CN104852652B

CN104852652B - 同步风力发电机闭环矢量控制方法和系统

Info

Publication number: CN104852652B
Application number: CN201510227012.2A
Authority: CN
Inventors: 刘世军; 高瑞; 兰斌; 杨志千; 吕梁年
Original assignee: Beijing Etechwin Electric Co Ltd
Current assignee: Beijing Etechwin Electric Co Ltd
Priority date: 2015-05-06
Filing date: 2015-05-06
Publication date: 2017-09-22
Anticipated expiration: 2035-05-06
Also published as: CN104852652A

Abstract

本发明实施例提供一种同步风力发电机闭环矢量控制方法和系统，方法包括：周期性获取风力发电机的实际输出功率_Pout、风力发电机的给定输出功率P_{out_ref}；根据所述实际输出功率_Pout和所述给定输出功率P_{out_ref}，计算各周期内风力发电机的给定交轴电流i_{q_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的交轴电流i_qs的给定值。本发明的技术方案实现了对运行中的风机进行合理的矢量闭环控制，进而确保风力发电机输出功率稳定。

Description

同步风力发电机闭环矢量控制方法和系统

技术领域

本发明涉及风电技术领域，尤其涉及一种同步风力发电机闭环矢量控制方法和系统。

背景技术

传统永磁同步发电机(简称“发电机”)矢量控制算法中，电磁转矩T_e的计算采用开环控制方法，即按照公式：

T_e＝1.5p_n(ψ_fi_q+(L_d-L_q)i_di_q)…………………………(1)

计算得到。由于在大功率永磁同步发电机中L_d-L_q≈0，则公式(1)近似变形为公式：

T_e＝1.5p_nψ_fi_q………………………………………(2)

在实际控制中，由于电磁转矩T_e不可直接观测和测量，常用的方法是将给定电磁转矩T_{e_ref}通过公式(2)解算为系统需要执行的交轴电流i_q，此i_q作为交轴电流给定值，通过PI调节器控制实际交轴电流到给定值。通常，公式(2)中转子磁链矢量值ψ_f按常数处理，但实际情况是当温度变化或制造偏差的影响，此ψ_f值会存在±10％的波动变化。由于ψ_f的不稳定变化导致T_{e_ref}的控制精度只能达到±10％。

由P_e＝T_e×ω_e可知，如果逆变器执行电磁转矩T_e精度差，会导致发电机电磁功率P_e出现较大偏差致使发电机输出功率出现超发或欠发的问题，同时发电机的发电效率也会大大降低。

发明内容

本发明的实施例提供一种同步风力发电机闭环矢量控制方法和系统，以实现对运行中的风机进行合理的矢量闭环控制，进而确保风力发电机输出功率稳定。

为达到上述目的，本发明的实施例提供了一种同步风力发电机闭环矢量控制方法，包括：

周期性获取风力发电机的实际输出功率P_out、从风力发电机组主控器接收的风力发电机的给定输出功率P_{out_ref}；

根据所述实际输出功率P_out和所述给定输出功率P_{out_ref}，计算各周期内风力发电机的给定交轴电流i_{q_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的交轴电流i_qs的给定值。

本发明的实施例还提供了一种同步风力发电机闭环矢量控制系统，包括：

功率获取模块，用于周期性获取风力发电机的实际输出功率P_out、从风力发电机组主控器接收的风力发电机的给定输出功率P_{out_ref}；

交轴电流给定模块，用于根据所述实际输出功率P_out和所述给定输出功率P_{out_ref}，计算各周期内风力发电机的给定交轴电流i_{q_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的交轴电流i_qs的给定值。

本发明实施例提供的同步风力发电机闭环矢量控制方法和系统，通过将风力发电机的实际输出功率P_out以及从风力发电机组主控器接收的风力发电机的给定输出功率P_{out_ref}联立，从而计算得到用于发电机矢量控制算法的给定交轴电流i_{q_ref}，实现了发电机闭环的矢量控制，进而确保风力发电机输出功率稳定。

附图说明

图1为本发明提供的同步风力发电机闭环矢量控制方法一个实施例的方法流程图；

图2为本发明提供的同步风力发电机闭环矢量控制方法中采用的坐标系示意图；

图3为本发明提供的同步风力发电机闭环矢量控制方法另一个实施例的方法流程图；

图4为本发明提供的同步风力发电机闭环矢量控制方法又一个实施例的方法流程图；

图5为本发明提供的同步风力发电机闭环矢量控制方法中给定直轴电流的获取方法一个实施例的方法流程图；

图6为本发明提供的同步风力发电机闭环矢量控制的一种系统架构示意图；

图7为本发明提供的同步风力发电机闭环矢量控制的另一种系统架构示意图；

图8为本发明提供的同步风力发电机闭环矢量控制系统一个实施例的结构示意图；

图9为本发明提供的同步风力发电机闭环矢量控制系统另一个实施例的结构示意图；

图10为本发明提供的同步风力发电机闭环矢量控制系统又一个实施例的结构示意图；

图11为本发明提供的同步风力发电机闭环矢量控制系统又一个实施例的结构示意图；

图12为本发明提供的同步风力发电机闭环矢量控制系统又一个实施例的结构示意图；

图13为本发明提供的同步风力发电机闭环矢量控制系统又一个实施例的结构示意图；

图14为本发明提供的同步风力发电机闭环矢量控制系统又一个实施例的结构示意图；

图15为本发明提供的同步风力发电机闭环矢量控制系统又一个实施例的结构示意图；

图16为本发明提供的同步风力发电机闭环矢量控制系统又一个实施例的结构示意图。

附图标号说明

61-电网、62-变压器、63-网侧逆变器、64-直流母线电容、65-机侧逆变器、66-发电机、67-叶轮及主轴驱动系统、68-机侧逆变器控制器、69-发电机主控制器；81-功率获取模块、82-交轴电流给定模块、821-功率差单元、822-第一交轴电流给定单元、823-转矩差单元、824-第二交轴电流给定单元、83-机械角速度获取模块；84-实测电流获取模块、85-电角速度获取模块、86-交轴电压给定模块、861-交轴电流差单元、862-交轴电压给定单元、87-直轴电流给定模块、88-直轴电压给定模块、881-直轴电流差单元、882-直轴电压给定单元、883-电压获取单元、884-电压差单元、885-直轴电流候选单元、886-直轴电流给定单元。

具体实施方式

本发明的实施例的技术方案原理，是通过将风力发电机的实际输出功率P_out作为矢量控制的反馈量与从风力发电机组(简称“机组”)主控器接收的风力发电机的给定输出功率P_{out_ref}联立，共同作为输入量，计算得到用于发电机矢量控制的给定交轴电流i_{q_ref}，从而实现了发电机矢量的闭环控制。

区别于现有技术中单纯依靠从主控制器接收的给定输出功率P_{out_ref}或给定转矩解算得到给定交轴电流i_{q_ref}的开环控制算法，本发明实施例提供的技术方案可以抵消掉开环算法中被迫引入的参数误差，从而保证给定的交轴电流更加合理准确，进而确保风力发电机输出功率稳定。本发明实施例的技术方案可以适用于各种同步的风力发电机，如永磁同步直驱发电机、电励磁同步直驱发电机。

实施例一

图1为本发明提供的同步风力发电机闭环矢量控制方法一个实施例的方法流程图，该方法的执行主体可以为集成在风力发电机组的变流器控制器中的发电机矢量控制系统。如图1所示，该同步风力发电机闭环矢量控制方法具体包括：

S101，周期性获取风力发电机的实际输出功率P_out、从风力发电机组主控器接收的风力发电机的给定输出功率P_{out_ref}。

其中，风力发电机的实际输出功率P_out可以通过在机组逆变器的输出侧安装电压传感器测量得到的电压，以及通过整流器测量得到的电流，通过功率计算公式得到；也可以利用发电机在执行闭环矢量控制算法时，监测得到的电流矢量、电压矢量通过功率计算公式得到。在此，对于发电机的实际输出功率P_out的具体获取方式不做限定。

图2为本发明在实现发电机闭环矢量控制所采用的坐标系示意图，其中，a、b、c构成三相定子静止坐标系abc，各坐标轴之间相差120°，其中a轴定义在A向定子绕组上；α、β构成两相定子静止坐标系αβ，α轴也定义在A向定子绕组上，和a轴是同一条轴线；d、q构成两相转子旋转坐标系dq，其中d轴定义在转子的磁场方向轴线上。ψ为转子磁链矢量、θ为转子位置角度、θ_u为发电机端相电压合成矢量与d轴的夹角、θ_i为发电机端相电流合成矢量与d轴的夹角、ω可以为发电机的电角速度ω_e，也可以是发电机的机械角速度ω_m、i_q和i_d分别为发电机端相电流矢量I_s对应的交轴分量和直轴分量、u_q和u_d分别为发电机端相电压矢量U_s对应的交轴分量和直轴分量。

S102，根据实际输出功率P_out和给定输出功率P_{out_ref}，计算各周期内风力发电机的给定交轴电流i_{q_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的交轴电流i_qs的给定值。

现有技术中，发电机的输出功率与功率转矩呈线性关系：P_m＝T_m×ω_m，且根据上述公式(2)可以得到在开环的发电机矢量控制算法中电磁转矩与给定交轴电流之间也存在线性关系。而发电机电磁功率P_e＝发电机铜损功率(指消耗在定子电阻的发热功率)+发电机输出功率，且铜损功率一般为发电机电磁功率的5％。由此可以推导出，在忽略发电机铜损功率的近似条件下，发电机的输出功率与给定交轴电流之间存在线性关系。当发电机的实际输出功率P_out和给定输出功率P_{out_ref}引入相同的解算参量进行解算得到各自对应的给定交轴电流时，其对应的给定交轴电流之间必然存在固定的比例关系。该比例关系也必然对应于实际输出功率P_out和给定输出功率P_{out_ref}之间的比例关系。

因此，通过比较发电机实际输出功率P_out和给定输出功率P_{out_ref}之间的差异比例，就可以利用如比例调节和积分调节器(proportional integral controller，PI调节器)对已给定的交轴电流进行比例和积分调节，以使给定的交轴电流更符合给定输出功率P_{out_ref}对应的实际应给定的交轴电流。

同时，在上述对给定的交轴电流调节过程中，由于发电机实际输出功率P_out与给定输出功率P_{out_ref}之间采用同轴转速解算，即机械角速度ω_m相同。因此，在实现对给定的交轴电流调节的过程中，也达到了对发电机实际输出功率进行闭环控制的目的，使得发电机实际输出功率P_out更接近给定输出功率P_{out_ref}。

在实际应用场景中，可以利用发电机的实际输出功率P_out与从风力发电机组主控器接收的风力发电机的给定输出功率P_{out_ref}之间的差异直接对给定交轴电流进行优化调节；或者，将实际输出功率P_out与给定输出功率P_{out_ref}采用同轴转速解算后得到的转矩(本发明实施例中采用的转矩未经特殊说明均为功率转矩)之间的差异，对给定交轴电流进行优化调节；本实施例中对此不作限定。这里说明，在不脱离利用发电机的实际输出功率P_out与给定输出功率P_{out_ref}间的差异得到给定交轴电流的思想下，本领域技术人员采用任何衍生的中间变量或运算公式得到的结果均属于本实施例的方案构思。

根据各采样周期内获取的实际输出功率P_out和给定输出功率P_{out_ref}对过去(如上一周期)已给定的交轴电流进行调节后得到的交轴电流值即为当前周期内风力发电机的给定交轴电流i_{q_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的交轴电流i_qs的给定值。

本发明实施例提供的同步风力发电机闭环矢量控制方法，利用风力发电机的输出功率与给定交轴电流之间的线性关系，以及发电机实际输出功率P_out与从机组主控器接收的风力发电机的给定输出功率P_{out_ref}之间的差异比例，得到最佳的给定交轴电流i_{q_ref}。本实施例通过得到的给定交轴电流i_{q_ref}进行发电机的矢量控制，可进一步实现输出功率的闭环控制，确保风力发电机输出功率稳定。

实施例二

图3为本发明提供的同步风力发电机闭环矢量控制方法另一个实施例的方法流程图。其是如图1所示实施例的一种具体实现方式。与图1所示实施例相比，图3所示实施例中，针对步骤S101和S102均进行了细化。

具体地，针对步骤S101，本实施例示出了获取各周期内风力发电机的实际输出功率P_out的一种具体实现方式，即：利用发电机在执行闭环矢量控制算法时，监测得到的电流矢量和电压矢量通过功率计算公式得到，对应步骤包括S301～S302。具体步骤内容如下：

S301，周期性采集风力发电机的三相电流，并对三相电流依次进行克拉克Clarke变换和帕克Park变换，生成各周期内三相电流在dq坐标系下对应的实测交轴电流i_q和实测直轴电流i_d。

具体地，可以利用发电机的逆变器的电流采集功能采集发电机的三相电流i_a、i_b、i_c；然后根据公式(3)将三相电流i_a、i_b、i_c经Clarke变换生成发电机在αβ坐标系下对应的电流参量i_α、i_β，以及发电机在αβ坐标系下对应的数学模型。同时，在对各周期内采集的三相电流进行Clarke变换后，还可以通过滑模观测器估算得到风力发电机的机械角速度ω_m和转子角度位置θ。

将得到的电流参量i_α、i_β通过公式(4)进行Park变换得到发电机在dq坐标系下对应的电流参量i_d、i_q。

其中，(4)式中的θ即为上述通过滑模观测器估算得到风力发电机的转子角度位置θ。

S302，根据各周期内生成的实测交轴电流i_q和实测直轴电流i_d、以及相对其上一周期内获得的给定交轴电压u_{q_ref}和给定直轴电压u_{d_ref}生成相应各周期内风力发电机的实际输出功率P_out。

其中，给定交轴电压u_{q_ref}和给定直轴电压u_{d_ref}分别为发电机端相电压U_s在dq坐标系下对应的给定的交轴分量和直轴分量，其具体值可通过图4所示实施例的方法步骤获得，在此不做详述。

参考求解功率的通用公式P＝UI，利用各周期内生成的实测交轴电流i_q和实测直轴电流i_d、以及相对其上一周期内获得的给定交轴电压u_{q_ref}和给定直轴电压u_{d_ref}可以通过数学计算生成各周期内风力发电机的实际输出功率P_out。

具体地，本实施例中，通过公式(5)来计算第k个周期内风力发电机的所述实际输出功率P_out(k)。

P_out(k)＝3×|U_s(k)|×|I_s(k)|×cos(θ_u(k)-θ_i(k))………………………(5)

其中：

上述的|U_s(k)|、θ_u(k)、|I_s(k)|、θ_i(k)、依次为第k个周期内发电机端相电压合成矢量的模值及对应的电压矢量角度、发电机端相电流合成矢量的模值及对应的电流矢量角度、实测交轴电流i_q和实测直轴电流i_d；第k-1个周期内的给定交轴电压u_{q_ref}的平方和给定直轴电压u_{d_ref}的平方；c₁和c₂均为补偿系数。

在具体求解得到P_out(k)后，还需要对P_out(k)使用低通滤波器进行滤波，从而得到最终的各周期内风力发电机的实际输出功率P_out。具体滤除的谐波阶数可根据实际需求确定。

关于θ_u(k)、θ_i(k)，本实施例给出如下说明：

θ_u(k)的计算过程

以q轴超前d轴的dq坐标系为例，由于θ_u取值范围是0～2π，而反正切函数的值域是则准确计算θ_u(k)的方法如下：

(1)如果u_{d_ref}(k-1)>0：

(2)如果u_{d_ref}(k-1)<0，且u_{q_ref}(k-1)>0：

(3)如果u_{d_ref}(k-1)<0，且u_{q_ref}(k-1)<0：

而针对上述三种情况，c₁分别取值为0、+π、-π。

θ_i(k)的计算过程

以q轴超前d轴的dq坐标系为例，由于θ_i取值范围是0～2π，而反正切函数的值域是则准确计算θ_i(k)的方法如下：

(1)如果i_d(k)>0：

(2)如果i_d(k)>0，且i_q(k)>0：

(3)如果i_d(k)>0，且i_q(k)<0：

而针对上述三种情况，c₂分别取值为0、+π、-π。

具体地，针对步骤S102，本实施例示出了两种计算给定交轴电流i_{q_ref}的方法：一种方法为通过给定输出功率P_{out_ref}与实际输出功率P_out的差值P_err对之前给定的给定交轴电流i_{q_ref}进行调节，得到当前周期下的给定交轴电流i_{q_ref}，对应步骤包括S303～S304；另一种方法为对输出功率P_{out_ref}与实际输出功率P_out先进行同轴(机械角速度ω相同)解算得到对应的发电机的给定转矩T_{_ref}与实际转矩T的差值T_err，然后利用该转矩差T_err对之前已给定的给定交轴电流i_{q_ref}进行调节，得到当前周期下的给定交轴电流i_{q_ref}，对应步骤包括S305～S307。具体步骤如下：

S303，计算给定输出功率P_{out_ref}减实际输出功率P_out得到的差值P_err。

其中，针对给定输出功率P_{out_ref}与实际输出功率P_out的差值P_err对发电机之前给定的给定交轴电流i_{q_ref}进行调节，得到当前周期下的给定交轴电流i_{q_ref}的处理过程中，本实施例引入了一种计算交轴电流的PI调节器，其中该PI调节器的输入为上述功率差P_err，输出为发电机矢量控制所需的给定交轴电流i_{q_ref}。在本实施例中，将该PI调节器称为第一交轴电流PI调节器。

S304，根据：

计算第k个周期内风力发电机的给定交轴电流i_{q_ref}(k)。

其中，P_err(k)，Δi_{q_ref}(k)依次为第k个周期内对应的P_err、第k个周期相对于第k-1个周期的给定交轴电流的增量；kp_{_P}和ki_{_P}分别为预置的系数。其中，kp_{_P}的取值范围为0～10，ki_{_P}的取值范围为0～1，较优的kp_{_P}值为0.001，ki_{_P}值为0.00001。

上述公式(7)示出了上述第一交轴电流PI调节器的内部工作原理。至此，步骤S303～S304完成了求解给定交轴电流的一种实现方法。

在利用上述的另一种方法：对输出功率P_{out_ref}与实际输出功率P_out先进行同轴(机械角速度ω_m相同)解算得到对应的发电机的给定转矩T_{_ref}与实际转矩T的差值T_err，然后利用该转矩差T_err对之前已给定的给定交轴电流i_{q_ref}进行调节，得到当前周期下的给定交轴电流i_{q_ref}，的处理过程中，本实施例引入了另一种计算交轴电流的PI调节器，其中该PI调节器的输入为上述转矩差T_err，输出为发电机矢量控制所需的给定交轴电流i_{q_ref}。在本实施例中，将该PI调节器称为第二交轴电流PI调节器。

S305，在各周期内获取风力发电机的机械角速度ω_m。

在利用第二交轴电流PI调节器求解给定交轴电流过程中，首先需对输出功率P_{out_ref}与实际输出功率P_out先进行同轴(机械角速度ω相同)解算得到对应的发电机的给定转矩T_{_ref}与实际转矩T。具体地，进行同轴解算所需的机械角速度ω可以为发电机在运行过程中各周期内的机械角速度ω_m。该ω_m可根据步骤301中，对各周期内采集的三相电流进行Clarke变换后，通过滑模观测器估算得到。

S306，根据实际输出功率P_out、给定输出功率P_{out_ref}以及机械角速度ω_m，生成各周期内的风力发电机的给定转矩T_{_ref}与实际转矩T的差值T_err。

参考风力发电机中功率、机械角速度、转矩之间的关系，本实施例给出了两种计算给定转矩T_{_ref}与实际转矩T的差值T_err的实现方式。

方式一：

步骤1，根据：T_{_ref}＝P_{out_ref}/ω_m计算获得各周期内给定转矩T_{_ref}；

步骤2，根据：T＝P_out/ω_m计算获得各周期内实际转矩T；

步骤3，将给定转矩T_{_ref}减去实际转矩T得到的差值作为各周期内给定转矩T_{_ref}与实际转矩T的差值T_err。

方式二：

步骤1，计算给定输出功率P_{out_ref}减实际输出功率P_out的差值P_err；

步骤2，根据：T_err＝P_err/ω_m计算获得各周期内所述给定转矩T_{_ref}与实际转矩T的差值T_err。

S307，根据各周期内的T_err计算各周期内风力发电机的给定交轴电流i_{q_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的交轴电流i_qs的给定值。

具体地，本实施例中，根据：

计算第k个周期内风力发电机的给定交轴电流i_{q_ref}(k)；

其中，T_err(k)，Δi_{q_ref}(k)依次为第k个周期内对应的T_err、第k个周期相对于第k-1个周期的给定交轴电流的增量；kp_{_T}和ki_{_T}分别为预置的系数。其中，kp_{_T}的取值范围为0～10，ki_{_T}的取值范围为0～1，较优的kp_{_T}值为0.001，ki_{_T}值为0.00001。

上述公式(8)示出了上述第二交轴电流PI调节器的内部工作原理。至此，步骤S305～S307完成了求解给定交轴电流的另一种实现方法。

本发明实施例提供的同步风力发电机闭环矢量控制方法，在图1所示实施例的基础上，示出了求解风力发电机的输出功率的具体方法，以及根据实际输出功率P_out与给定输出功率P_{out_ref}之间的差异比例，得到最佳的给定交轴电流i_{q_ref}的方法。

进一步的，在根据实际输出功率P_out与给定输出功率P_{out_ref}之间的差异比例，得到最佳的给定交轴电流i_{q_ref}的处理方案中，还分别具体示出了通过功率差，以及由功率进行同轴解算得到的转矩差，经不同的PI调节器算法得到给定交轴电流i_{q_ref}的实现过程。本实施例利用得到给定交轴电流i_{q_ref}进行发电机的矢量控制，可进一步实现输出功率的闭环控制，确保风力发电机输出功率稳定。

实施例三

图4为本发明提供的同步风力发电机闭环矢量控制方法又一个实施例的方法流程图，可视为图3所示实施例的又一种具体实现方式。如图4所示，本实施例在图3所示实施例的基础上进一步示出了通过已获得的给定交轴电流i_{q_ref}，以及各周期内获取的给定直轴电流i_{d_ref}等参量生成给定交轴电压u_{q_ref}、给定直轴电压u_{d_ref}的方法。即在如图3所示方法步骤的基础上，还包括如下步骤：

S401，根据：ω_e＝ω_m×n…………………………………(9)

计算得到各周期内风力发电机的电角速度ω_e；其中，ω_m为发电机的机械角速度，n为发电机的极对数，其取值范围为0～100之间的整数，优选的取值为42或44。

其中的电角速度ω_e为发电机在进行矢量控制算法时采用的标准角速度。

S402，根据各周期内实测交轴电流i_q、实测直轴电流i_d、给定交轴电流i_{q_ref}和电角速度ω_e，计算得到各周期内的给定交轴电压u_{q_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的交轴电压u_qs的给定值。

在发电机的矢量控制算法中，发电机稳态数学模型有如下公式成立：

其中，u_q、u_d、i_q、i_d、R_s、L_q、L_d、ψ依次为发电机在dq坐标系下对应的交轴电压、直轴电压、交轴电流、直轴电流、发电机定子绕组电阻、交轴电感、直轴电感、发电机磁链值。

如公式(10)中u_q的表达式可知，u_q由三组参量的和构成，这三组参量分别为ω_eL_di_d为直轴电流的状态反馈量，用于实现电流解耦控制、ω_eψ为发电机内电势，其作为扰动量进行前馈控制。

基于u_q的表达式的参量组成，本实施例中，利用各周期内获得的实测交轴电流i_q、实测直轴电流i_d、给定交轴电流i_{q_ref}和电角速度ω_e，计算得到各周期内的给定交轴电压u_{q_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的交轴电压u_qs的给定值。

具体地，在获取给定交轴电压u_{q_ref}的处理过程中，本实施例引入了一种计算交轴电压参量u_q1的PI调节器，其中该PI调节器的输入为上述给定交轴电流i_{q_ref}减去上述实测交轴电流i_q得到的差i_{q_err}，输出为u_q1。在本实施例中，将该PI调节器称为交轴电压PI调节器。

基于引入的交轴电压PI调节器，如下示出了获取给定交轴电压u_{q_ref}的一种完整方法，即根据：

计算第k个周期内风力发电机的给定交轴电压u_{q_ref}(k)；

其中，i_{q_err}(k)，Δu_{q_ref}(k)、ω_e(k)和i_d(k)依次为第k个周期内对应的i_{q_err}、第k个周期相对于第k-1个周期的给定交轴电压的增量、第k个周期内对应的所述电角速度ω_e、第k个周期内对应的i_d；kp_{_iq}和ki_{_iq}分别为预置的系数；L_d、ψ顺次为风力发电机的直轴电感和磁链值。其中，kp_{_iq}的取值范围为0～100，ki_{_iq}的取值范围为0～1，较优的kp_{_iq}值为1，ki_{_iq}值为0.01。

在(11)式中，参量Δu_{q_ref}(k)+u_{q_ref}(k-1)即为交轴电压PI调节器在第k个周期内对应输出的u_q1，而ω_e(k)×L_d×i_d(k)、ω_e(k)×ψ则分别对应为在第k个周期内的直轴电流状态反馈量和发电机内电势前馈控制量。后两项参量实现了交轴电压PI调节器的解耦和电压前馈控制。

S403，获取各周期内给定直轴电流i_{d_ref}。

其中，现有技术中常将该给定直轴电流i_{d_ref}设置为0，或者通过弱磁控制获得到该给定直轴电流i_{d_ref}。在此，本实施例对给定直轴电流i_{d_ref}的获取途径以及获取结果不作限定。

例如，可采用如图5所示实施例的方法步骤获取给定直轴电流i_{d_ref}。如图5所示，该获取给定直轴电流的方法包括：

S501，获取各周期内风力发电机的最大发电机端电压设定值U_max和发电机端相电压合成矢量的模值|U_s|；

其中，该最大发电机端电压设定值U_max可以根据发电机端的电压U_dc通过定量的公式计算得到，例如：

首先通过发电机逆变器的电压采集功能获取各周期内风力发电机的发电机端电压U_dc；然后根据：

计算各周期内风力发电机的最大发电机端电压设定值U_max；其中，K为消磁系数，其取值范围为0～1。

S502，计算各周期内最大发电机端电压设定值U_max减去其相应上一个周期内发电机端相电压矢量的模值|U_s|得到的差值U_{s_err}；

具体地，在获取给定直轴电流i_{d_ref}的处理过程中，本实施例引入了一种计算给定直轴电流候选值i_{d_ref1}的PI调节器，其中该PI调节器的输入为上述最大发电机端电压设定值U_max减去其相应上一个周期内发电机端相电压矢量的模值|U_s|得到的差值U_{s_err}，输出为给定直轴电流候选值i_{d_ref1}。在本实施例中，将该PI调节器称为给定直轴电流PI调节器。

S503，根据：

计算第k个周期内风力发电机的给定直轴电流候选值i_{d_ref1}(k)；

其中，U_{s_err}(k)，Δi_{d_ref1}(k)依次为第k个周期内对应的U_{s_err}、第k个周期相对于第k-1个周期的给定直轴电流候选值的增量；kp_{_U}和ki_{_U}分别为预置的系数。其中，kp_{_U}的取值范围为0～100，ki_{_U}的取值范围为0～1，较优的kp_{_U}值为1，ki_{_U}值为0.01。

上述公式(12)示出了上述给定直轴电流PI调节器的内部工作原理。

S504，若给定直轴电流候选值i_{d_ref1}(k)大于0，则将给定直轴电流i_{d_ref}设置为0；

S505，若给定直轴电流候选值i_{d_ref1}(k)小于0，则将其设置为给定直轴电流i_{d_ref}。

本实施例，通过步骤S504～S505可实现对发电机端电压的弱磁控制。

现有技术中，如果不进行弱磁控制，在保证逆变器对发电机的可控情况下，就需要直流母线电压高于发电机端线电压的峰值，这样需要将直流母线电压值设定的较高。由于器件成本随着耐压升高而升高，i_d＝0控制会因为将直流母线电压设定的过高而抬高成本。

本发明采用弱磁控制后，可以降低直流母线电压的设定值。通过向发电机注入与转子磁场反向的直轴电流，来削弱发电机的转子磁场，将发电机端线电压的峰值控制在直流母线电压设定值以下，进而通过降低直流母线电压设定值而降低了器件的成本。

通过如图5所示的方法实施例可以获取给定直轴电流i_{d_ref}，在执行完成步骤S505后，可继续执行步骤S404。

S404，根据各周期内实测交轴电流i_q、实测直轴电流i_d、给定直轴电流i_{d_ref}和电角速度ω_e，计算得到各周期内的给定直轴电压u_{d_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的直轴电压u_ds的给定值。

如公式(10)中u_d的表达式可知，u_d由两组参量的和构成，这两组参量分别为-ω_eL_qi_q。后者为交轴电流的状态反馈量，用于实现电流解耦控制。

基于u_d的表达式的参量组成，本实施例中，利用各周期内获得的实测交轴电流i_q、实测直轴电流i_d、给定直轴电流i_{d_ref}和电角速度ω_e，计算得到各周期内的给定直轴电压u_{d_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的直轴电压u_ds的给定值。

具体地，在获取给定直轴电压u_{d_ref}的处理过程中，本实施例引入了一种计算直轴电压参量u_d1的PI调节器，其中该PI调节器的输入为上述给定直轴电流i_{d_ref}减去上述实测直轴电流i_d得到的差i_{d_err}，输出为u_d1。在本实施例中，将该PI调节器称为直轴电压PI调节器。

基于引入的直轴电压PI调节器，如下示出了获取给定直轴电压u_{d_ref}的一种完整方法，即根据：

计算第k个周期内风力发电机的给定直轴电压u_{d_ref}(k)；

其中，i_{d_err}(k)，Δu_{d_ref}(k)、ω_e(k)和i_q(k)依次为第k个周期内对应的i_{d_err}、第k个周期相对于第k-1个周期的给定直轴电压的增量、第k个周期内对应的电角速度ω_e、第k个周期内对应的i_q；kp_{_id}和ki_{_id}分别为预置的系数；L_q为风力发电机的交轴电感。其中，kp_{_id}的取值范围为0～100，ki_{_id}的取值范围为0～1，较优的kp_{_id}值为1，ki_{_id}值为0.01。

在(13)式中，参量Δu_{d_ref}(k)+u_{d_ref}(k-1)即为直轴电压PI调节器在第k个周期内对应输出的u_d1，而-ω_e(k)×L_q×i_q(k)则对应为在第k个周期内的交轴电流状态反馈量，后一项参量实现了直轴电压PI调节器的解耦。

本发明实施例提供的同步风力发电机闭环矢量控制方法，在图3所示方法实施例的基础上，进一步示出了求解用于发电机矢量控制算法中给定交轴电压和给定直轴电压的获取方法。例如，在获取给定交轴电压时，引入直轴电流的状态反馈量，实现了对交轴电流解耦控制；引入发电机内电势作为扰动量对交轴电流进行前馈控制。例如，在获取给定直轴电压时，引入交轴电流的状态反馈量，实现了对交轴电流解耦控制。这些都提高了所获取的给定交轴电压和给定直轴电压的合理性和准确性。利用这些参量完成发电机的闭环矢量控制会提高发电机输出功率的稳定性，提高发电效率。

实施例四

图6为本发明提供的同步风力发电机闭环矢量控制的一种系统架构示意图，可用于诠释图1、图3、图4和图5中涉及的方法步骤。如图6所示，该系统架构中除了包括现有风机系统所包含的电网61、变压器62、网侧逆变器63、直流母线电容64、机侧逆变器65、发电机66、叶轮及主轴驱动系统67外，还包括机侧逆变器控制器68和发电机主控制器69。

在图6所示实施例中，用于执行同步风力发电机闭环矢量控制方法的执行主体为机侧逆变器控制器68，其中，给定输出功率P_{out_ref}为发电机主控制器69中的风电机组的控制策略给出。图6所示的同步风力发电机闭环矢量控制的执行过程为：

机侧逆变器控制器68获取发电机66端的三相电流i_a、i_b、i_c以及直流母线电压U_dc后，对三相电流i_a、i_b、i_c顺序进行克拉克Clarke变换和帕克Park变换生成实测交轴电流i_q和实测直轴电流i_d；通过i_q和i_d以及上一周期内给定交轴电压u_{q_ref}和给定直轴电压u_{d_ref}计算发电机的实际输出功率P_out；将给定输出功率P_{out_ref}与实际输出功率P_out的差值经第一交轴电流PI调节器得到给定交轴电流i_{q_ref}；或者，如图7所示，将实际输出功率P_out与给定输出功率P_{out_ref}通过同轴解算得到发电机给定转矩与实际转矩的差_Terr，经过第二交轴电流PI调节器得到给定交轴电流i_{q_ref}；最后，将给定交轴电流i_{q_ref}作为基于转子磁场定向的dq坐标系的交轴电流i_qs的给定值，具体步骤原理详见图3所示实施例的内容，在此不做赘述。

同时，机侧逆变器控制器68根据获取的直流母线电压U_dc，生成最大发电机端电压设定值U_max；利用U_max与发电机端相电压矢量的模值|U_s|得到的差值U_{s_err}经给定直轴电流PI调节器以及限幅处理后得到给定直轴电流i_{d_ref}；其中，该限幅处理的过程对应步骤S504～505的方法内容。发电机端相电压矢量的模值|U_s|可通过给定的交、直轴电压获得，对应步骤为S302的方法内容。

根据各周期内实测交轴电流i_q、实测直轴电流i_d、给定交轴电流i_{q_ref}和电角速度ω_e，利用给定交轴电压PI调节器计算得到各周期内的给定交轴电压u_{q_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的交轴电压u_qs的给定值。

根据各周期内实测交轴电流i_q、实测直轴电流i_d、给定直轴电流i_{d_ref}和电角速度ω_e，利用给定直轴电压PI调节器计算得到各周期内的给定直轴电压u_{d_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的直轴电压u_ds的给定值。

其中，上述电角速度ω_e可通过滑模观测器算法得到的机械角速度ω_m解算后获得。

这里强调，在求解给定交轴电压u_{q_ref}以及给定直轴电压u_{d_ref}的过程中，本实施例分别对其引入的PI调节器的输出值进行了对应的交轴电流、直轴电流的反馈控制(也称解耦控制)以及发电机内电势前馈控制。如对于给定交轴电压PI调节器的输出值进行了对应的直轴电流的反馈控制(控制量为ω_e×L_d×i_d、)以及发电机内电势前馈控制(控制量为ω_e×ψ)。如对于给定直轴电压PI调节器的输出值进行了对应的交轴电流的反馈控制(控制量为-ω_eL_qi_q)。

最后利用获得的给定交轴电压u_{q_ref}以及给定直轴电压u_{d_ref}分别作为基于转子磁场定向的dq坐标系的交、直轴电压的给定值实现发电矢量的闭环控制。具体地，如将u_{q_ref}以及u_{d_ref}通过Park逆变换生成αβ坐标系下的电压分量u_α、u_β；将u_α、u_β、U_dc经空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)算法得到6路PWM波，用于控制机侧逆变器65产生逆变电压从而控制发电机的工作状态。

本申请上述所有实施例中的给定参数的初始值，如给定交轴电流、给定直轴电流、给定直轴电流候选值、给定交轴电压、给定直轴电压等均可以预先设置对应的固定值。kp和ki(包含对应的所有形式的下脚标)分别顺次为预置的PI调节器的比例系数和积分系数，例如，kp_{_T}和ki_{_T}分别为第二给定交轴电流PI调节器中预置的比例系数和积分系数。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

实施例五

图8为本发明提供的同步风力发电机闭环矢量控制系统一个实施例的结构示意图，可用于执行图1所示实施例的方法步骤，如图8所示，该同步风力发电机闭环矢量控制系统具体包括：功率获取模块81和交轴电流给定模块82，其中：

功率获取模块81，用于周期性获取风力发电机的实际输出功率P_out、风力发电机的给定输出功率P_{out_ref}；

交轴电流给定模块82，用于根据实际输出功率P_out和给定输出功率P_{out_ref}，计算各周期内风力发电机的给定交轴电流i_{q_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的交轴电流i_qs的给定值。

进一步的，如图9所示，在图8所示实施例的基础上，上述交轴电流给定模块还可以包括：

功率差单元821，用于计算给定输出功率P_{out_ref}减实际输出功率P_out得到的差值P_err；

第一交轴电流给定单元822，用于根据：

计算第k个周期内风力发电机的给定交轴电流i_{q_ref}(k)；

其中，P_err(k)，Δi_{q_ref}(k)依次为第k个周期内对应的P_err、第k个周期相对于第k-1个周期的给定交轴电流的增量；kp_{_P}和ki_{_P}分别为预置的系数。

进一步的，如图10所示，在图8所示实施例的基础上，上述同步风力发电机闭环矢量控制系统还可以包括机械角速度获取模块83，上述的交轴电流给定模块82还可以包括：转矩差单元823和第二交轴电流给定单元824，其中：

机械角速度获取模块83，用于在各周期内获取风力发电机的机械角速度ω_m；

转矩差单元823，用于根据实际输出功率P_out、给定输出功率P_{out_ref}以及机械角速度ω_m，生成各周期内的风力发电机的给定转矩T_{_ref}与实际转矩T的差值T_err；

第二交轴电流给定单元824，用于根据各周期内的T_err计算各周期内风力发电机的给定交轴电流i_{q_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的交轴电流i_qs的给定值。

进一步的，在如图8、图9和图10所示的任一同步风力发电机闭环矢量控制系统中还可以包括实测电流获取模块84。以图10为例，在图10所示实施例的基础上增加实测电流获取模块84的同步风力发电机闭环矢量控制系统的结构示意图如图11所示。其中：

实测电流获取模块84，用于周期性采集风力发电机的三相电流，并对三相电流依次进行Clarke变换和Park变换，生成各周期内所述三相电流在dq坐标系下对应的实测交轴电流i_q和实测直轴电流i_d；并且，

功率获取模块81，用于根据各周期内生成的实测交轴电流i_q和实测直轴电流i_d、以及相对其上一周期内获得的给定交轴电压u_{q_ref}和给定直轴电压u_{d_ref}生成相应各周期内风力发电机的实际输出功率P_out。

进一步的，以图11所示同步风力发电机闭环矢量控制系统的结构示意图为例，上述的机械角速度获取模块83还用于：

对各周期内采集的所述三相电流进行所述Clarke变换后，通过滑模观测器估算得到所述风力发电机的机械角速度ω_m。

进一步的，以图11所示同步风力发电机闭环矢量控制系统的结构示意图为例的基础上，如图12所示，上述同步风力发电机闭环矢量控制系统中还可以包括：电角速度获取模块85和交轴电压给定模块86，其中：

电角速度获取模块85，用于根据：ω_e＝ω_m×n

计算得到各周期内风力发电机的电角速度ω_e；其中，n为风力发电机的极对数；

交轴电压给定模块86，用于根据各周期内实测交轴电流i_q、实测直轴电流i_d、给定交轴电流i_{q_ref}和电角速度ω_e，计算得到各周期内的给定交轴电压u_{q_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的交轴电压u_qs的给定值。

进一步的，以图11所示同步风力发电机闭环矢量控制系统的结构示意图为例的基础上，如图13所示，上述的同步风力发电机闭环矢量控制系统中还可以包括：电角速度获取模块85、直轴电流给定模块87和直轴电压给定模块88，其中：

直轴电流给定模块87，用于获取各周期内给定直轴电流i_{d_ref}；

电角速度获取模块85，用于根据：ω_e＝ω_m×n

直轴电压给定模块88，用于根据各周期内实测交轴电流i_q、实测直轴电流i_d、给定直轴电流i_{d_ref}和电角速度ω_e，计算得到各周期内的给定直轴电压u_{d_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的直轴电压u_ds的给定值。

进一步的，以图11所示同步风力发电机闭环矢量控制系统的结构示意图为例，上述的功率获取模块81还用于：

根据：

P_out(k)＝3×|U_s(k)|×|I_s(k)|×cos(θ_u(k)-θ_i(k))

计算第k个周期内风力发电机的实际输出功率P_out(k)；其中：

|U_s(k)|、θ_u(k)、|I_s(k)|、θ_i(k)、依次为所述第k个周期内发电机端相电压合成矢量的模值及对应的电压矢量角度、发电机端相电流合成矢量的模值及对应的电流矢量角度、实测交轴电流i_q和实测直轴电流i_d；第k-1个周期内的给定交轴电压u_{q_ref}和给定直轴电压u_{d_ref}；c₁和c₂均为补偿系数。

进一步的，以图10所示同步风力发电机闭环矢量控制系统的结构示意图为例，上述的转矩差单元823还用于：

根据：T_{_ref}＝P_{out_ref}/ω_m计算获得各周期内给定转矩T_{_ref}；

根据：T＝P_out/ω_m计算获得各周期内实际转矩T；

将给定转矩T_{_ref}减去实际转矩T得到的差值作为各周期内给定转矩T_{_ref}与实际转矩T的差值T_err。

计算给定输出功率P_{out_ref}减实际输出功率P_out得到的差值P_err；

根据：T_err＝P_err/ω_m

计算获得各周期内给定转矩T_{_ref}与实际转矩T的差值T_err。

进一步的，以图10所示同步风力发电机闭环矢量控制系统的结构示意图为例，上述的第二交轴电流给定单元824还用于：

根据：

计算第k个周期内风力发电机的所述给定交轴电流i_{q_ref}(k)；

其中，T_err(k)，Δi_{q_ref}(k)依次为第k个周期内对应的T_err、第k个周期相对于第k-1个周期的给定交轴电流的增量；kp_{_T}和ki_{_T}分别为预置的系数。

进一步的，如图14所示，在图12所示实施例的基础上，上述的交轴电压给定模块86还可以包括：

交轴电流差单元861，用于计算各周期内给定交轴电流i_{q_ref}减实测交轴电流i_q得到的差值i_{q_err}；

交轴电压给定单元862，用于根据：

计算第k个周期内风力发电机的给定交轴电压u_{q_ref}(k)；

其中，i_{q_err}(k)，Δu_{q_ref}(k)、ω_e(k)和i_d(k)依次为第k个周期内对应的i_{q_err}、第k个周期相对于第k-1个周期的给定交轴电压的增量、第k个周期内对应的电角速度ω_e、第k个周期内对应的i_d；kp_{_iq}和ki_{_iq}分别为预置的系数；L_d、ψ顺次为风力发电机的直轴电感和磁链值。

进一步的，如图15所示，在图13所示实施例的基础上，上述的直轴电压给定模块88还可以包括：

直轴电流差单元881，用于计算各周期内给定直轴电流i_{d_ref}减实测直轴电流i_d得到的差值i_{d_err}；

直轴电压给定单元882，用于根据：

计算第k个周期内风力发电机的给定直轴电压u_{d_ref}(k)；

其中，i_{d_err}(k)，Δu_{d_ref}(k)、ω_e(k)和i_q(k)依次为第k个周期内对应的i_{d_err}、第k个周期相对于第k-1个周期的给定直轴电压的增量、第k个周期内对应的电角速度ω_e、第k个周期内对应的i_q；kp_{_id}和ki_{_id}分别为预置的系数；L_q为所述风力发电机的交轴电感。

进一步的，如图16所示，在图15所示实施例的基础上，上述的直轴电压给定模块88还可以包括：

电压获取单元883，用于获取各周期内风力发电机的最大直流母线电压设定值U_max和发电机端相电压合成矢量的模值|U_s|；

电压差单元884，用于计算各周期内最大直流母线电压设定值U_max减去其相应上一个周期内发电机端发电机端相电压矢量的模值|U_s|得到的差值U_{s_err}；

直轴电流候选单元885，用于根据：

直轴电流给定单元886，用于：

若给定直轴电流候选值i_{d_ref1}(k)大于0，则将给定直轴电流i_{d_ref}设置为0；

若给定直轴电流候选值i_{d_ref1}(k)小于0，则将其设置为给定直轴电流i_{d_ref}；

其中，U_{s_err}(k)，Δi_{d_ref1}(k)依次为第k个周期内对应的U_{s_err}、第k个周期相对于第k-1个周期的给定直轴电流候选值的增量；kp_{_U}和ki_{_U}分别为预置的系数。

进一步的，在如图16所示的实施例中，上述的电压获取单元883可用于：

获取各周期内风力发电机的直流母线电压U_dc；

根据：

计算各周期内风力发电机的最大发电机端电压设定值U_max；

其中，K为消磁系数。

上述图3、图4和图5所示同步风力发电机闭环矢量控制方法可通过图9至图16中所示同步风力发电机闭环矢量控制系统中相应的功能模块执行完成，在此对其步骤原理不做赘述。

本发明实施例提供的同步风力发电机闭环矢量控制系统，利用风力发电机的输出功率与给定交轴电流之间的线性关系，以及发电机实际输出功率P_out与从机组主控器接收的风力发电机的给定输出功率P_{out_ref}之间的差异比例，得到最佳的给定交轴电流i_{q_ref}。本实施例通过得到的给定交轴电流i_{q_ref}进行发电机的矢量控制，可进一步实现输出功率的闭环控制，确保风力发电机输出功率稳定。

进一步的，本方案在图8所示实施例的基础上，如图9和图10中，还分别示出了根据实际输出功率P_out与给定输出功率P_{out_ref}之间的差异比例，得到最佳的给定交轴电流i_{q_ref}的具体方案，即直接根据功率差P_err以及由功率进行同轴解算后得到的转矩差T_err求解给定交轴电流i_{q_ref}。

进一步的，在图12和图13所示的实施例中，还分别示出了求解用于发电机矢量控制算法中给定交轴电压和给定直轴电压的获取方法。例如，以图12所示实施例为基础进行拓展的图14的实施例中，在获取给定交轴电压时，引入直轴电流的状态反馈量，实现了对交轴电流解耦控制；引入发电机内电势作为扰动量对交轴电流进行前馈控制。例如，以图13所示实施例为基础进行拓展的图15和图16的实施例中，在获取给定直轴电压时，引入交轴电流的状态反馈量，实现了对交轴电流解耦控制。这些都提高了所获取的给定交轴电压和给定直轴电压的合理性和准确性。利用这些参量完成发电机的闭环矢量控制会提高发电机输出功率的稳定性，提高发电效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种同步风力发电机闭环矢量控制方法，其特征在于，包括：

周期性获取风力发电机的实际输出功率P_out、风力发电机的给定输出功率P_{out_ref}；

根据所述实际输出功率P_out和所述给定输出功率P_{out_ref}，计算各周期内风力发电机的给定交轴电流i_{q_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的交轴电流i_qs的给定值；

所述方法还包括：

在各所述周期内获取风力发电机的机械角速度ω_m；

所述根据所述实际输出功率P_out和所述给定输出功率P_{out_ref}，计算各周期内风力发电机的给定交轴电流i_{q_ref}包括：

根据所述实际输出功率P_out、所述给定输出功率P_{out_ref}以及所述机械角速度ω_m，生成各周期内的风力发电机的给定转矩T_{_ref}与实际转矩T的差值T_err；

根据各周期内的所述T_err计算各周期内风力发电机的给定交轴电流i_{q_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的交轴电流i_qs的给定值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述实际输出功率P_out和所述给定输出功率P_{out_ref}，计算各周期内风力发电机的给定交轴电流i_{q_ref}包括：

计算所述给定输出功率P_{out_ref}减所述实际输出功率P_out得到的差值P_err；

根据：

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计算第k个周期内风力发电机的所述给定交轴电流i_{q_ref}(k)；

其中，所述P_err(k)，Δi_{q_ref}(k)依次为第k个周期内对应的所述P_err、第k个周期相对于第k-1个周期的所述给定交轴电流的增量；所述P_err(k-1)为第k-1个周期内对应的所述P_err；所述i_{q_ref}(k-1)为第k-1个周期内对应的所述给定交轴电流i_{q_ref}；所述kp_{_P}和ki_{_P}分别为预置的系数。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述周期性获取风力发电机的实际输出功率P_out包括：

周期性采集风力发电机的三相电流，并对所述三相电流依次进行克拉克Clarke变换和帕克Park变换，生成各周期内所述三相电流在dq坐标系下对应的实测交轴电流i_q和实测直轴电流i_d；

根据各周期内生成的所述实测交轴电流i_q和所述实测直轴电流i_d、以及相对其上一周期内获得的给定交轴电压u_{q_ref}和给定直轴电压u_{d_ref}生成相应各周期内所述风力发电机的实际输出功率P_out。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据：ω_e＝ω_m×n

计算得到各周期内风力发电机的电角速度ω_e；所述n为风力发电机的极对数；

根据各周期内所述实测交轴电流i_q、所述实测直轴电流i_d、所述给定交轴电流i_{q_ref}和所述电角速度ω_e，计算得到各周期内的所述给定交轴电压u_{q_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的交轴电压u_qs的给定值。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取各周期内给定直轴电流i_{d_ref}；

根据：ω_e＝ω_m×n

计算得到各周期内所述风力发电机的电角速度ω_e；所述n为风力发电机的极对数；

根据各周期内所述实测交轴电流i_q、所述实测直轴电流i_d、所述给定直轴电流i_{d_ref}和所述电角速度ω_e，计算得到各周期内的所述给定直轴电压u_{d_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的直轴电压u_ds的给定值。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据各周期内生成的所述实测交轴电流i_q和所述实测直轴电流i_d、以及相对其上一周期内获得的给定交轴电压u_{q_ref}和给定直轴电压u_{d_ref}生成相应各周期内风力发电机的实际输出功率P_out包括：

根据：

P_out(k)＝3×|U_s(k)|×|I_s(k)|×cos(θ_u(k)-θ_i(k))

计算第k个周期内风力发电机的所述实际输出功率P_out(k)；其中：

<mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mi>U</mi> <mi>s</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>|</mo> <mo>=</mo> <msqrt> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>u</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>(</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mo>)</mo> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>u</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>(</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mo>)</mo> <mo>)</mo> <mo>/</mo> <mn>2</mn> </mrow> </msqrt> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mi>I</mi> <mi>s</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>|</mo> <mo>=</mo> <msqrt> <mrow> <mo>(</mo> <msubsup> <mi>i</mi> <mi>d</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>i</mi> <mi>q</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> <mo>)</mo> <mo>/</mo> <mn>2</mn> </mrow> </msqrt> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>&theta;</mi> <mi>u</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mi>arctan</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>c</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>&theta;</mi> <mi>i</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mi>arctan</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>q</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>d</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>c</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>

所述|U_s(k)|、θ_u(k)、|I_s(k)|、θ_i(k)、依次为所述第k个周期内发电机端相电压合成矢量的模值及对应的电压矢量角度、发电机端相电流合成矢量的模值及对应的电流矢量角度、所述实测交轴电流i_q的平方和所述实测直轴电流i_d的平方；第k-1个周期内的所述给定交轴电压u_{q_ref}的平方和给定直轴电压u_{d_ref}的平方；所述c₁和c₂均为补偿系数。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述实际输出功率P_out、所述给定输出功率P_{out_ref}以及所述机械角速度ω_m，生成各周期内的风力发电机的给定转矩T_{_ref}与实际转矩T的差值T_err包括：

根据：T_{_ref}＝P_{out_ref}/ω_m计算获得各周期内所述给定转矩T_{_ref}；

根据：T＝P_out/ω_m计算获得各周期内所述实际转矩T；

将所述给定转矩T_{_ref}减去所述实际转矩T得到的差值作为各周期内所述给定转矩T_{_ref}与实际转矩T的差值T_err。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述实际输出功率P_out、所述给定输出功率P_{out_ref}以及所述机械角速度ω_m，生成各周期内的风力发电机的给定转矩T_{_ref}与实际转矩T的差值T_err包括：

根据：T_err＝P_err/ω_m计算获得各周期内所述给定转矩T_{_ref}与实际转矩T的差值T_err。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各周期内的所述T_err计算各周期内风力发电机的给定交轴电流i_{q_ref}包括：

根据：

<mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mi>&Delta;</mi> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> <mo>=</mo> <mi>k</mi> <msub> <mi>p</mi> <mrow> <mo>_</mo> <mi>T</mi> </mrow> </msub> <mo>&times;</mo> <mo>&lsqb;</mo> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>e</mi> <mi>r</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> <mo>-</mo> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>e</mi> <mi>r</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> <mo>&rsqb;</mo> <mo>+</mo> <mi>k</mi> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mo>_</mo> <mi>T</mi> </mrow> </msub> <mo>&times;</mo> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>e</mi> <mi>r</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> <mo>+</mo> <mi>&Delta;</mi> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>

计算第k个周期内风力发电机的所述给定交轴电流i_{q_ref}(k)；

其中，所述T_err(k)，Δi_{q_ref}(k)依次为第k个周期内对应的所述T_err、第k个周期相对于第k-1个周期的所述给定交轴电流的增量；T_err(k-1)为第k-1个周期内对应的所述T_err；所述i_{q_ref}(k-1)为第k-1个周期内对应的所述给定交轴电流i_{q_ref}；所述kp_{_T}和ki_{_T}分别为预置的系数。

11.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据各周期内所述实测交轴电流i_q、所述实测直轴电流i_d、所述给定交轴电流i_{q_ref}和所述电角速度ω_e，计算得到各周期内的所述给定交轴电压u_{q_ref}包括：

计算各周期内所述给定交轴电流i_{q_ref}减所述实测交轴电流i_q得到的差值i_{q_err}；

根据：

<mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mi>&Delta;</mi> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> <mo>=</mo> <mi>k</mi> <msub> <mi>p</mi> <mrow> <mo>_</mo> <mi>i</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mo>&times;</mo> <mo>&lsqb;</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mo>_</mo> <mi>e</mi> <mi>r</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> <mo>-</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mo>_</mo> <mi>e</mi> <mi>r</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> <mo>&rsqb;</mo> <mo>+</mo> <mi>k</mi> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mo>_</mo> <mi>i</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mo>&times;</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mo>_</mo> <mi>e</mi> <mi>r</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <msub> <mrow></mrow> <mi>q</mi> </msub> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> <mo>=</mo> <msub> <mi>&omega;</mi> <mi>e</mi> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> <mo>&times;</mo> <msub> <mi>L</mi> <mi>d</mi> </msub> <mo>&times;</mo> <msub> <mi>i</mi> <mi>d</mi> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> <mo>+</mo> <msub> <mi>&omega;</mi> <mi>e</mi> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> <mo>&times;</mo> <mi>&psi;</mi> <mo>+</mo> <mi>&Delta;</mi> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> <mo>+</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>

计算第k个周期内风力发电机的所述给定交轴电压u_{q_ref}(k)；

其中，所述i_{q_err}(k)，Δu_{q_ref}(k)、ω_e(k)和i_d(k)依次为第k个周期内对应的所述i_{q_err}、第k个周期相对于第k-1个周期的所述给定交轴电压的增量、第k个周期内对应的所述电角速度ω_e、第k个周期内对应的所述i_d；u_{q_ref}(k-1)为第k-1个周期内对应的所述给定交轴电压u_{q_ref}；所述kp_{_iq}和ki_{_iq}分别为预置的系数；所述L_d、ψ顺次为所述风力发电机的直轴电感和磁链值。

12.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据各周期内所述实测交轴电流i_q、所述实测直轴电流i_d、所述给定直轴电流i_{d_ref}和所述电角速度ω_e，计算得到各周期内的所述给定直轴电压u_{d_ref}包括：

计算各周期内所述给定直轴电流i_{d_ref}减所述实测直轴电流i_d得到的差值i_{d_err}；

根据：

<mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mi>&Delta;</mi> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> <mo>=</mo> <mi>k</mi> <msub> <mi>p</mi> <mrow> <mo>_</mo> <mi>i</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mo>&times;</mo> <mo>&lsqb;</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mo>_</mo> <mi>e</mi> <mi>r</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> <mo>-</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mo>_</mo> <mi>e</mi> <mi>r</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> <mo>&rsqb;</mo> <mo>+</mo> <mi>k</mi> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mo>_</mo> <mi>i</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mo>&times;</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mo>_</mo> <mi>e</mi> <mi>r</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> <mo>=</mo> <mi>&Delta;</mi> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> <mo>+</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> <mo>-</mo> <msub> <mi>&omega;</mi> <mi>e</mi> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> <mo>&times;</mo> <msub> <mi>L</mi> <mi>q</mi> </msub> <mo>&times;</mo> <msub> <mi>i</mi> <mi>q</mi> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>

计算第k个周期内风力发电机的所述给定直轴电压u_{d_ref}(k)；

其中，所述i_{d_err}(k)，Δu_{d_ref}(k)、ω_e(k)和i_q(k)依次为第k个周期内对应的所述i_{d_err}、第k个周期相对于第k-1个周期的所述给定直轴电压的增量、第k个周期内对应的所述电角速度ω_e、第k个周期内对应的所述i_q；所述i_{d_err}(k-1)为第k-1个周期内对应的所述i_{d_err}；所述u_{q_ref}(k-1)为第k-1个周期内对应的所述给定交轴电压u_{q_ref}；所述kp_{_id}和ki_{_id}分别为预置的系数；所述L_q为所述风力发电机的交轴电感。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取各周期内风力发电机的最大发电机端电压设定值U_max和发电机端相电压合成矢量的模值|U_s|；

计算各周期内最大发电机端电压设定值U_max减去其相应上一个周期内发电机端所述发电机端相电压矢量的模值|U_s|得到的差值U_{s_err}；

根据：

<mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mi>&Delta;</mi> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> <mo>=</mo> <mi>k</mi> <msub> <mi>p</mi> <mrow> <mo>_</mo> <mi>U</mi> </mrow> </msub> <mo>&times;</mo> <mo>&lsqb;</mo> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mo>_</mo> <mi>e</mi> <mi>r</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> <mo>-</mo> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mo>_</mo> <mi>e</mi> <mi>r</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> <mo>&rsqb;</mo> <mo>+</mo> <mi>k</mi> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mo>_</mo> <mi>U</mi> </mrow> </msub> <mo>&times;</mo> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mo>_</mo> <mi>e</mi> <mi>r</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> <mo>=</mo> <mi>&Delta;</mi> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> <mo>+</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mo>_</mo> <mi>r</mi> <mi>e</mi> <mi>f</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>

计算第k个周期内风力发电机的所述给定直轴电流候选值i_{d_ref1}(k)；

若所述给定直轴电流候选值i_{d_ref1}(k)大于0，则将所述给定直轴电流i_{d_ref}设置为0；

若所述给定直轴电流候选值i_{d_ref1}(k)小于0，则将其设置为所述给定直轴电流i_{d_ref}；

其中，所述U_{s_err}(k)，Δi_{d_ref1}(k)依次为第k个周期内对应的所述U_{s_err}、第k个周期相对于第k-1个周期的所述给定直轴电流候选值的增量；所述U_{s_err}(k-1)为第k-1个周期内对应的所述U_{s_err}；所述i_{q_ref1}(k-1)为第k-1个周期内风力发电机组的所述给定直轴电流候选值；所述kp_{_U}和ki_{_U}分别为预置的系数。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述获取各周期内风力发电机的最大发电机端电压设定值U_max包括：

获取各周期内风力发电机的发电机端电压U_dc；

根据：

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计算各周期内风力发电机的所述最大发电机端电压设定值U_max；

其中，所述K为消磁系数。

15.一种同步风力发电机闭环矢量控制系统，其特征在于，包括：

功率获取模块，用于周期性获取风力发电机的实际输出功率P_out、风力发电机的给定输出功率P_{out_ref}；

交轴电流给定模块，用于根据所述实际输出功率P_out和所述给定输出功率P_{out_ref}，计算各周期内风力发电机的给定交轴电流i_{q_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的交轴电流i_qs的给定值；

所述系统还包括机械角速度获取模块，所述交轴电流给定模块包括转矩差单元和第二交轴电流给定单元；

所述机械角速度获取模块，用于在各所述周期内获取风力发电机的机械角速度ω_m；

所述转矩差单元，用于根据所述实际输出功率P_out、所述给定输出功率P_{out_ref}以及所述机械角速度ω_m，生成各周期内的风力发电机的给定转矩T_{_ref}与实际转矩T的差值T_err；

所述第二交轴电流给定单元，用于根据各周期内的所述T_err计算各周期内风力发电机的给定交轴电流i_{q_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的交轴电流i_qs的给定值。

16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述交轴电流给定模块包括：

功率差单元，用于计算所述给定输出功率P_{out_ref}减所述实际输出功率P_out得到的差值P_err；

第一交轴电流给定单元，用于根据：

计算第k个周期内风力发电机的所述给定交轴电流i_{q_ref}(k)；

17.根据权利要求15或16所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

实测电流获取模块，用于周期性采集风力发电机的三相电流，并对所述三相电流依次进行克拉克Clarke变换和帕克Park变换，生成各周期内所述三相电流在dq坐标系下对应的实测交轴电流i_q和实测直轴电流i_d；

所述功率获取模块，用于根据各周期内生成的所述实测交轴电流i_q和所述实测直轴电流i_d、以及相对其上一周期内获得的给定交轴电压u_{q_ref}和给定直轴电压u_{d_ref}生成相应各周期内风力发电机的实际输出功率P_out。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述机械角速度获取模块还用于：

19.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

电角速度获取模块，用于根据：ω_e＝ω_m×n

交轴电压给定模块，用于根据各周期内所述实测交轴电流i_q、所述实测直轴电流i_d、所述给定交轴电流i_{q_ref}和所述电角速度ω_e，计算得到各周期内的所述给定交轴电压u_{q_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的交轴电压u_qs的给定值。

20.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

直轴电流给定模块，用于获取各周期内给定直轴电流i_{d_ref}；

电角速度获取模块，用于根据：ω_e＝ω_m×n

直轴电压给定模块，用于根据各周期内所述实测交轴电流i_q、所述实测直轴电流i_d、所述给定直轴电流i_{d_ref}和所述电角速度ω_e，计算得到各周期内的所述给定直轴电压u_{d_ref}，并将其作为基于转子磁场定向的dq坐标系的直轴电压u_ds的给定值。

21.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述功率获取模块还用于：

根据：

P_out(k)＝3×|U_s(k)|×|I_s(k)|×cos(θ_u(k)-θ_i(k))

22.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述转矩差单元用于：

根据：T＝P_out/ω_m计算获得各周期内所述实际转矩T；

23.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述转矩差单元用于：

根据：T_err＝P_err/ω_m

计算获得各周期内所述给定转矩T_{_ref}与实际转矩T的差值T_err。

24.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述第二交轴电流给定单元用于：

根据：

计算第k个周期内风力发电机的所述给定交轴电流i_{q_ref}(k)；

25.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述交轴电压给定模块包括：

交轴电流差单元，用于计算各周期内所述给定交轴电流i_{q_ref}减所述实测交轴电流i_q得到的差值i_{q_err}；

交轴电压给定单元，用于根据：

计算第k个周期内风力发电机的所述给定交轴电压u_{q_ref}(k)；

26.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述直轴电压给定模块包括：

直轴电流差单元，用于计算各周期内所述给定直轴电流i_{d_ref}减所述实测直轴电流i_d得到的差值i_{d_err}；

直轴电压给定单元，用于根据：

计算第k个周期内风力发电机的所述给定直轴电压u_{d_ref}(k)；

27.根据权利要求26所述的系统，其特征在于，所述直轴电压给定模块包括：

电压获取单元，用于获取各周期内风力发电机的最大发电机端电压设定值U_max和发电机端相电压合成矢量的模值|U_s|；

电压差单元，用于计算各周期内最大发电机端电压设定值U_max减去其相应上一个周期内发电机端所述发电机端相电压矢量的模值|U_s|得到的差值U_{s_err}；

直轴电流候选单元，用于根据：

直轴电流给定单元，用于：

其中，所述U_{s_err}(k)，Δi_{d_ref1}(k)依次为第k个周期内对应的所述U_{s_err}、第k个周期相对于第k-1个周期的所述给定直轴电流候选值的增量；所述U_{s_err}(k-1)为第k-1个周期内对应的所述U_{s_err}；所述i_{q_ref1}(k-1)为第k-1个周期相对于第k-2个周期的所述给定直轴电流候选值的增量；所述kp_{_U}和ki_{_U}分别为预置的系数。

28.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，所述电压获取单元用于：

获取各周期内风力发电机的发电机端电压U_dc；

根据：

<mrow> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>K</mi> <mo>&times;</mo> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mi>c</mi> </mrow> </msub> <mo>/</mo> <msqrt> <mn>2</mn> </msqrt> </mrow> 7

其中，所述K为消磁系数。