CN111654062B - 一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制方法及系统，所述方法包括：对采集的双馈发电机的定子电压三相交流信号和定子输出电流三相交流信号，经过改进型虚拟同步控制得到双馈发电机的定子电压指令和定子虚拟同步角频率指令；对采集的双馈发电机的转子旋转角速度和所述定子虚拟同步角频率指令进行计算，得到双馈发电机的正序转差角度和负序转差角度；基于所述正序转差角度、所述负序转差角度和所述定子电压指令，进行正序控制和负序控制，生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号。本发明考虑了不平衡电网电压下，定子端电流将会出现三相不平衡的状况，通过在现有的虚拟同步控制策略下，添加了负序控制环路实现定子电流的三相平衡。

Description

一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制方法及系统
技术领域
本发明涉及风力发电变流技术领域，具体涉及一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制方法及系统。
背景技术
由于化石燃料的快速消费和对环境的日益关注，作为使用最广泛的可再生能源之一的风能异军突起。然而，可再生能源发电系统包含大量的电力电子转换装置，随着可再生能源在配电系统中的渗透率逐步提高，导致电网呈现出低惯量和弱阻尼的特性，电网电压发生不平衡的概率也大幅增加。近年来通过对同步机调速及励磁器特性模拟实现的虚拟同步思想能够满足相应的要求，但是针对光伏逆变器虚拟同步控制的分析较多，如何在风电中实现虚拟同步控制以及相关分析虽有涉及，但仍然存在功率控制环结构上的不足以及弱电网运行的双馈发电机的功率耦合。在双馈感应发电机系统中，传统的基于锁相环的电网电压定向矢量控制方法，其主要优点是准确、快速。但是，当电网电压不平衡时，通过该方法获得的电网电压合成矢量相位将叠加二倍电网频率波动。此时如果不引入相应的控制策略来平衡风机并网点处的三相电流，定子绕组不仅会产生负序电流分量，而且会产生幅值相等、相位互差120°的非零序三次谐波电流，严重时会导致定子绕组发热、转矩产生脉动、输向电网的功率发生振荡。
针对电网电压不平衡情况下，传统矢量控制策略中双馈感应发电机锁相失败的难题，基于虚拟同步控制的不平衡抑制策略应运而生。虚拟同步控制策略不需要锁相环，并且可以直接对并网点电压进行控制，对于改善并网点电压质量将有很大优势。现有的解决方案一，是在稳态运行的虚拟同步控制策略中添加故障检测模块，在发生电网电压不平衡故障时，切换到故障运行模式，此种方案的不足之处在于需要额外的故障检测时间以及模式切换时间，可靠性较低；现有的解决方案二，是将电压电流双闭环中的比例-积分调节器替换为比例-谐振调节器或者比例-积分-谐振调节器，此种方案的不足之处在于对不平衡电流的抑制能力有限，有效性较低。
综上所述，如何能在保证可靠性的前提下，有效地降低风机与电网公共连接点处的三相电流不平衡度，同时改进弱电网运行的双馈发电机的功率控制环结构上的不足和耦合问题，已成为双馈风力发电系统在电网电压不平衡情况下，提高双馈风机基于虚拟同步并网运行的性能和稳定性，成功进行故障穿越的重要目标，也是急需解决的重要难题。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供了一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制方法，包括：
对采集的双馈发电机的定子电压三相交流信号和定子输出电流三相交流信号，经过改进型虚拟同步控制得到双馈发电机的定子电压指令和定子虚拟同步角频率指令；
对采集的双馈发电机的转子旋转角速度和所述定子虚拟同步角频率指令进行计算，得到双馈发电机的正序转差角度和负序转差角度；
基于所述正序转差角度、所述负序转差角度和所述定子电压指令，进行正序控制和负序控制，生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号。
优选的，所述对采集的双馈发电机的定子电压三相交流信号和定子输出电流三相交流信号经过改进型虚拟同步控制得到双馈发电机的定子电压指令和定子虚拟同步角频率指令，包括：
对采集的定子电压三相交流信号和定子输出电流三相交流信号进行坐标变换，得到双馈发电机的定子电压dq分量和定子输出电流dq分量；
将所述定子电压dq分量和所述定子输出电流dq分量分别经过陷波器，得到双馈发电机的正序定子电压dq分量和正序定子输出电流dq分量；
基于所述正序定子电压dq分量和所述正序定子输出电流dq分量，得到双馈发电机向电网输出的正序平均有功功率和正序平均无功功率；
基于双馈发电机给定的有功功率指令和无功功率指令，以及所述正序平均有功功率和所述正序平均无功功率，经过改进型虚拟同步发电机算法得到双馈发电机的定子电压指令和定子虚拟同步角频率指令。
优选的，所述改进型虚拟同步发电机算法，如下式所示：
Figure 326648DEST_PATH_IMAGE001
式中：U ref为双馈发电机的定子电压指令；E 0为双馈发电机的虚拟同步空载电压；k q 为无功环的常数下垂系数；k iq 为无功环的积分项下垂系数；s为拉普拉斯算子；Q ref为双馈发 电机给定的无功功率指令；
Figure 517458DEST_PATH_IMAGE002
为正序平均无功功率；
Figure 890234DEST_PATH_IMAGE003
为定子虚拟同步角频率指令；T d为 补偿项惯性时间常数；J为模拟同步机的虚拟转动惯量时间常数；
Figure 482889DEST_PATH_IMAGE004
为电网的同步角频率；k w 为有功下垂系数；P ref为双馈发电机给定的有功功率指令；
Figure 32819DEST_PATH_IMAGE005
为正序平均有功功率；D为模 拟的阻尼系数。
优选的，所述对采集的双馈发电机的转子旋转角速度和所述定子虚拟同步角频率指令进行计算，得到双馈发电机的正序转差角度和负序转差角度，包括：
基于采集的双馈发电机的转子旋转角速度得到双馈发电机的转子角度；
基于所述定子虚拟同步角频率指令得到双馈发电机的定子虚拟同步角度；
基于正序定子虚拟同步角度和所述双馈发电机的转子角度，经过正序转差角度计算方程得到双馈发电机的正序转差角度；
基于负序定子虚拟同步角度和所述双馈发电机的转子角度，经过负序转差角度计算方程得到双馈发电机的负序转差角度。
优选的，所述基于所述正序转差角度、所述负序转差角度和所述定子电压指令，进行正序控制和负序控制，生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号，包括：
对采集的转子线圈电流三相交流信号进行转子正负序电流提取，得到正序转子线圈电流dq分量和负序转子线圈电流dq分量；
基于所述双馈发电机的正序转差角度和所述定子电压指令，对所述正序转子线圈电流dq分量进行正序控制得到正序转子电压调制信号；
基于所述负序转差角度对所述负序转子线圈电流dq分量进行负序控制，得到负序转子电压调制信号；
基于所述正序转子电压调制信号和所述负序转子电压调制信号，生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号。
优选的，所述对采集的转子线圈电流三相交流信号进行转子正负序电流提取，得到正序转子线圈电流dq分量和负序转子线圈电流dq分量，包括：
对采集的转子线圈电流三相交流信号进行坐标变换，得到双馈发电机的转子线圈电流dq分量；
将所述转子线圈电流dq分量经过陷波器，得到转子线圈电流d轴正序分量、q轴正序分量、d轴负序分量和q轴负序分量。
优选的，所述基于所述双馈发电机的正序转差角度和所述定子电压指令，对所述正序转子线圈电流dq分量进行正序控制得到正序转子电压调制信号之前，还包括：
将正序定子电流的dq轴分量经过定子虚拟阻抗控制方程得到双馈发电机的定子虚拟阻抗压降dq分量。
优选的，所述基于所述双馈发电机的正序转差角度和所述定子电压指令，对所述正序转子线圈电流dq分量进行正序控制得到正序转子电压调制信号，包括：
对定子虚拟阻抗压降dq分量和所述定子电压指令利用定子电压给定控制方程进行计算，得到双馈发电机的定子电压给定dq分量；
对所述定子电压给定dq分量和正序定子电压dq分量，利用定子电压比例-积分调节器进行定子电压闭环控制，得到正序转子电流给定dq分量；
对所述正序转子电流给定dq分量和所述正序转子线圈电流dq分量，利用正序转子电流比例-积分调节器进行正序转子电流闭环控制，得到正序转子电压调节信号dq分量；
对所述正序转差角度和所述正序转子电压调节信号dq分量进行2r/2s坐标变换，得到正序转子电压调制信号αβ分量。
优选的，所述基于所述负序转差角度对所述负序转子线圈电流dq分量进行负序控制，得到负序转子电压调制信号，包括：
对给定负序转子电流参考值的dq分量和所述负序转子线圈电流dq分量，利用负序转子电流比例-积分调节器进行负序转子电流闭环控制，得到负序转子电压调节信号dq分量；
基于所述负序转差角度将所述负序转子电压调节信号dq分量进行2r/2s坐标变换，得到负序转子电压调制信号αβ分量。
优选的，所述基于所述正序转子电压调制信号和所述负序转子电压调制信号，生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号，包括：
将所述正序转子电压调制信号α轴分量和负序转子电压调制信号α轴分量相加，得到总的转子电压调制信号α轴分量；
将所述正序转子电压调制信号β轴分量和负序转子电压调制信号β轴分量相加，得到总的转子电压调制信号β轴分量；
基于所述总的转子电压调制信号α轴分量和所述总的转子电压调制信号β轴分量，以及直流母线电压生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号；
其中，所述正序转子电压调制信号包括正序转子电压调制信号α轴分量和正序转子电压调制信号β轴分量；
所述负序转子电压调制信号包括负序转子电压调制信号α轴分量和负序转子电压调制信号β轴分量。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制系统，包括：
生成指令模块，用于对采集的双馈发电机的定子电压三相交流信号和定子输出电流三相交流信号，经过改进型虚拟同步控制得到双馈发电机的定子电压指令和定子虚拟同步角频率指令；
正负序转差角度模块，用于对采集的双馈发电机的转子旋转角速度和所述定子虚拟同步角频率指令进行计算，得到双馈发电机的正序转差角度和负序转差角度；
生成模块，用于基于所述正序转差角度、所述负序转差角度和所述定子电压指令，进行正序控制和负序控制，生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号。
优选的，所述生成指令模块，包括：
坐标变化子模块，用于对采集的定子电压三相交流信号和定子输出电流三相交流信号进行坐标变换，得到双馈发电机的定子电压dq分量和定子输出电流dq分量；
滤波子模块，用于将所述定子电压dq分量和所述定子输出电流dq分量分别经过陷波器，得到双馈发电机的正序定子电压dq分量和正序定子输出电流dq分量；
功率计算子模块，用于基于所述正序定子电压dq分量和所述正序定子输出电流dq分量，得到双馈发电机向电网输出的正序平均有功功率和正序平均无功功率；
生成指令子模块，用于基于双馈发电机给定的有功功率指令和无功功率指令，以及所述正序平均有功功率和所述正序平均无功功率，经过改进型虚拟同步发电机算法得到双馈发电机的定子电压指令和定子虚拟同步角频率指令。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的技术方案，通过对采集的双馈发电机的定子电压三相交流信号和定子输出电流三相交流信号，经过改进型虚拟同步控制得到双馈发电机的定子电压指令和定子虚拟同步角频率指令；对采集的双馈发电机的转子旋转角速度和所述定子虚拟同步角频率指令进行计算，得到双馈发电机的正序转差角度和负序转差角度；基于所述正序转差角度、所述负序转差角度和所述定子电压指令，进行正序控制和负序控制，生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号。本发明考虑了不平衡电网电压下，定子端电流将会出现三相不平衡的状况，通过在现有的虚拟同步控制策略下，添加了负序控制环路实现定子电流的三相平衡。
附图说明
图1为一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制方法流程图；
图2为本发明采用附加负序电流控制环的双馈风力发电机组虚拟同步控制结构图；
图3为本发明采用附加负序电流控制环的双馈风力发电机组虚拟同步控制简化结构图；
图4为本发明所采用的改进型虚拟同步算法框图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
实施例1：如图1所示，本发明提供的一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制方法应用于双馈风力发电机组在电网电压不平衡的情况下，以平衡双馈风力发电机组并网点三相电流，包括：
S1对采集的双馈发电机的定子电压三相交流信号和定子输出电流三相交流信号，经过改进型虚拟同步控制得到双馈发电机的定子电压指令和定子虚拟同步角频率指令；
S2对采集的双馈发电机的转子旋转角速度和所述定子虚拟同步角频率指令进行计算，得到双馈发电机的正序转差角度和负序转差角度；
S3基于所述正序转差角度、所述负序转差角度和所述定子电压指令，进行正序控制和负序控制，生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号。
本实施例中，所述对采集的双馈发电机的定子电压三相交流信号和定子输出电流三相交流信号经过改进型虚拟同步控制得到双馈发电机的定子电压指令和定子虚拟同步角频率指令，包括：
对采集的定子电压三相交流信号和定子输出电流三相交流信号进行坐标变换，得到双馈发电机的定子电压dq分量和定子输出电流dq分量；
将所述定子电压dq分量和所述定子输出电流dq分量分别经过陷波器，得到双馈发电机的正序定子电压dq分量和正序定子输出电流dq分量；
基于所述正序定子电压dq分量和所述正序定子输出电流dq分量，得到双馈发电机向电网输出的正序平均有功功率和正序平均无功功率；
基于双馈发电机给定的有功功率指令和无功功率指令，以及所述正序平均有功功率和所述正序平均无功功率，经过改进型虚拟同步发电机算法得到双馈发电机的定子电压指令和定子虚拟同步角频率指令。
实施例中，所述对采集的双馈发电机的转子旋转角速度和所述定子虚拟同步角频率指令进行计算，得到双馈发电机的正序转差角度和负序转差角度，包括：
基于采集的双馈发电机的转子旋转角速度得到双馈发电机的转子角度；
基于所述定子虚拟同步角频率指令得到双馈发电机的定子虚拟同步角度；
基于正序定子虚拟同步角度和所述双馈发电机的转子角度，经过正序转差角度计算方程得到双馈发电机的正序转差角度；
基于负序定子虚拟同步角度和所述双馈发电机的转子角度，经过负序转差角度计算方程得到双馈发电机的负序转差角度。
实施例中，所述基于所述正序转差角度、所述负序转差角度和所述定子电压指令，进行正序控制和负序控制，生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号，包括：
对采集的转子线圈电流三相交流信号进行转子正负序电流提取，得到正序转子线圈电流dq分量和负序转子线圈电流dq分量；
基于所述双馈发电机的正序转差角度和所述定子电压指令，对所述正序转子线圈电流dq分量进行正序控制得到正序转子电压调制信号；
基于所述负序转差角度对所述负序转子线圈电流dq分量进行负序控制，得到负序转子电压调制信号；
基于所述正序转子电压调制信号和所述负序转子电压调制信号，生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号。
本实施例中对本发明提供的一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制方法进行具体介绍：
步骤1、采样双馈发电机的定子电压三相交流信号U sa ，U sb ，U sc 、定子输出电流三相 交流信号I sa ，I sb ，I sc 和转子线圈电流三相交流信号I ra ，I rb ，I rc 通过光电编码器提取双馈发 电机的转子旋转角速度
Figure 851871DEST_PATH_IMAGE006
，根据转子旋转角速度
Figure 879870DEST_PATH_IMAGE006
和双馈发电机的极对数p经过转子角 度计算方程得到双馈发电机的转子角度
Figure 327032DEST_PATH_IMAGE007
；
所述转子角度计算方程为：
Figure 438076DEST_PATH_IMAGE008
，s为拉普拉斯算子；
步骤2、首先将步骤1中采集的定子电压三相交流信号U sa ，U sb ，U sc 和定子输出电流三相交流信号I sa ，I sb ，I sc 经过三相abc静止坐标系到两相dq旋转坐标系的坐标变换，得到双馈发电机的定子电压dq分量U sd ，U sq 和定子输出电流dq分量I sd ，I sq ；然后将定子电压dq分量U sd ，U sq 和定子输出电流dq分量I sd ，I sq 分别经过陷波器，得到双馈发电机的正序定子电压dq分量U sdp ，U sqp 和正序定子输出电流dq分量I sdp ，I sqp ；
步骤3、首先将步骤1中采集的转子线圈电流三相交流信号I ra ，I rb ，I rc 经过三相abc静止坐标系到两相dq旋转坐标系的坐标变换，得到双馈发电机的转子线圈电流dq分量I rd ，I rq ；然后将转子线圈电流dq分量I rd ，I rq 经过陷波器，得到转子线圈电流d轴正序分量I rdp ，q轴正序分量I rqp ，d轴负序分量I rdn ，q轴负序分量I rqn ；
步骤4、根据步骤2中得到的正序定子电压dq分量U sdp ，U sqp 和正序定子输出电流dq 分量I sdp ，I sqp ，经过功率计算方程得到双馈发电机向电网输出的正序平均有功功率
Figure 603478DEST_PATH_IMAGE005
和正 序平均无功功率
Figure 435168DEST_PATH_IMAGE002
；
步骤5、根据双馈发电机给定的有功功率指令P ref 和无功功率指令Q ref ，步骤4中的 得到的正序平均有功功率
Figure 877782DEST_PATH_IMAGE005
和正序平均无功功率
Figure 769514DEST_PATH_IMAGE002
，经过改进型虚拟同步发电机算法得到 双馈发电机的定子电压指令U ref 和定子虚拟同步角频率指令
Figure 687792DEST_PATH_IMAGE003
；
步骤6、首先根据步骤5中得到的定子虚拟同步角频率指令
Figure 683692DEST_PATH_IMAGE003
得到双馈发电机的 定子虚拟同步角度
Figure 371025DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 433659DEST_PATH_IMAGE010
；然后根据正序定子虚拟同步角度
Figure 183440DEST_PATH_IMAGE009
和步骤1中得到的双 馈发电机的转子角度
Figure 888091DEST_PATH_IMAGE011
，经过正序转差角度计算方程得到双馈发电机的正序转差角度
Figure 164352DEST_PATH_IMAGE012
； 再根据负序定子虚拟同步角度
Figure 522521DEST_PATH_IMAGE013
和步骤1中得到的双馈发电机的转子角度
Figure 149811DEST_PATH_IMAGE011
，经过负序转 差角度计算方程得到双馈发电机的负序转差角度
Figure 861415DEST_PATH_IMAGE014
；
步骤7、经过定子虚拟阻抗控制方程得到双馈发电机的定子虚拟阻抗压降dq分量U vdp ，U vqp ，然后根据定子虚拟阻抗压降dq分量U vdp ，U vqp 和步骤5中得到的定子电压指令U ref ，经过基于双馈发电机定子电压矢量定向的定子电压给定控制方程计算得到双馈发电机的定子电压给定dq分量U sd_ref ，U sq_ref ；
步骤8、根据步骤7中得到的定子电压给定dq分量U sd_ref ，U sq_ref 和步骤2中得到的正序定子电压dq分量U sdp ，U sqp ，使用定子电压比例-积分调节器进行定子电压闭环控制，经过定子电压闭环控制方程得到定子电压比例-积分调节器输出的正序转子电流给定dq分量I rdp_ref ，I rqp_ref ；
步骤9、根据步骤8中得到的正序转子电流给定dq分量I rdp_ref ，I rqp_ref 和步骤3中得到的正序转子线圈电流dq分量I rdp ，I rqp ，使用正序转子电流比例-积分调节器进行正序转子电流闭环控制，经过正序转子电流闭环控制方程得到正序转子电流比例-积分调节器输出的正序转子电压调节信号dq分量U rdp_pii ，U rqp_pii ；
步骤10、根据步骤6中计算得到的双馈发电机的正序转差角度
Figure 133128DEST_PATH_IMAGE012
，将步骤9中得到 的正序转子电压调节信号dq分量U rdp_pii ，U rqp_pii 经过两相dq旋转坐标系变换到两相αβ静止 坐标系，即将步骤9中得到的正序转子电压调节信号dq分量进行2r/2s坐标变换得到正序转 子电压调制信号αβ分量
Figure 803143DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 652151DEST_PATH_IMAGE016
；
步骤11、给定负序转子电流参考值的dq分量I rdn_ref ，I rqn_ref ，和步骤3中得到的负序转子线圈电流dq分量I rdn ，I rqn ，使用负序转子电流比例-积分调节器进行负序转子电流闭环控制，经过负序转子电流闭环控制方程得到负序转子电流比例-积分调节器输出的负序转子电压调节信号dq分量U rdn_pii ，U rqn_pii ；
步骤12、根据步骤6中计算得到的双馈发电机的负序转差角度
Figure 56194DEST_PATH_IMAGE014
，将步骤11中得 到的负序转子电压调节信号dq分量U rdn_pii ，U rqn_pii 经过两相dq旋转坐标系变换到两相αβ静 止坐标系，即进行2r/2s坐标变换得到负序转子电压调制信号αβ分量
Figure 307047DEST_PATH_IMAGE017
，
Figure 882384DEST_PATH_IMAGE018
；
步骤13、首先将步骤10和步骤12中得到的正序和负序转子电压调制信号α轴分量
Figure 359633DEST_PATH_IMAGE015
和
Figure 678619DEST_PATH_IMAGE017
相加，得到总的转子电压调制信号α轴分量
Figure 783978DEST_PATH_IMAGE019
，同时将步骤10和步骤12中 得到的正序和负序转子电压调制信号β轴分量
Figure 920431DEST_PATH_IMAGE016
和
Figure 478451DEST_PATH_IMAGE018
相加，得到总的转子电压调 制信号β轴分量
Figure 601128DEST_PATH_IMAGE020
；然后根据转子电压调制信号αβ分量
Figure 701939DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 619079DEST_PATH_IMAGE020
和直流母线电压U dc 生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号S abc 。
（1）本发明是在由虚拟同步控制构成的有功功率-频率和无功功率-电压外环、定子电压转子电流双闭环构成的内环的电压控制型双馈发电机的数学模型所建立的电压控制型风机的等效阻抗模型基础上，以及通过电网电压不平衡情况下负序电流抑制的理论分析，在有据可依的充分理论基础上寻找实现三相电流平衡的控制策略。
（2）本发明相比电流控制型的双馈风力发电机，不需要额外添加锁相环，从而避免了非理想电网情况下——弱电网扰动或电网故障下可能从锁相环引入的误差，同时为非理想电网提供惯性和阻尼支持，便于满足电力系统对调频调压特性的要求；相比于磁链定向的方法，所采用的定子电压定向的方法避免了磁链积分的较慢动态以及估计误差，能够提高定子端电压的稳态及暂态特性。
（3）本发明分别改进了有功功率-频率环和无功功率-电压环。本发明提出的改进有功功率-频率环在保持了现有的虚拟同步控制的惯量、频率及电压调节等功能的基础上，省略了频率检测环节，简化了控制结构。传统的无功功率-电压环控制是一种有差控制方式，本发明通过增加积分环节，实现了虚拟同步对无功功率的无静差控制。
（4）本发明考虑了不平衡电网电压下，定子端电流将会出现三相不平衡的状况，通过在现有的虚拟同步控制策略下，添加了负序控制环路。当电网电压平衡时，转子电流的负序分量为0，由于负序环路的指令值也为0，因此负序控制环路对主控制环路不产生影响；当电网电压不平衡时，转子电流的负序分量不为0，与负序环路指令值的差值也不为0，经过比例-积分调节器，输入到调制信号，目的在于控制转子电流的负序分量跟踪上指令值“0”，最终实现定子电流的三相平衡。整个控制过程不需要故障检测和控制模式切换。
（5）本发明使用陷波器对正负序分量进行分离，其优点在于，当电网电压平衡时，陷波器 F(s)稳态下的传递函数为 1，故其不起作用，计算出的负序分量等于0，与现有的虚拟同步控制策略相同；当电网电压不平衡时，陷波器F(s)自动起作用，分离正负序分量。整个控制过程不需要故障检测和控制模式切换。
本实施例结合附图2和图3对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明，本发明提供的不平衡电网电压下双馈风力发电机组的虚拟同步改进控制方法，按照以下步骤进行：
步骤1、通过电压霍尔元件采样双馈发电机的定子电压三相交流信号U sa ，U sb ，U sc ， 通过电流霍尔元件采样双馈发电机的定子输出电流三相交流信号I sa ，I sb ，I sc ，通过电流霍 尔元件采样双馈发电机的转子线圈电流三相交流信号I ra ，I rb ，I rc ，通过光电编码器提取双 馈发电机的转子旋转角速度
Figure 929975DEST_PATH_IMAGE006
，根据转子旋转角速度
Figure 482441DEST_PATH_IMAGE006
和双馈发电机的极对数p经过转 子角度计算方程得到双馈发电机的转子角度
Figure 296813DEST_PATH_IMAGE007
。
转子角度计算方程为：
Figure 650434DEST_PATH_IMAGE008
，s为拉普拉斯算子。
步骤2、首先将步骤1中采集的定子电压三相交流信号U sa ，U sb ，U sc 和定子输出电流三相交流信号I sa ，I sb ，I sc 经过三相abc静止坐标系到两相dq旋转坐标系的坐标变换，得到双馈发电机的定子电压dq分量U sd ，U sq 和定子输出电流dq分量I sd ，I sq ；然后将定子电压dq分量U sd ，U sq 和定子输出电流dq分量I sd ，I sq 分别经过陷波器，得到双馈发电机的正序定子电压dq分量U sdp ，U sqp 和正序定子输出电流dq分量I sdp ，I sqp ；
所述对定子电压三相交流信号U sa ，U sb ，U sc 进行3s/2r坐标变换的方程为：
Figure 323992DEST_PATH_IMAGE021
，
对定子输出电流三相交流信号I sa ，I sb ，I sc 进行3s/2r坐标变换的方程为：
Figure 522892DEST_PATH_IMAGE022
，
其中
Figure 457350DEST_PATH_IMAGE023
为上一同步周期得到的双馈发电机的定子虚拟同步角度。
陷波器的传递函数为：
Figure 372086DEST_PATH_IMAGE024
，
其中的
Figure 126415DEST_PATH_IMAGE025
为陷波角频率，在本发明中，设计为2倍工频角频率；Q为品质因数。
步骤3、首先将步骤1中采集的转子线圈电流三相交流信号I ra ，I rb ，I rc 经过三相abc静止坐标系到两相dq旋转坐标系的坐标变换，得到双馈发电机的转子线圈电流dq分量I rd ，I rq ；然后将转子线圈电流dq分量I rd ，I rq 经过陷波器，得到转子线圈电流d轴正序分量I rdp ，q轴正序分量I rqp ，d轴负序分量I rdn ，q轴负序分量I rqn ；
所述对转子线圈电流三相交流信号I ra ，I rb ，I rc 进行3s/2r坐标变换的方程为：
Figure 394585DEST_PATH_IMAGE026
，
其中的
Figure 324495DEST_PATH_IMAGE027
为上一同步周期得到的双馈发电机的转差角度。
陷波器的传递函数同步骤2。
步骤4、根据步骤2中得到的正序定子电压dq分量U sdp ，U sdp 和正序定子输出电流dq 分量I sdp ，I sqp ，经过功率计算方程得到双馈发电机向电网输出的正序平均有功功率
Figure 754340DEST_PATH_IMAGE005
和正 序平均无功功率
Figure 156152DEST_PATH_IMAGE002
；
所述功率计算方程为：
Figure 962434DEST_PATH_IMAGE028
，
其中的
Figure 605905DEST_PATH_IMAGE029
为一阶低通滤波器的截止频率。
步骤5、根据双馈发电机给定的有功功率指令P ref 和无功功率指令Q ref ，步骤4中的 得到的正序平均有功功率
Figure 613175DEST_PATH_IMAGE005
和正序平均无功功率
Figure 342097DEST_PATH_IMAGE002
，经过改进型虚拟同步发电机算法得到 双馈发电机的定子电压指令U ref 和定子虚拟同步角频率指令
Figure 952070DEST_PATH_IMAGE003
，如图4所示为改进型虚拟 同步算法的具体流程。
所述改进型虚拟同步算法方程为：
Figure 715626DEST_PATH_IMAGE001
，
其中U ref为双馈发电机的定子电压指令；E 0为双馈发电机的虚拟同步空载电压；k q 为无功环的常数下垂系数；k iq 为无功环的积分项下垂系数；s为拉普拉斯算子；Q ref为双馈发 电机给定的无功功率指令；
Figure 877486DEST_PATH_IMAGE002
为正序平均无功功率；
Figure 359283DEST_PATH_IMAGE003
为定子虚拟同步角频率指令；T d为 补偿项惯性时间常数；J为模拟同步机的虚拟转动惯量时间常数；
Figure 648313DEST_PATH_IMAGE004
为电网的同步角频率；k w 为有功下垂系数；P ref为双馈发电机给定的有功功率指令；
Figure 266376DEST_PATH_IMAGE005
为正序平均有功功率；D为模 拟的阻尼系数。
步骤6、首先根据步骤5中得到的定子虚拟同步角频率指令ω ref 得到双馈发电机的 定子虚拟同步角度
Figure 208924DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 804116DEST_PATH_IMAGE010
；然后根据正序定子虚拟同步角度
Figure 755892DEST_PATH_IMAGE009
和步骤1中得到的双 馈发电机的转子角度
Figure 228461DEST_PATH_IMAGE007
，经过正序转差角度计算方程得到双馈发电机的正序转差角度
Figure 748435DEST_PATH_IMAGE012
； 再根据负序定子虚拟同步角度
Figure 939245DEST_PATH_IMAGE013
和步骤1中得到的双馈发电机的转子角度
Figure 429132DEST_PATH_IMAGE007
，经过负序转 差角度计算方程得到双馈发电机的负序转差角度
Figure 412001DEST_PATH_IMAGE014
；
所述正序转差角度计算方程为：
Figure 961931DEST_PATH_IMAGE030
。
所述负序转差角度计算方程为：
Figure 374458DEST_PATH_IMAGE031
。
步骤7、经过定子虚拟阻抗控制方程得到双馈发电机的定子虚拟阻抗压降dq分量U vdp ，U vqp ，然后根据定子虚拟阻抗压降dq分量U vdp ，U vqp 和步骤5中得到的定子电压指令U ref ，经过基于双馈发电机定子电压矢量定向的定子电压给定控制方程计算得到双馈发电机的定子电压给定dq分量U sd_ref ，U sq_ref ；
所述定子虚拟阻抗自适应控制方程为：
Figure 808981DEST_PATH_IMAGE032
，
其中的R v 为定子虚拟电阻，L v 为定子虚拟电感。
基于双馈发电机定子电压矢量定向的定子电压给定控制方程为：
Figure 256143DEST_PATH_IMAGE033
。
本发明中，电网的同步角频率
Figure 976974DEST_PATH_IMAGE004
设置为同步频率50Hz所对应的角频率值，且将网 侧变流器当作线路负载，其阻抗归算到线路阻抗之中，在此基础上得到双馈发电机并网系 统总电阻值。
另外，基于双馈发电机定子电压矢量定向的原理，本发明将步骤5中得到的定子电压指令U ref 作为定子电压q轴的初始给定，再根据定子虚拟阻抗压降q轴分量U vqp ，经过基于双馈发电机定子电压矢量定向的定子电压给定控制方程计算得到最终的双馈发电机的定子电压给定q轴分量U sq_ref ；与此同时，定子电压轴的初始给定设置为0，根据定子虚拟阻抗压降d轴分量U vdp ，经过基于双馈发电机定子电压矢量定向的定子电压给定控制方程计算得到最终的双馈发电机的定子电压给定d轴分量U sd_ref 。
本发明中，通过改变有功功率指令P ref ，双馈发电机有功控制对无功表现有明显的影响，即存在功率耦合；投入定子虚拟阻抗，有功、无功控制功率解耦。
步骤8、根据步骤7中得到的定子电压给定dq分量U sd_ref ，U sq_ref 和步骤2中得到的正序定子电压dq分量U sdp ，U sqp ，使用定子电压比例-积分调节器进行定子电压闭环控制，经过定子电压闭环控制方程得到定子电压比例-积分调节器输出的正序转子电流给定dq分量I rqp_ref ，I rdp_ref ；
所述定子电压闭环控制方程为：
Figure 31125DEST_PATH_IMAGE034
，
其中的k pu 为定子电压比例-积分调节器的比例系数，k iu 为定子电压比例-积分调节器的积分系数。
步骤9、根据步骤8中得到的正序转子电流给定dq分量I rqp_ref ，I rdp_ref 和步骤3中得到的正序转子线圈电流dq分量I rdp ，I rqp ，使用正序转子电流比例-积分调节器进行正序转子电流闭环控制，经过正序转子电流闭环控制方程得到正序转子电流比例-积分调节器输出的正序转子电压调节信号dq分量U rdp_pii ，U rqp_pii ；
所述正序转子电流闭环控制方程为：
Figure 862814DEST_PATH_IMAGE035
，
其中，k pi_p 为正序转子电流比例-积分调节器的比例系数，k ii_p 为正序转子电流比例-积分调节器的积分系数。
步骤10、根据步骤6中计算得到的双馈发电机的正序转差角度
Figure 430062DEST_PATH_IMAGE012
，将步骤9中得到 的正序转子电压调节信号dq分量U rdp_pii ，U rqp_pii 经过两相dq旋转坐标系变换到两相αβ静止 坐标系变换到的2r/2s坐标变换得到正序转子电压调制信号αβ分量
Figure 197161DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 584280DEST_PATH_IMAGE016
；
所述对正序转子电压调节信号dq分量U rdp_pii ，U rqp_pii 进行2r/2s坐标变换的方程为：
Figure 219661DEST_PATH_IMAGE036
。
步骤11、给定负序转子电流参考值的dq分量I rdn_ref ，I rqn_ref ，和步骤3中得到的负序转子线圈电流dq分量I rdn ，I rqn ，使用负序转子电流比例-积分调节器进行负序转子电流闭环控制，经过负序转子电流闭环控制方程得到负序转子电流比例-积分调节器输出的负序转子电压调节信号dq分量U rdn_pii ，U rqn_pii ；
所述负序转子电流参考值的dq分量I rdn_ref ，I rqn_ref ，的给定值为：I rdn_ref = 0；I rqn_ref = 0。
所述负序转子电流闭环控制方程为：
Figure 31628DEST_PATH_IMAGE037
其中的k pi_n 为负序转子电流比例-积分调节器的比例系数，k ii_n 为负序转子电流比例-积分调节器的积分系数。
步骤12、根据步骤6中计算得到的双馈发电机的负序转差角度
Figure 94262DEST_PATH_IMAGE014
，将步骤11中得 到的负序转子电压调节信号dq分量U rdn_pii ，U rqn_pii 经过两相dq旋转坐标系变换到两相αβ静 止坐标系变换到的2r/2s坐标变换得到负序转子电压调制信号αβ分量
Figure 968677DEST_PATH_IMAGE017
，
Figure 283114DEST_PATH_IMAGE018
；
所述对负序转子电压调节信号dq分量U rdn_pii ，U rqn_pii 进行2r/2s坐标变换的方程为：
Figure 559375DEST_PATH_IMAGE038
。
步骤13、首先将步骤10和步骤12中得到的正序和负序转子电压调制信号α轴分量
Figure 58489DEST_PATH_IMAGE015
和
Figure 46299DEST_PATH_IMAGE017
相加，得到总的转子电压调制信号α轴分量
Figure 23483DEST_PATH_IMAGE019
，同时将步骤10和步骤12 中得到的正序和负序转子电压调制信号β轴分量
Figure 685408DEST_PATH_IMAGE016
和
Figure 965211DEST_PATH_IMAGE018
相加，得到总的转子电压 调制信号β轴分量
Figure 814218DEST_PATH_IMAGE020
；然后根据转子电压调制信号αβ分量
Figure 595092DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 970579DEST_PATH_IMAGE020
和直流母线电压U dc 生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号S abc 。
所述转子电压调制信号αβ分量
Figure 545917DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 882220DEST_PATH_IMAGE020
的计算方程为：
Figure 76572DEST_PATH_IMAGE039
。
实施例2：基于同一发明构思，本发明还提供了一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制系统，包括：
生成指令模块，用于对采集的双馈发电机的定子电压三相交流信号和定子输出电流三相交流信号，经过改进型虚拟同步控制得到双馈发电机的定子电压指令和定子虚拟同步角频率指令；
正负序转差角度模块，用于对采集的双馈发电机的转子旋转角速度和所述定子虚拟同步角频率指令进行计算，得到双馈发电机的正序转差角度和负序转差角度；
生成模块，用于基于所述正序转差角度、所述负序转差角度和所述定子电压指令，进行正序控制和负序控制，生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号。
实施例中，所述生成指令模块，包括：
坐标变化子模块，用于对采集的定子电压三相交流信号和定子输出电流三相交流信号进行坐标变换，得到双馈发电机的定子电压dq分量和定子输出电流dq分量；
滤波子模块，用于将所述定子电压dq分量和所述定子输出电流dq分量分别经过陷波器，得到双馈发电机的正序定子电压dq分量和正序定子输出电流dq分量；
功率计算子模块，用于基于所述正序定子电压dq分量和所述正序定子输出电流dq分量，得到双馈发电机向电网输出的正序平均有功功率和正序平均无功功率；
生成指令子模块，用于基于双馈发电机给定的有功功率指令和无功功率指令，以及所述正序平均有功功率和所述正序平均无功功率，经过改进型虚拟同步发电机算法得到双馈发电机的定子电压指令和定子虚拟同步角频率指令。
实施例中，所述改进型虚拟同步发电机算法，如下式所示：
Figure 181931DEST_PATH_IMAGE001
式中：U ref为双馈发电机的定子电压指令；E 0为双馈发电机的虚拟同步空载电压；k q 为无功环的常数下垂系数；k iq 为无功环的积分项下垂系数；s为拉普拉斯算子；Q ref为双馈发 电机给定的无功功率指令；
Figure 193750DEST_PATH_IMAGE002
为正序平均无功功率；
Figure 658096DEST_PATH_IMAGE003
为定子虚拟同步角频率指令；T d为 补偿项惯性时间常数；J为模拟同步机的虚拟转动惯量时间常数；
Figure 780773DEST_PATH_IMAGE004
为电网的同步角频率；k w 为有功下垂系数；P ref为双馈发电机给定的有功功率指令；
Figure 6218DEST_PATH_IMAGE005
为正序平均有功功率；D为模 拟的阻尼系数。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制方法，其特征在于，包括：
对采集的双馈发电机的定子电压三相交流信号和定子输出电流三相交流信号，经过改进型虚拟同步控制得到双馈发电机的定子电压指令和定子虚拟同步角频率指令；
对采集的双馈发电机的转子旋转角速度和所述定子虚拟同步角频率指令进行计算，得到双馈发电机的正序转差角度和负序转差角度；
基于所述正序转差角度、所述负序转差角度和所述定子电压指令，进行正序控制和负序控制，生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号；
所述对采集的双馈发电机的定子电压三相交流信号和定子输出电流三相交流信号经过改进型虚拟同步控制得到双馈发电机的定子电压指令和定子虚拟同步角频率指令，包括：
对采集的定子电压三相交流信号和定子输出电流三相交流信号进行坐标变换，得到双馈发电机的定子电压dq分量和定子输出电流dq分量；
将所述定子电压dq分量和所述定子输出电流dq分量分别经过陷波器，得到双馈发电机的正序定子电压dq分量和正序定子输出电流dq分量；
基于所述正序定子电压dq分量和所述正序定子输出电流dq分量，得到双馈发电机向电网输出的正序平均有功功率和正序平均无功功率；
基于双馈发电机给定的有功功率指令和无功功率指令，以及所述正序平均有功功率和所述正序平均无功功率，经过改进型虚拟同步发电机算法得到双馈发电机的定子电压指令和定子虚拟同步角频率指令；
所述改进型虚拟同步发电机算法，如下式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
式中：U ref为双馈发电机的定子电压指令；E 0为双馈发电机的虚拟同步空载电压；k q 为无功环的常数下垂系数；k iq 为无功环的积分项下垂系数；s为拉普拉斯算子；Q ref为双馈发电机给定的无功功率指令；
Figure DEST_PATH_IMAGE002
为正序平均无功功率；
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为定子虚拟同步角频率指令；T d为补偿项惯性时间常数；J为模拟同步机的虚拟转动惯量时间常数；
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为电网的同步角频率；k w 为有功下垂系数；P ref为双馈发电机给定的有功功率指令；
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为正序平均有功功率；D为模拟的阻尼系数。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对采集的双馈发电机的转子旋转角速度和所述定子虚拟同步角频率指令进行计算，得到双馈发电机的正序转差角度和负序转差角度，包括：
基于采集的双馈发电机的转子旋转角速度得到双馈发电机的转子角度；
基于所述定子虚拟同步角频率指令得到双馈发电机的定子虚拟同步角度；
基于正序定子虚拟同步角度和所述双馈发电机的转子角度，经过正序转差角度计算方程得到双馈发电机的正序转差角度；
基于负序定子虚拟同步角度和所述双馈发电机的转子角度，经过负序转差角度计算方程得到双馈发电机的负序转差角度。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述正序转差角度、所述负序转差角度和所述定子电压指令，进行正序控制和负序控制，生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号，包括：
对采集的转子线圈电流三相交流信号进行转子正负序电流提取，得到正序转子线圈电流dq分量和负序转子线圈电流dq分量；
基于所述双馈发电机的正序转差角度和所述定子电压指令，对所述正序转子线圈电流dq分量进行正序控制得到正序转子电压调制信号；
基于所述负序转差角度对所述负序转子线圈电流dq分量进行负序控制，得到负序转子电压调制信号；
基于所述正序转子电压调制信号和所述负序转子电压调制信号，生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对采集的转子线圈电流三相交流信号进行转子正负序电流提取，得到正序转子线圈电流dq分量和负序转子线圈电流dq分量，包括：
对采集的转子线圈电流三相交流信号进行坐标变换，得到双馈发电机的转子线圈电流dq分量；
将所述转子线圈电流dq分量经过陷波器，得到转子线圈电流d轴正序分量、q轴正序分量、d轴负序分量和q轴负序分量。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述双馈发电机的正序转差角度和所述定子电压指令，对所述正序转子线圈电流dq分量进行正序控制得到正序转子电压调制信号之前，还包括：
将正序定子电流的dq轴分量经过定子虚拟阻抗控制方程得到双馈发电机的定子虚拟阻抗压降dq分量。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述双馈发电机的正序转差角度和所述定子电压指令，对所述正序转子线圈电流dq分量进行正序控制得到正序转子电压调制信号，包括：
对定子虚拟阻抗压降dq分量和所述定子电压指令利用定子电压给定控制方程进行计算，得到双馈发电机的定子电压给定dq分量；
对所述定子电压给定dq分量和正序定子电压dq分量，利用定子电压比例-积分调节器进行定子电压闭环控制，得到正序转子电流给定dq分量；
对所述正序转子电流给定dq分量和所述正序转子线圈电流dq分量，利用正序转子电流比例-积分调节器进行正序转子电流闭环控制，得到正序转子电压调节信号dq分量；
对所述正序转差角度和所述正序转子电压调节信号dq分量进行2r/2s坐标变换，得到正序转子电压调制信号αβ分量。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述负序转差角度对所述负序转子线圈电流dq分量进行负序控制，得到负序转子电压调制信号，包括：
对给定负序转子电流参考值的dq分量和所述负序转子线圈电流dq分量，利用负序转子电流比例-积分调节器进行负序转子电流闭环控制，得到负序转子电压调节信号dq分量；
基于所述负序转差角度将所述负序转子电压调节信号dq分量进行2r/2s坐标变换，得到负序转子电压调制信号αβ分量。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述正序转子电压调制信号和所述负序转子电压调制信号，生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号，包括：
将所述正序转子电压调制信号α轴分量和负序转子电压调制信号α轴分量相加，得到总的转子电压调制信号α轴分量；
将所述正序转子电压调制信号β轴分量和负序转子电压调制信号β轴分量相加，得到总的转子电压调制信号β轴分量；
基于所述总的转子电压调制信号α轴分量和所述总的转子电压调制信号β轴分量，以及直流母线电压生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号；
其中，所述正序转子电压调制信号包括正序转子电压调制信号α轴分量和正序转子电压调制信号β轴分量；
所述负序转子电压调制信号包括负序转子电压调制信号α轴分量和负序转子电压调制信号β轴分量。
9.一种双馈风力发电机组的虚拟同步控制系统，其特征在于，包括：
生成指令模块，用于对采集的双馈发电机的定子电压三相交流信号和定子输出电流三相交流信号，经过改进型虚拟同步控制得到双馈发电机的定子电压指令和定子虚拟同步角频率指令；
正负序转差角度模块，用于对采集的双馈发电机的转子旋转角速度和所述定子虚拟同步角频率指令进行计算，得到双馈发电机的正序转差角度和负序转差角度；
生成模块，用于基于所述正序转差角度、所述负序转差角度和所述定子电压指令，进行正序控制和负序控制，生成双馈发电机转子侧变流器开关管的SVPWM控制信号；
所述生成指令模块，包括：
坐标变化子模块，用于对采集的定子电压三相交流信号和定子输出电流三相交流信号进行坐标变换，得到双馈发电机的定子电压dq分量和定子输出电流dq分量；
滤波子模块，用于将所述定子电压dq分量和所述定子输出电流dq分量分别经过陷波器，得到双馈发电机的正序定子电压dq分量和正序定子输出电流dq分量；
功率计算子模块，用于基于所述正序定子电压dq分量和所述正序定子输出电流dq分量，得到双馈发电机向电网输出的正序平均有功功率和正序平均无功功率；
生成指令子模块，用于基于双馈发电机给定的有功功率指令和无功功率指令，以及所述正序平均有功功率和所述正序平均无功功率，经过改进型虚拟同步发电机算法得到双馈发电机的定子电压指令和定子虚拟同步角频率指令；
所述改进型虚拟同步发电机算法，如下式所示：
Figure 899822DEST_PATH_IMAGE001
式中：U ref为双馈发电机的定子电压指令；E 0为双馈发电机的虚拟同步空载电压；k q 为无功环的常数下垂系数；k iq 为无功环的积分项下垂系数；s为拉普拉斯算子；Q ref为双馈发电机给定的无功功率指令；
Figure 613701DEST_PATH_IMAGE002
为正序平均无功功率；
Figure 675329DEST_PATH_IMAGE003
为定子虚拟同步角频率指令；T d为补偿项惯性时间常数；J为模拟同步机的虚拟转动惯量时间常数；
Figure 601696DEST_PATH_IMAGE004
为电网的同步角频率；k w 为有功下垂系数；P ref为双馈发电机给定的有功功率指令；
Figure 947227DEST_PATH_IMAGE005
为正序平均有功功率；D为模拟的阻尼系数。
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