[发明专利]一种风力发电系统及其同步控制方法

权利要求书

1.一种风力发电系统，其特征在于，包括双馈风力发电机、变流器系统、升压变压器和开关柜，所述双馈风力发电机定子侧输出端与所述开关柜第一输入端连接，所述变流器系统的输出端与所述开关柜第二输入端连接，所述双馈风力发电机转子侧输出端与所述变流器系统的输入端连接，所述开关柜的第一输出端与所述升压变压器的第一输入端连接，所述开关柜的第二输出端与所述升压变压器的第二输入端连接，所述升压变压器的输出端与电网连接。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电同步控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：利用虚拟同步转轴模拟同步发电机的机械运动方程以提供虚拟惯量与频率支撑；

步骤二：利用虚拟励磁环节通过模拟同步发电机的无功功率一电压下垂特性来产生虚拟励磁电；

步骤三：通过在转子控制电压中补偿合适的暂态分量。

3.根据权利要求2所述的一种风力发电同步控制方法，其特征在于，所述步骤一的控制方程为：

θ_r＝∫(ω_v,ω_r)dt＝∫ω_slipdt

式中,J_v为虚拟惯量；T_em和是分别为电磁转矩及其指令值；D_pv为虚拟阻尼系数；p为极对数；ω_v和ω_r分别为虚拟转轴和DFIG转子的电角速度；Δω_v为ω_v相对电网频率ω_slip的偏移量；θ_r为双馈风力发电机转子相对虚拟同步转轴的位置角。

4.根据权利要求2所述的一种风力发电同步控制方法，其特征在于，所述步骤二中，控制电压合成环节模拟同步发电机的励磁特性产生虚拟定子内电势e_0v，即

式中,M_fv为定子与虚拟励磁绕组互感最大值，i_fv为虚拟励磁电流；

当机端电压一定时，i_fv为恒定直流，转子控制电压指令仅含稳态分量即

5.根据权利要求3或4所述的一种风力发电同步控制方法，其特征在于，所述定子电压方程为：

式中,u_s和i_s分别为定子电压、电流矢量；χ_r为转子磁链矢量；R_s和L_sσ分别为定子电阻和漏感；L_r为转子自感；L_m为定转子互感；

令

则

式中，e_m为定子内电势；

转子电压方程为：

u_r＝jsω_vχ_r

式中，s为转差率。

6.根据权利要求2所述的一种风力发电同步控制方法，其特征在于，所述步骤三的补偿电压为：

式中，k_c为补偿系数；

控制电压指令值为：