惯例，在dq两相同步旋转坐标系中对于dfig进行数学建模：
[0013][0014]
式(1)为dfig的磁链方程，其中，i
sd
、i
sq
、i
rd
和i
rq
为定子电流与转子电流的d轴和q轴分量；ψ
sd
、ψ
sq
、ψ
rd
、ψ
rq
为定子磁链与转子磁链的d轴和q轴分量；ls和lr为dq两相同步旋转坐标系下定子绕组的等效自感与转子绕组的等效自感；lm为定子绕组与转子绕组之间的等效互感；
[0015][0016]
式(2)为dfig的电压方程，其中，rs和rr为定子电阻与转子电阻；u
sd
、u
sq
、u
rd
和u
rq
为dfig定子电压与转子电压的d轴、q轴分量；p为微分算子；ωs和ωr为dfig的定子转速与转子转速；
[0017]
式(1)中的转子磁链方程改写成：
[0018][0019]
将式(3)代入式(1)的定子磁链方程中，得到：
[0020][0021]
将式(4)代入式(2)的定子电压方程中，得到定子电压d轴分量：
[0022]
[0023]
式(5)的后两项在系统稳态时忽略，式(5)写成：
[0024]usd
＝r
sisd-x'i
sq
+edꢀꢀꢀ
(6)
[0025]
同理，得到定子电压q轴分量：
[0026]usq
＝r
sisq
+x'i
sd
+eqꢀꢀꢀ
(7)
[0027]
式(6)和(7)中，x'、ed和eq分别为：
[0028][0029][0030][0031]
此时，式(2)的转子电压方程中的转子电压d轴分量整理成如下形式：
[0032][0033]
将peq移到等式左边，有：
[0034][0035]
其中：
[0036][0037]
x＝ωslsꢀꢀꢀ
(14)
[0038][0039]
同理，转子电压q轴分量为：
[0040][0041]
将ped移到等式左边，有：
[0042][0043]
式(12)、式(17)为暂态电势与转子电压的关系式；
[0044]
由式(3)、式(9)、式(10)可知，转子电流在dq轴上的分量为：
[0045][0046][0047]
在上述基于暂态电势的双馈风机自同步控制方法中，基于暂态电势的自同步控制方法包括：
[0048]
拟设三个闭环，第一个闭环为无功功率与d轴暂态电势环：q
ref
为无功功率参考值，q为测量得到的定子无功功率qs和网侧无功功率qg之和，q
ref
与q作差比较后通入一个pi控制器得到d轴暂态电势的参考值，与式(9)计算得到的d轴暂态电势ed作差比较后通入pi控制器，得到转子电压的q轴分量u
rq
；
[0049]
第二个闭环为q轴暂态电势环：e
qref
为q轴暂态电势的参考值，取0，与式(10)计算得到的q轴暂态电势eq作差比较后通入pi控制器，得到转子电压的d轴分量u
rd
；
[0050]
第三个闭环为有功功率与频率环，p
ref
为有功功率参考值，p为测量得到的定子有功功率ps和网侧有功功率pg之和，p
ref
和p作差比较后经过一个放大环节得到系统频率偏差的参考值，再经过一个积分环节即得θ，当e
qref
取为0时，θ为暂态电势d轴分量ed相对于静止坐标系的绝对角度；θ+ω0t为用于定子量进行clark变换和park变换的角度，其中ω0为系统角频率。
[0051]
在上述基于暂态电势的双馈风机自同步控制方法中，转子电流限幅环节的计算方法包括：
[0052]
将式(18)、式(19)改写成以下形式：
[0053][0054][0055]
转子电流可允许的最大值为1.4倍额定值；当转子电流一定时，系统需要优先满足无功需求，从而保证电压稳定，需要优先控制ed，即优先控制i
rq
；
[0056]
将i
rq max
＝1.4和i
rq min
＝-1.4分别代入式(21)，可得：
[0057][0058][0059]
计算优先满足i
rq
时，剩下给i
rd
的裕度；如下：
[0060]
[0061]ird min
＝-i
rd max
ꢀꢀꢀ
(25)
[0062]
将式(24)、式(25)代入式(20)，有：
[0063][0064][0065]
一种用于基于暂态电势的双馈风机自同步控制方法的装置，包括采集模块，用于采集双馈风机的暂态电路的定子电阻、转子电阻、定子电流、转子电流、定子电压、转子电压、定子无功功率、网侧无功功率、定子有功功率和网侧有功功率；虚拟同步及算法模块，用于根据无功功率参考值、定子无功功率和网侧无功功率之和，得到转子电压的q轴分量u
rq
；根据q轴暂态电势的参考值，得到转子电压的d轴分量u
rd
；根据有功功率参考值、定子有功功率和网侧有功功率之和，得到暂态电势d轴分量相对于静止坐标系的绝对角度；矢量计算模块，用于转子电流限幅环节计算。
[0066]
一种电子设备，存储计算机可执行指令的计算机可读存储介质；和一个或多个处理器，所述一个或多个处理器耦接到所述计算机可读存储介质并被配置为执行所述计算机可执行指令，以使得所述设备执行基于暂态电势的双馈风机自同步控制方法。
[0067]
一种可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令当由处理器执行时，将处理器配置为执行基于暂态电势的双馈风机自同步控制方法。
[0068]
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明提供的一种基于暂态电势的自同步控制方法，能应用到双馈风机的转子侧逆变器中，通过分析控制方法中三个闭环及其物理量的物理意义，给出了转子电流限幅环节的数学建模，综合得到了完整的基于自同步控制方法的双馈风机模型。在本发明提供的控制方法下，双馈风机并网端口的输出特性完全可以等同于一台同步发电机的外特性，并且能够使其在系统的暂态变化过程中保持稳定。除此之外，该方法还包含转子电流限幅环节，防止风机电流在系统受扰动后过冲，引起设备损坏以及系统崩溃。
附图说明
[0069]
图1是本发明实施例双馈风机暂态等值电路；
[0070]
图2是本发明实施例基于暂态电势的自同步控制策略框图；
[0071]
图3是本发明实施例带限幅环节的基于暂态电势的自同步控制策略框图。
具体实施方式
[0072]
下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0073]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0074]
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
[0075]
本实施例一种新型自同步控制方法，能使双馈风机具有同步机的优良特性，并且使其在系统的暂态变化过程中仍能保持稳定。除此之外，该方法还需要包含转子电流限幅环节，防止风机电流在系统受扰动后过冲，引起设备损坏以及系统崩溃。
[0076]
本实施例是通过以下技术方案来实现的，一种基于暂态电势的双馈风机自同步控制方法，包括以下步骤：
[0077]
步骤1、根据双馈风机的暂态电路对其进行数学建模。具体步骤如下：
[0078]
dfig的定转子侧均采用电动机惯例，在dq两相同步旋转坐标系中对于dfig进行数学建模如下。
[0079][0080]
式(1)为dfig的磁链方程，其中，i
sd
、i
sq
、i
rd
和i
rq
为定子电流与转子电流的d轴和q轴分量；ψ
sd
、ψ
sq
、ψ
rd
、ψ
rq
为定子磁链与转子磁链的d轴和q轴分量；ls和lr为dq两相同步旋转坐标系下定子绕组的等效自感与转子绕组的等效自感；lm为定子绕组与转子绕组之间的等效互感。
[0081][0082]
式(2)为dfig的电压方程，其中，rs和rr为定子电阻与转子电阻；u
sd
、u
sq
、u
rd
和u
rq
为dfig定子电压与转子电压的d轴、q轴分量；p为微分算子；ωs和ωr为dfig的定子转速与转子转速。
[0083]
式(1)中的转子磁链方程可以改写成：
[0084][0085]
将式(3)代入式(1)的定子磁链方程中，可得到：
[0086][0087]
将式(4)代入式(2)的定子电压方程中，可得到定子电压d轴分量：
[0088][0089]
式(5)的后面两项在系统稳态时可以忽略，因此(5)也可写成：
[0090]usd
＝r
sisd-x'i
sq
+edꢀꢀꢀ
(6)
[0091]
同理，可以得到定子电压q轴分量：
[0092]usq
＝r
sisq
+x'i
sd
+eqꢀꢀꢀ
(7)
[0093]
式(6)和(7)中，x'、ed和eq分别为：
[0094][0095][0096][0097]
此时，式(2)的转子电压方程中的转子电压d轴分量可整理成如下形式：
[0098][0099]
将peq移到等式左边，有：
[0100][0101]
其中：
[0102][0103]
x＝ωslsꢀꢀꢀ
(14)
[0104]
[0105]
同理，转子电压q轴分量为：
[0106][0107]
将ped移到等式左边，有：
[0108][0109]
式(12)(17)即为暂态电势与转子电压的关系式。
[0110]
此外，由(3)(9)(10)可知，转子电流在dq轴上的分量可以表示为：
[0111][0112][0113]
步骤2、根据虚拟同步的原理，解析自同步的本质，进而提出基于暂态电势的自同步控制方法。具体步骤如下：
[0114]
在基于暂态电势的自同步控制策略中，拟设计三个闭环，其中第一个闭环为无功功率与d轴暂态电势环：q
ref
为无功功率参考值，q为测量得到的定子无功功率qs和网侧无功功率qg之和，q
ref
与q作差比较后通入一个pi控制器得到d轴暂态电势的参考值，与式(9)计算得到的d轴暂态电势ed作差比较后通入pi控制器，即得转子电压的q轴分量u
rq
。
[0115]
第二个闭环为q轴暂态电势环：e
qref
为q轴暂态电势的参考值，一般取为0，与式(10)计算得到的q轴暂态电势eq作差比较后通入pi控制器，即得转子电压的d轴分量u
rd
。
[0116]
第三个闭环是有功功率与频率环，p
ref
为有功功率参考值，p为测量得到的定子有功功率ps和网侧有功功率pg之和，p
ref
和p作差比较后经过一个放大环节得到系统频率偏差的参考值，再经过一个积分环节即得θ，当e
qref
取为0时，θ为暂态电势d轴分量ed相对于静止坐标系的绝对角度。此外，θ+ω0t为用于定子量进行clark变换和park变换的角度，其中ω0为系统角频率。
[0117]
步骤3、根据双馈风机转子电流约束条件，提出转子电流限幅环节的计算方法。具体步骤如下：
[0118]
将式(18)(19)改写成以下形式：
[0119][0120][0121]
转子电流可允许的最大值为1.4倍额定值。当转子电流一定时，系统需要优先满足无功需求，从而保证电压稳定，因此需要优先控制ed，即优先控制i
rq
。
[0122]
因此，将i
rq max
＝1.4和i
rq min
＝-1.4分别代入式(21)，可得：
[0123]
[0124][0125]
接下来计算优先满足i
rq
时，剩下给i
rd
的裕度。如下：
[0126][0127]ird min
＝-i
rd max
ꢀꢀꢀ
(25)
[0128]
将(24)(25)代入(20)，有：
[0129][0130][0131]
本实施例还提供了一种用于基于暂态电势的双馈风机自同步控制方法的装置，包括采集模块，用于采集双馈风机的暂态电路的定子电阻、转子电阻、定子电流、转子电流、定子电压、转子电压、定子无功功率、网侧无功功率、定子有功功率和网侧有功功率；虚拟同步及算法模块，用于根据无功功率参考值、定子无功功率和网侧无功功率之和，得到转子电压的q轴分量u
rq
；根据q轴暂态电势的参考值，得到转子电压的d轴分量u
rd
；根据有功功率参考值、定子有功功率和网侧有功功率之和，得到暂态电势d轴分量相对于静止坐标系的绝对角度；矢量计算模块，用于转子电流限幅环节计算。
[0132]
以及一种电子设备，存储计算机可执行指令的计算机可读存储介质；和一个或多个处理器，所述一个或多个处理器耦接到所述计算机可读存储介质并被配置为执行所述计算机可执行指令，以使得所述设备执行基于暂态电势的双馈风机自同步控制方法。
[0133]
以及一种可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令当由处理器执行时，将处理器配置为执行基于暂态电势的双馈风机自同步控制方法。
[0134]
具体实施时，基于暂态电势的自同步控制方法及其限幅环节计算方法，包括以下步骤：
[0135]
s1、根据双馈风机的暂态电路对其进行数学建模。
[0136]
s2、根据虚拟同步的原理，解析自同步的本质，进而提出基于暂态电势的自同步控制方法。
[0137]
s3、根据双馈风机转子电流约束条件，提出转子电流限幅环节的计算方法。
[0138]
为了使dfig的有功功率和无功功率解耦，需要将电压、电流等控制量进行坐标变换，将它们分解成有功分量和无功分量，所以在对dfig进行研究和分析之前，必须在dq两相同步旋转坐标系中对其进行数学建模。在分析过程中，可以作如下假设：
[0139]
1.假设三相绕组是对称的，并且都是y形连接，磁动势沿气隙方向呈正弦分布，而不考虑线路中的非线性谐波成分以及磁路饱和的情况；
[0140]
2.忽略温度对于电机各参数所产生的影响，同时也忽略系统频率的改变对于绕组线圈所产生的影响；
[0141]
3.在计算时，转子绕组侧的各量都折算至定子侧，折算后各相绕组的匝数都是相同的。
[0142]
dfig的定转子侧均采用电动机惯例，在dq两相同步旋转坐标系中对于dfig进行数学建模如下。
[0143][0144]
式(28)为dfig的磁链方程，其中，i
sd
、i
sq
、i
rd
和i
rq
为定子电流与转子电流的d轴和q轴分量；ψ
sd
、ψ
sq
、ψ
rd
、ψ
rq
为定子磁链与转子磁链的d轴和q轴分量；ls和lr为dq两相同步旋转坐标系下定子绕组的等效自感与转子绕组的等效自感；lm为定子绕组与转子绕组之间的等效互感。
[0145][0146]
式(29)为dfig的电压方程，其中，rs和rr为定子电阻与转子电阻；u
sd
、u
sq
、u
rd
和u
rq
为dfig定子电压与转子电压的d轴、q轴分量；p为微分算子；ωs和ωr为dfig的定子转速与转子转速。
[0147]
式(28)中的转子磁链方程可以改写成：
[0148][0149]
将式(30)代入式(28)的定子磁链方程中，可得到：
[0150][0151]
将式(31)代入式(29)的定子电压方程中，可得到定子电压d轴分量：
[0152][0153]
式(32)的后面两项在系统稳态时可以忽略，因此(32)也可写成：
[0154]usd
＝r
sisd-x'i
sq
+edꢀꢀꢀ
(33)
[0155]
同理，可以得到定子电压q轴分量：
[0156]usq
＝r
sisq
+x'i
sd
+eqꢀꢀꢀ
(34)
[0157]
式(33)和(34)中，x'、ed和eq分别为：
[0158][0159][0160][0161]
ed和eq即双馈风机内电势e的dq轴分量，物理意义如图1表示：
[0162]
该等值电路平衡方程为：
[0163][0164]
在dq两相同步旋转坐标系下分解即为：
[0165]usd
+ju
sq
＝rs(i
sd
+ji
sq
)+jx'(i
sd
+ji
sq
)+(ed+jeq)
ꢀꢀꢀ
(39)
[0166]
此时，式(29)的转子电压方程中的转子电压d轴分量可整理成如下形式：
[0167][0168]
将peq移到等式左边，有：
[0169][0170]
其中：
[0171][0172]
x＝ωslsꢀꢀꢀ
(43)
[0173][0174]
同理，转子电压q轴分量为：
[0175][0176]
将ped移到等式左边，有：
[0177][0178]
式(41)(46)即为暂态电势与转子电压的关系式。
[0179]
此外，由(30)(36)(37)可知，转子电流在dq轴上的分量可以表示为：
[0180][0181][0182]
基于暂态电势的自同步控制方法如图2所示，控制框图分为三个闭环，其中第一个闭环为无功功率与d轴暂态电势环：q
ref
为无功功率参考值，q为测量得到的定子无功功率qs和网侧无功功率qg之和，q
ref
与q作差比较后通入一个pi控制器得到d轴暂态电势的参考值，与式(36)计算得到的d轴暂态电势ed作差比较后通入pi控制器，即得转子电压的q轴分量u
rq
。
[0183]
第二个闭环为q轴暂态电势环：e
qref
为q轴暂态电势的参考值，一般取为0，与式(37)计算得到的q轴暂态电势eq作差比较后通入pi控制器，即得转子电压的d轴分量u
rd
。
[0184]
上述两个闭环所得到的转子电压dq轴分量经过反park变换以后即得到转子三相电压u
rabc
，将其进行pwm变换所得到的调制信号通入机侧变流器即可实行自同步控制。
[0185]
第三个闭环是有功功率与频率环，p
ref
为有功功率参考值，p为测量得到的定子有功功率ps和网侧有功功率pg之和，p
ref
和p作差比较后经过一个放大环节得到系统频率偏差的参考值，再经过一个积分环节即得θ，当e
qref
取为0时，θ为暂态电势d轴分量ed相对于静止坐标系的绝对角度。此外，θ+ω0t为用于定子量进行clark变换和park变换的角度，其中ω0为系统角频率。
[0186]
转子电流限幅环节的计算方法包括：
[0187]
将式(47)(48)改写成以下形式：
[0188][0189][0190]
转子电流可允许的最大值为1.4倍额定值。当转子电流一定时，系统需要优先满足无功需求，从而保证电压稳定，因此需要优先控制ed，即优先控制i
rq
。
[0191]
因此，将i
rq max
＝1.4和i
rq min
＝-1.4分别代入式(50)，可得：
[0192]
[0193][0194]
接下来计算优先满足i
rq
时，剩下给i
rd
的裕度。如下：
[0195][0196]ird min
＝-i
rd max
ꢀꢀꢀ
(54)
[0197]
将(53)(54)代入(49)，有：
[0198][0199][0200]
因此，带限幅环节的基于暂态电势的自同步控制方法框图如图3示。
[0201]
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种基于暂态电势的双馈风机自同步控制方法，其特征在于，包括：建立双馈风机的暂态电路数学模型；根据虚拟同步的原理，解析自同步的本质，进而得到基于暂态电势的自同步控制方法；根据双馈风机转子电流约束条件，得到转子电流限幅环节的计算方法。2.根据权利要求1所述基于暂态电势的双馈风机自同步控制方法，其特征在于，对双馈风机的暂态电路进行数学建模包括：dfig的定子侧转子侧均采用电动机惯例，在dq两相同步旋转坐标系中对于dfig进行数学建模：式(1)为dfig的磁链方程，其中，i
sd
、i
sq
、i
rd
和i
rq
为定子电流与转子电流的d轴和q轴分量；ψ
sd
、ψ
sq
、ψ
rd
、ψ
rq
为定子磁链与转子磁链的d轴和q轴分量；l
s
和l
r
为dq两相同步旋转坐标系下定子绕组的等效自感与转子绕组的等效自感；l
m
为定子绕组与转子绕组之间的等效互感；式(2)为dfig的电压方程，其中，r
s
和r
r
为定子电阻与转子电阻；u
sd
、u
sq
、u
rd
和u
rq
为dfig定子电压与转子电压的d轴、q轴分量；p为微分算子；ω
s
和ω
r
为dfig的定子转速与转子转速；式(1)中的转子磁链方程改写成：将式(3)代入式(1)的定子磁链方程中，得到：将式(4)代入式(2)的定子电压方程中，得到定子电压d轴分量：
式(5)的后两项在系统稳态时忽略，式(5)写成：u
sd
＝r
s
i
sd-x'i
sq
+e
d (6)同理，得到定子电压q轴分量：u
sq
＝r
s
i
sq
+x'i
sd
+e
q (7)式(6)和(7)中，x'、e
d
和e
q
分别为：分别为：分别为：此时，式(2)的转子电压方程中的转子电压d轴分量整理成如下形式：将pe
q
移到等式左边，有：其中：x＝ω
s
l
s (14)
同理，转子电压q轴分量为：将pe
d
移到等式左边，有：式(12)、式(17)为暂态电势与转子电压的关系式；由式(3)、式(9)、式(10)可知，转子电流在dq轴上的分量为：由式(3)、式(9)、式(10)可知，转子电流在dq轴上的分量为：3.根据权利要求2所述基于暂态电势的双馈风机自同步控制方法，其特征在于，基于暂态电势的自同步控制方法包括：拟设三个闭环，第一个闭环为无功功率与d轴暂态电势环：q
ref
为无功功率参考值，q为测量得到的定子无功功率q
s
和网侧无功功率q
g
之和，q
ref
与q作差比较后通入一个pi控制器得到d轴暂态电势的参考值，与式(9)计算得到的d轴暂态电势e
d
作差比较后通入pi控制器，得到转子电压的q轴分量u
rq
；第二个闭环为q轴暂态电势环：e
qref
为q轴暂态电势的参考值，取0，与式(10)计算得到的q轴暂态电势e
q
作差比较后通入pi控制器，得到转子电压的d轴分量u
rd
；第三个闭环为有功功率与频率环，p
ref
为有功功率参考值，p为测量得到的定子有功功率p
s
和网侧有功功率p
g
之和，p
ref
和p作差比较后经过一个放大环节得到系统频率偏差的参考值，再经过一个积分环节即得θ，当e
qref
取为0时，θ为暂态电势d轴分量e
d
相对于静止坐标系的绝对角度；θ+ω0t为用于定子量进行clark变换和park变换的角度，其中ω0为系统角频率。4.根据权利要求2所述基于暂态电势的双馈风机自同步控制方法，其特征在于，转子电流限幅环节的计算方法包括：将式(18)、式(19)改写成以下形式：将式(18)、式(19)改写成以下形式：转子电流可允许的最大值为1.4倍额定值；当转子电流一定时，系统需要优先满足无功需求，从而保证电压稳定，需要优先控制e
d
，即优先控制i
rq
；将i
rqmax
＝1.4和i
rqmin
＝-1.4分别代入式(21)，可得：
计算优先满足i
rq
时，剩下给i
rd
的裕度；如下：将式(24)、式(25)代入式(20)，有：将式(24)、式(25)代入式(20)，有：5.用于权利要求1-4任意一项所述基于暂态电势的双馈风机自同步控制方法的装置，其特征在于，包括采集模块，用于采集双馈风机的暂态电路的定子电阻、转子电阻、定子电流、转子电流、定子电压、转子电压、定子无功功率、网侧无功功率、定子有功功率和网侧有功功率；虚拟同步及算法模块，用于根据无功功率参考值、定子无功功率和网侧无功功率之和，得到转子电压的q轴分量u
rq
；根据q轴暂态电势的参考值，得到转子电压的d轴分量u
rd
；根据有功功率参考值、定子有功功率和网侧有功功率之和，得到暂态电势d轴分量相对于静止坐标系的绝对角度；矢量计算模块，用于转子电流限幅环节计算。6.一种电子设备，其特征在于，存储计算机可执行指令的计算机可读存储介质；和一个或多个处理器，所述一个或多个处理器耦接到所述计算机可读存储介质并被配置为执行所述计算机可执行指令，以使得所述设备执行根据权利要求1-4中任一项所述的方法。7.一种可读存储介质，其特征在于，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令当由处理器执行时，将处理器配置为执行根据权利要求1-4中任一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及电力系统运行与控制技术，具体涉及一种基于暂态电势的双馈风机自同步控制方法及装置，该方法包括：建立双馈风机的暂态电路数学模型；根据虚拟同步的原理，解析自同步的本质，进而得到基于暂态电势的自同步控制方法；根据双馈风机转子电流约束条件，得到转子电流限幅环节的计算方法。该方法能应用到双馈风机的转子侧逆变器中，得到了完整的基于自同步控制策略的双馈风机模型。采用该控制方法双馈风机并网端口的输出特性完全可以等同于一台同步发电机的外特性，并且能够使其在系统的暂态变化过程中保持稳定。该方法还包含转子电流限幅环节，防止风机电流在系统受扰动后过冲，引起设备损坏以及系统崩溃。引起设备损坏以及系统崩溃。引起设备损坏以及系统崩溃。


技术研发人员：杨欢欢 张建新 邱建 谢惠藩 徐光虎 黄河 李鹏 高琴 黄磊 姜拓 黄达 柯德平
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/10/11