基于相角前馈的构网型双馈风机传动链加阻方法及系统

本发明属于双馈风机控制，尤其涉及基于相角前馈的构网型双馈风机传动链加阻方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、在全球能源短缺和环境问题日益严重的背景下，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，逐渐成为现代电力系统的重要组成部分。双馈感应发电机组因其较低的能量转换成本和较高的发电效率，在全球风力发电市场中占据了重要地位，广泛应用于风力发电系统中。

3、双馈风力发电机机组是一个集成了气动、机械和电气子系统在内的复杂系统，确保双馈风力发电机机组的电气与机械安全至关重要，这不仅能保障系统的稳定运行和设备的长期可靠性，还能提高发电效率、减少停机时间和维护成本，同时满足安全与环保要求。

4、构网型双馈风力发电机组是目前风电行业中广泛采用的一种技术，目前海量风电机组其通过下垂控制策略，使机组在并网过程中对电网电压和频率提供支撑，实现构网控制。同时，机组运行时，会由于传动链阻尼不足导致作用在齿轮箱上的扭矩大范围波动，破坏齿箱，影响系统安全。所以风电机组运行时多利用虚拟阻尼控制，通过模拟物理阻尼的效果来增加传动链阻尼，保障机组运行安全。

5、然而当机组接入弱电网时，采用下垂控制的构网型双馈风力发电机组的有功功率响应会出现明显的延迟，导致虚拟阻尼控制效果被显著削弱，难以产生与应用在跟网型风电机组时相同的控制效果。同时，双馈风力发电机组有功功率响应与构网能力二者之间存在耦合，现有控制难以在弱电网条件下实现有功功率响应速度与构网能力两方面同时取优。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明提供了基于相角前馈的构网型双馈风机传动链加阻方法，有效降低了有功功率响应延迟，提高了弱电网条件下虚拟阻尼控制效果，同时不影响双馈风电机组的构网能力。

2、为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

3、第一方面，公开了基于相角前馈的构网型双馈风机传动链加阻方法，包括：

4、获取构网型双馈风机的有功功率；

5、将获取的构网型双馈风机的有功功率与有功功率参考值作差后，输入pi控制器后得到输出信号；

6、输出信号与虚拟同步坐标系频率的基准值相加得到虚拟同步坐标系的频率；

7、对虚拟同步坐标系的频率积分后得到输出值；

8、将构网型双馈风机的有功功率参考值与相角前馈控制的控制增益相乘得到乘积结果；

9、将乘积结果与输出值相加得到虚拟同步坐标系的角度，基于该角度得到发电机输出电压相位的控制量；

10、基于该控制量得到风电机组变流器的pwm调制信号，利用pwm调制信号以实现风电机组对变流器的开关管的控制，最终实现对风力发电机组的控制，实现传动链加阻。

11、作为进一步的技术方案，所述虚拟同步坐标系的角度可表达为：

12、

13、其中，kpff为相角前馈控制的控制增益，fgfm为虚拟同步坐标系的频率，θu为风电机组输出电压的相位。

14、作为进一步的技术方案，所述方法的传递函数为：

15、

16、其中，g(s)为相位调整的有功功率控制框图(图1)的前向传递函数，h(s)为相位调整的有功功率控制框图(图1)的后向传递函数。

17、第二方面，公开了基于相角前馈的构网型双馈风机传动链加阻系统，包括：

18、有功功率获取模块，被配置为：获取构网型双馈风机的有功功率；

19、控制器处理模块，被配置为：将获取的构网型双馈风机的有功功率与有功功率参考值作差后，输入pi控制器后得到输出信号；

20、输出信号与虚拟同步坐标系频率的基准值相加得到虚拟同步坐标系的频率；

21、对虚拟同步坐标系的频率积分后得到输出值；

22、将构网型双馈风机的有功功率参考值与相角前馈控制的控制增益相乘得到乘积结果；

23、将乘积结果与输出值相加得到虚拟同步坐标系的角度，基于该角度得到发电机输出电压相位的控制量；

24、控制模块，被配置为：基于该控制量得到风电机组变流器的pwm调制信号，利用pwm调制信号以实现风电机组对变流器的开关管的控制，最终实现对风力发电机组的控制，完成传动链加阻。

25、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

26、本发明技术方案将构网型双馈风机的有功功率参考值直接前馈到相角中，避免了积分分量主导的相位调整过程。加快有功响应速度。

27、本发明技术方案整体控制器通过采用非对称控制结构，打破了有功功率响应与构网能力之间的耦合。在不影响风电机组的构网能力的基础上，有效降低了有功功率响应延迟，提高了弱电网条件下虚拟阻尼控制效果。

28、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

1.基于相角前馈的构网型双馈风机传动链加阻方法，其特征是，包括：

2.如权利要求1所述的基于相角前馈的构网型双馈风机传动链加阻方法，其特征是，所述虚拟同步坐标系的角度为：

3.如权利要求1所述的基于相角前馈的构网型双馈风机传动链加阻方法，其特征是，所述方法的传递函数为：

4.如权利要求1所述的基于相角前馈的构网型双馈风机传动链加阻方法，其特征是，虚拟同步坐标系频率的基准值为给定值。

5.基于相角前馈的构网型双馈风机传动链加阻系统，其特征是，包括：

6.如权利要求5所述的基于相角前馈的构网型双馈风机传动链加阻系统，其特征是，所述虚拟同步坐标系的角度为：

7.如权利要求5所述的基于相角前馈的构网型双馈风机传动链加阻系统，其特征是，所述方法的传递函数为：

8.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的方法。

9.一种计算机装置,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现上述权利要求1-4任一所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时执行上述权利要求1-4任一所述方法的步骤。