CN101505131B - 一种双馈异步风力发电机的不对称直接功率控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双馈异步风力发电机的不对称直接功率控制方法。通过米集DFIG的三相定子电压和电流信号，计算DFIG定子输出的瞬时有功和无功功率，利用一个比例调节器和两个谐振调节器调节定子瞬时有功、无功功率与给定有功、无功功率之间的误差信号，三个调节器的输出信号相加之后再经过反馈补偿解耦后获得转子速旋转坐标系中的转子参考电压信号，经空间矢量脉宽调制生成转子侧变换器运行的开关信号，控制DFIG的运行状况。本发明可消除电网电压不对称引起的定子输出功率中的基频和两倍频波动，且无需进行正负序分量的分解，避免引入分解延时和误差，从而可增强电网不对称故障情况下风电机组的控制能力，提高该类风电系统电网故障下的不间断运行能力。

Description

一种双馈异步风力发电机的不对称直接功率控制方法

技术领域

本发明涉及能源领域内的风力发电机控制技术，尤其涉及一种双馈异步风力发电机的不对称直接功率控制方法。

背景技术

现代大型风力发电系统主要有双馈异步发电机(DFIG)和永磁同步发电机两种类型，为提高发电效率，均实行变速恒频发电运行，其中DFIG系统是当前的主流机型。目前我国的风电技术大多停留在理想电网条件下的运行控制，由于实际电网经常有各类对称、不对称故障发生，因此必须开展电网故障下的运行控制研究并提出相应控制技术。近年来国际上DFIG机组控制技术的研究多集中在电网对称故障下的低电压穿越运行控制，但电网不对称故障更为频繁、几率更大，因此，DFIG故障运行研究已从对称故障向不对称故障延伸。这是因为DFIG控制系统中若未曾考虑电网电压的不对称，很小的不对称电压将造成定子电流的高度不对称，致使定子绕组产生不对称发热，发电机产生转矩脉动，导致输入电网的有功、无功功率发生振荡。若风电机组相对电网容量足够大，这种缺乏不对称电网电压控制能力的风电机组不得不从电网中解列，以防引发后续的更大电网故障。但从电网安全角度又要求风电机组能承受最大达2％的稳态和相对较大瞬态不对称电压而不退出电网，这就要求风电机组能实现电网电压不对称故障穿越运行。目前，国内、外已经兴起了对这种不对称电网电压条件下DFIG发电机及相关励磁变频器控制方法与实施方案的研究。

检索到DFIG风电机组不对称电网条件下运行控制的相关专利和研究文章有：

I.胡家兵，贺益康等.不对称电网电压条件下双馈异步风力发电系统的建模与控制.电力系统自动化，2007，31(14)：47-56.

II.L.Xu，and Y.Wang，“Dynamic Modeling and Control of DFIG Based WindTurbines under Unbalanced Network Conditions，”IEEE Trans.Power System，Vol.22，No.1，pp.314-323，Feb.2007.

III.Lie Xu，“Enhanced control and operation of DFIG-Based wind farms duringnetwork unbalance”，IEEE Trans.Energy Convers，vol.23，no.4，pp.1 073-1081，Dec.2008.

IV.Zhou.Y.，Ferreira.J.A.and Pierik.J.，“Control of DFIG underunsymmetrical voltage dip，”in Proc. of Power Electronics Specialists Conf.，pp.933-938，Jun.2007.

V.CARTWRIGHT P，XU L.System controller for e.g.wind powered doublyfed induction generator attached to wind turbine，has grid imbalance detector whichcontrols current to cancel imbalance in grid served by generators[Patent].PatentNumber：GB2420456-A.Date：20060524.Application Number：GB025662.Date：20041123.

不对称电网电压条件下，上述文献提出的方法都是基于对称分量理论的矢量控制方法。这些方法的核心思想是将转子电流分解为正序和负序分量，通过分别控制转子电流的正序和负序分量来间接控制DFIG的输出功率和电磁转矩，其原理可用图1来说明。DFIG 3的转子侧变换器1采用双比例积分调节器19分别对转子正、负序电流作独立控制；但为实现对正、负序转子电流的分别调节，必须首先获得反馈转子电流的正、负序分量，其处理过程是：利用六个电流霍尔传感器4分别采集三相定子电流I_sabc和转子电流信号I_rabc，利用三个电压霍尔传感器5采集三相定子电压信号U_sabc；采集得到的三相定、转子电流信号I_sabc和I_rabc，定子电压信号U_sabc分别经过静止三相/二相坐标变换模块6，得到包含正、负序分量的定子电压综合矢量U_sαβ和定、转子电流综合矢量I_sαβ和I_rαβ；其中U_sαβ、I_sαβ分别通过正、反转同步速旋转坐标变换模块13，14，得到在电网电压不对称条件下正、反转同步速旋转坐标系中含有直流量与两倍频2ω_s交流量之和的电压综合矢量U_sdq ⁺、U_sdq ^-，I_sdq ⁺、I_sdq ^-；I_rαβ分别通过正、反转转子速旋转坐标变换模块11，12，得到转子电流综合矢量I_rdq ⁺、I_rdq ^-；然后采用2ω_s频率陷波器16(或低通滤波器、1/4电网电压基波周期延时等方法)来滤除U_sdq ⁺、U_sdq ^-，I_sdq ⁺、I_sdq ^-和I_rdq ⁺、I_rdq ^-中2ω_s频率的交流成分，从而获得其正、负序分量U_sdq+ ⁺、U_sdq- ^-，I_sdq+ ⁺、I_sdq- ^-，I_rdq+ ⁺、I_rdq- ^-(直流量)。在此基础上，通过定子磁链观测器18获取转子电流指令值计算模块17和反馈补偿解耦模块15所需的定子磁链分量ψ_sdq+ ⁺、ψ_sdq- ^-，根据电网电压不对称条件下DFIG不同的控制目标由转子电流指令值计算模块17计算获得转子电流指令

并与转子电流反馈信号I_rdq+ ⁺、I_rdq- ^-比较获得误差信号，然后分别在正、反转同步速旋转坐标系中采用比例积分器19对误差信号作比例-积分调节，调节得到信号经反馈补偿解耦模块15补偿解耦获得正、反转同步速旋转坐标系中的正、负序转子电压参考值

分别通过不同的旋转坐标变换模块9，10转换得到定子坐标系中的正、负序转子电压参考值，并相加后得到空间矢量脉宽调制(SVPWM)模块2的参考信号V_rαβ ^*，经过SVPWM模块2调制获得转子侧变换器1的开关信号以控制DFIG运行，实现不对称电网电压条件下DFIG正、负序转子电流在正、反转同步旋转坐标系中的独立闭环控制，达到所要求的控制目标。此外，该方法采用软件锁相环(PLL)8电路对电网电压的频率和相位进行检测，转子位置和速度采用编码器7测定，为定、转子电压、电流采集信号实现正、反转旋转坐标变换提供依据。

由上述分析过程可见，电网电压不对称条件下传统DFIG控制方法的实质是将不对称系统分解成正、负序对称分量系统后，再分别在正、反转同步旋转坐标系中实现d、q轴解耦控制。虽然转子正、负序电流在正、反转同步旋转坐标系中各自表现为直流量，分别采用两个PI调节器即可实现无静差独立跟踪控制，但控制实施的前提是已实现对采集转子电流的正、负序分离。图1所示传统控制方法中正、负序分离普遍采用了2ω_s频率陷波器16(或低通滤波器、1/4电网电压基波周期延时等方法)，分离中除引入延时外，控制系统带宽将受到影响，会造成动态跟踪误差，动态控制效果不理想。更有甚者，该电路无法区分电网电压是平衡还是不对称，如果DFIG运行在严格电网电压平衡状态下，控制系统仍将采用陷波器来分离转子变量，这将给系统正常控制带来了不必要的延时，严重影响了系统的动态控制性能。

因此，亟需探索一种无需正负序分解、又能消除电网电压不对称引起定子输出功率波动的控制方法，以适应电网平衡与不对称条件下DFIG风电机组的运行控制。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种双馈异步风力发电机的不对称直接功率控制方法，该方法无需进行任何正、负序分解，免除了正、负序分解操作而引入控制延时，并且能消除电网电压不对称引起定子输出功率波动，从而有效提高DFIG风电系统在电网电压故障条件下的运行控制性能，确保供电电能质量和电力系统的运行稳定性及安全。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，一种不对称电网电压情况下双馈异步风力发电机的不对称直接功率控制方法，包括以下步骤：

(1)利用三个电压霍尔传感器采集双馈异步感应发电机三相定子电压信号U_sabc；利用三个电流霍尔传感器采集三相定子电流信号I_sabc；

(2)采集得到的三相定子电压信号U_sabc经过不对称锁相环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检测DFIG的转速ω_r及转子位置θ_r；并通过减法器计算得到滑差角频率ω_slip＝ω_s-ω_r；

(3)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分别经过静止三相/二相坐标变换模块，得到包含正、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；

(4)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、无功功率计算模块得到定子输出的瞬时有功、无功功率信号P_s、Q_s；

(5)将定子瞬时有功、无功功率信号P_s、Q_s与其参考功率信号P_s ^*、Q_s ^*经过减法器计算得到有功、无功功率误差信号ΔP_s、ΔQ_s；

(6)将得到的功率误差信号ΔP_s、ΔQ_s通过比例谐振调节器调节；调节后的输出信号U_rdq ^*′经过反馈补偿解耦模块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 ^*；

(7)转子电压参考值U_rdq ^*经过转子速旋转坐标变换模块，获得的定子坐标系中转子电压参考值U_rαβ ^*作为空间矢量脉宽调制模块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开关信号S_a，S_b，S_c。

上述步骤(2)中所述的采用不对称锁相环检测电网或者定子电压中正序分量的角频率ω_s和相位θ_s，步骤如下：

(A)利用锁相环的反馈相位信号θ_s′对U_sabc进行正转坐标变换，得到正转坐标系中含有直流量与两倍频2ω_s交流量之和的电压综合矢量U_sdq；

(B)将得到的正转坐标系中电压综合矢量U_sdq的q轴分量U_sq经过PI调节器得到三相定子电压正序分量的频率ω_s；

(C)将得到的频率信号ω_s经过积分器积分得到电压正序分量的相位信号θ_s；

(D)U_sq经过两倍频2ω_s谐振调节器调节后的输出信号与电压正序分量的相位信号θ_s相加，得到锁相环的反馈相位信号θ_s′。

上述步骤(6)中所述的比例谐振调节器包括一个比例控制器和两个角频率分别为基频ω_s和两倍频2ω_s的谐振调节器，其中角频率为ω_s的谐振调节器可抑制定子有功、无功功率中的基频ω_s振荡，角频率为2ω_s的谐振调节器可抑制定子有功、无功功率中的两倍频2ω_s振荡。

本发明的有益效果是：本发明提出的控制方法比传统的控制方法大为简化，可直接对定子输出功率实施控制，消除了转子电流控制环节，无需进行转子电流检测，而且由于无需进行正、负序分解，不会因此引入分解延时，两个谐振调节器可抑制定子有功、无功功率的振荡，从而获得稳定的输出、较小的稳态误差以及较好的动态响应特性。采用该方法可在不对称电网电压条件下实现发电系统的增强控制目标，有效提高该类风电系统电网故障下的不间断运行能力。

本发明方法适用于除DFIG风电系统之外的其他采用高频开关自关断器件构成的各类形式PWM控制的三相或单相逆变装置在平衡与不对称电网电压条件下的有效控制，如太阳能、燃料电池发电系统的并网逆变装置，柔性输电系统的电力电子逆变装置即以电力调速传动中的双馈电动/发电机变流装置的有效控制。

附图说明

图1是不对称电网电压条件下，双馈异步风力发电机传统控制方法的原理图；

图2是本发明的双馈异步风力发电机的不对称直接功率控制方法的原理图；

图3是本发明的不对称软件锁相环的原理图；

图4是本发明的比例谐振调节器的原理图；

图5中，(A)为电网电压瞬态不对称条件下，未采用本发明方法的仿真效果图，(B)为电网电压瞬态不对称条件下，采用本发明方法的仿真效果图；其中，(a)DFIG定子三相电压(pu)；(b)DFIG定子三相电流(pu)；(c)DFIG转子三相电流(pu)；(d)DFIG定子输出有功功率(pu)；(e)DFIG定子输出无功功率(pu)；(f)DFIG电磁转矩(pu)；

图6为电网电压瞬态不对称条件下，采用普通软件锁相环与采用本发明的不对称软件锁相环的仿真效果图，其中，(a)DFIG定子三相电压(pu)；(b)不对称软件锁相环的输出频率(pu)；(c)普通软件锁相环的输出频率(pu)；(d)不对称软件锁相环的输出相位(rad)；(e)普通软件锁相环的输出相位(rad)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

图2是本发明提出的一种双馈异步风力发电机的不对称直接功率控制方法的原理图。它包括控制对象DFIG3、与DFIG转子连接的转子侧变换器1(两电平或三电平电压型)，用于三相定子电流检测的霍尔传感器4和三相定子电压检测的霍尔传感器5，用于检测DFIG转子位置和速度的编码器7，以及实现电网电压不对称条件下DFIG运行控制的控制回路。控制回路由反馈信号处理通道和前向控制通道构成，其中反馈信号处理通道包括用于检测电网电压相位和频率的软件锁相环8，用于获取相应坐标系中信号的三相/二相静止坐标变换模块6和定子瞬时有功、无功功率计算模块22；前向控制通道包括比例谐振调节器21，为获得转子速旋转坐标系中转子电压参考值的反馈补偿解耦模块15，转子速旋转坐标变换模块9，以及用于根据转子电压参考值产生空间矢量脉宽调制(SVPWM)信号的SVPWM模块2。

参照图2，以一台2MW商用变速恒频DFIG风电系统为例，采用本发明提出的方法控制其运行，具体实施步骤如下：

1、三个电压霍尔传感器5采集双馈异步感应发电机3三相定子电压信号U_sabc；利用三个电流霍尔传感器4采集三相定子电流信号I_sabc。

2、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的转速ω_r及转子位置θ_r；并通过减法器计算得到滑差角频率ω_slip＝ω_s-ω_r。

参照图3，该步骤中所述的采用不对称锁相环检测电网或者定子电压中正序分量的角频率ω_s和相位θ_s，步骤如下：

(A)利用锁相环的反馈相位信号θ_s′对U_sabc进行正转坐标变换23，得到正转坐标系中含有直流量与两倍频2ω_s交流量之和的电压综合矢量U_sdq；正转坐标变换23如下式表达：

$\left[\begin{array}{c}{U}_d\\ U_q\end{array}\right]=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{cc}{\cos \mathrm{\θ}}_s^{\′}& \sin {\mathrm{\θ}}_s^{\′}\\ {-\sin \mathrm{\θ}}_s^{\′}& \cos {\mathrm{\θ}}_s^{\′}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& \frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{U}_a\\ U_b\\ U_c\end{array}\right].$

(B)将得到的正转坐标系中电压综合矢量U_sdq的q轴分量U_sq经过PI调节器19得到三相定子电压正序分量的频率ω_s。

(C)将得到的频率信号ω_s经过积分器20积分得到电压正序分量的相位信号θ_s。(D)U_sq经过两倍频2ω_s谐振调节器24调节后的输出信号与电压正序分量的相位信号θ_s相加，得到锁相环的反馈相位信号θ_s′；两倍频2ω_s谐振调节器24的频域表达式为：

$C_R\left(s\right)=\frac{k_{r}s}{s^2+2{\mathrm{\ω}}_{c2}s+{\left(2{\mathrm{\ω}}_s\right)}^2};$

其中，K_r为谐振调节器的系数。

3、集得到的三相定子电压信号U_sabc，三相定子电流信号I_sabc分别经过静止三相/二相坐标变换模块6，得到包含正、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(直流)分量的定子电流综合矢量I_sαβ；以定子电压为例，静止三相/二相坐标变换如下式表达：

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{s\α}}\\ U_{\mathrm{s\β}}\end{array}\right]=\sqrt{\frac{2}{3}}\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& \frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{sa}}\\ U_{\mathrm{sb}}\\ U_{\mathrm{sc}}\end{array}\right].$

4、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、无功功率信号P_s、Q_s；其计算方法如下式表达：

$P_s+j{Q}_s=U_{\mathrm{s\α\β}}\×\widehat{I_{\mathrm{s\α\β}}}=(U_{\mathrm{s\α}}{I}_{\mathrm{s\α}}+U_{\mathrm{s\β}}{I}_{\mathrm{s\β}})+j(U_{\mathrm{s\β}}{I}_{\mathrm{s\β}}-U_{\mathrm{s\α}}{I}_{\mathrm{s\β}});$

5、子瞬时有功、无功功率信号P_s、Q_s与其参考功率信号P_s ^*、Q_s ^*经过减法器计算得到有功、无功功率误差信号ΔP_s、ΔQ_s。

6、将得到的功率误差信号ΔP_s、ΔQ_s通过比例谐振调节器21调节；转子速旋转坐标系中比例谐振控制器21的频域表达式为

$C_{\mathrm{PR}}\left(s\right)=k_p+\frac{k_{r1}s}{s^2+2{\mathrm{\ω}}_{c1}s+{\mathrm{\ω}}_s^2}+\frac{k_{r2}s}{s^2+{2\mathrm{\ω}}_{c2}s+{\left(2{\mathrm{\ω}}_s\right)}^2}.$

其中，k_p，k_r1，k_r2为比例、谐振调节器的系数。

调节后的输出信号U_rdq ^*′经过反馈补偿解耦模块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 ^*；U_rdq ^*可用下式表达

$U_{\mathrm{rd}}^{*}=U_{\mathrm{rd}}^{{*}^{\′}}-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{slip}}(\frac{Q_s}{k_{\mathrm{\σ}}{U}_s}-\frac{L_r}{L_m}\frac{U_{\mathrm{sd}}}{{\mathrm{\ω}}_s});$

$U_{\mathrm{rq}}^{*}=U_{\mathrm{rq}}^{{*}^{\′}}-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{slip}}\frac{P_s}{k_{\mathrm{\σ}}{U}_s}$

其中，

$U_{\mathrm{rd}}^{{*}^{\′}}=-C_{\mathrm{PR}}\left(s\right)(P_s^{*}-P_s)=-[k_p+\frac{k_{r1}s}{s^2+2{\mathrm{\ω}}_{c1}s+{\mathrm{\ω}}_s^2}+\frac{k_{r2}s}{s^2+{2\mathrm{\ω}}_{c2}s+{\left(2{\mathrm{\ω}}_s\right)}^2}](P_s^{*}-P_s).$

$U_{\mathrm{rq}}^{{*}^{\′}}=C_{\mathrm{PR}}\left(s\right)(Q_s^{*}-Q_s)=[k_p+\frac{k_{r1}s}{s^2+2{\mathrm{\ω}}_{c1}s+{\mathrm{\ω}}_s^2}+\frac{k_{r2}s}{s^2+{2\mathrm{\ω}}_{c2}s+{\left(2{\mathrm{\ω}}_s\right)}^2}](Q_s^{*}-Q_s)$

参照图4，该骤中所述的比例谐振调节器21包括一个比例控制器26和两个角频率分别为基频ω_s和两倍频2ω_s的谐振调节器，其中角频率为ω_s的谐振调节器25可抑制定子有功、无功功率中的基频ω_s振荡，角频率为2ω_s的谐振调节器24可抑制定子有功、无功功率中的两倍频2ω_s振荡。

7、电压参考值U_rdq ^*经过转子速旋转坐标变换模块9，获得的定子坐标系中转子电压参考值U_rαβ ^*作为空间矢量脉宽调制模块2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开关信号S_a，S_b，S_c；其中转子速旋转坐标变换9可用下式表示

$\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{r\α}}^{*}\\ U_{\mathrm{r\β}}^{*}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos ({\mathrm{\θ}}_s-{\mathrm{\θ}}_r)& -\sin ({\mathrm{\θ}}_s-{\mathrm{\θ}}_r)\\ \sin ({\mathrm{\θ}}_s-{\mathrm{\θ}}_r)& \cos ({\mathrm{\θ}}_s-{\mathrm{\θ}}_r)\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{U}_{\mathrm{rd}}^{*}\\ U_{\mathrm{rq}}^{*}\end{array}\right].$

参照图5(A)，若不采用本发明方法，则在电压不对称条件下(0.1-0.3s)，DFIG的定子有功、无功功率以及电磁转矩之中出现明显的基频ω_s和两倍频2ω_s振荡，其中基频ω_s振荡由电压突变瞬间定子磁链中的直流分量引起，而两倍频2ω_s振荡则由电压中的负序分量引起；电压恢复正常(0.3s)之后，由于定子磁链中的直流分量仍然存在，DFIG的定子有功、无功功率以及电磁转矩中的基频ω_s振荡也仍然存在。

参照图5(B)，采用本发明方法之后，DFIG的定子有功、无功功率中的基频ω_s和两倍频2ω_s振荡被很快抑制，定子有功、无功功率可保持恒定；同时，电磁转矩中的基频ω_s和两倍频2ω_s振荡也略有减小；电压恢复正常(0.3s)之后，DFIG的定子有功、无功功率以及电磁转矩中的基频ω_s振荡被很快抑制，定子有功、无功功率以及电磁转矩保持恒定。通过图5(A)和图5(B)的对比，可见采用本发明的不对称直接功率控制方法之后，达到了在不对称电网电压条件下保持DFIG定子输出功率恒定的控制目标。

参照图6，若采用普通软件锁相环，则在电压不对称条件下(0.12-0.16s)其输出频率和相位均受到不对称电压中负序分量的影响，无法保持稳定的输出；而采用不对称软件锁相环之后，负序分量对锁相环输出频率和相位的干扰被消除，锁相环能够准确地跟踪不对称电压中正序分量的频率和相位，保证本发明的不对称直接功率控制方法能够正常工作。

综上所述，本发明公开的一种不对称直接功率控制方法可消除电网电压不对称引起的定子输出有功、无功功率中的基频和两倍频波动，使得DFIG能够在不对称电网条件下实现稳定的功率输出，同时本方法无需进行正负序分量的分解，避免引入分解延时和误差，从而可增强电网不对称故障情况下对风电机组的控制能力，实现了电网故障下的穿越运行。

Claims (3)

1.一种双馈异步风力发电机的不对称直接功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(i)利用三个电压霍尔传感器(5)采集双馈异步风力发电机(3)三相定子电压信号U_sabc；利用三个电流霍尔传感器(4)采集三相定子电流信号I_sabc；

(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)检测双馈异步风力发电机(3)的转速ω_r及转子位置θ_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分别经过静止三相/二相坐标变换模块(6)，得到包含正、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、无功功率信号P_s、Q_s；

(v)将定子瞬时有功、无功功率信号P_s、Q_s与其参考功率信号 经过减法器计算得到有功、无功功率误差信号ΔP_s、ΔQ_s；

(vi)将得到的功率误差信号ΔP_s、ΔQ_s通过比例谐振调节器(21)调节；调节后的输出信号 

经过反馈补偿解耦模块(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 

(vii)转子电压参考值 

经过转子速旋转坐标变换模块(9)，获得的定子坐标系中转子电压参考值 

作为空间矢量脉宽调制模块(2)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双馈异步风力发电机(3)运行的转子侧变换器(1)开关信号S_a，S_b，S_c。

2.根据权利要求1所述的一种双馈异步风力发电机的不对称直接功率控制方法，其特征在于，步骤(ii)中所述的采用不对称锁相环(8)检测电网或者定子电压中正序分量的角频率ω_s和相位θ_s，步骤如下：

(A)利用锁相环的反馈相位信号θ′_s对三相定子电压信号U_sabc进行正转坐标变换(23)，得到正转坐标系中含有直流量与两倍频2ω_s交流量之和的电压综合矢量U_sdq；

(B)将得到的正转坐标系中电压综合矢量U_sdq的q轴分量U_sq经过PI调节器(19) 得到定子电压中正序分量的角频率ω_s；

(C)将得到的定子电压中正序分量的角频率ω_s经过积分器(20)积分得到电压正序分量的相位信号θ_s；

(D)U_sq经过两倍频2ω_s谐振调节器(24)调节后的输出信号与电压正序分量的相位信号θ_s相加，得到锁相环的反馈相位信号θ′_s。

3.根据权利要求1所述的一种双馈异步风力发电机的不对称直接功率控制方法，其特征在于，所述步骤(vi)中所述的比例谐振调节器(21)包括一个比例控制器(26)和两个角频率分别为基频ω_s和两倍频2ω_s的谐振调节器，其中角频率为ω_s的谐振调节器(25)可抑制定子有功、无功功率中的基频ω_s振荡，角频率为2ω_s的谐振调节器(24)可抑制定子有功、无功功率中的两倍频2ω_s振荡。 

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