双馈风力发电机系统电机侧变流器控制方法、模块及装置与流程

1.本发明涉及双馈风力发电机系统技术领域，尤其涉及一种双馈风力发电机系统电机侧变流器控制方法、模块及装置。


背景技术：

2.随着新能源发电设备电网渗透率的逐步扩大，使得电网逐步表现出高阻抗、低惯量、弱阻尼及低短路比的弱电网特征。双馈风力发电系统如图1所示，其定子绕组直接与电网相连，转子绕组通过变流器与电网连接，转子绕组电源的频率、电压、幅值和相位按运行要求由变频器自动调节，机组可以在不同的转速下实现恒频发电，满足用电负载和并网的要求。由于采用了交流励磁，发电机和电力系统构成了“柔性连接”，即可以根据电网电压、电流和发电机的转速来调节励磁电流，精确的调节发电机输出电流，使其能满足要求。
3.双馈风力发电机系统的性能主要取决于机侧变流器的控制性能，目前针对于机侧变流器的控制，通常是采用基于定子电压定向的矢量控制策略，即为电流源型的控制方式。电流源型的控制方式如图2所示，其中i
rd*
为转子d轴参考电流、i
rq*
为转子q轴参考电流、θs为电网锁相角度，定子电压定向采用锁相环，将同步旋转坐标系的轴与定子的电压矢量重合，顺时针旋转的方向为轴方向，并且内坐标系与电压矢量以相同的速度旋转。上述电流源型的控制策略，由于需要依赖于锁相环与电网保持同步，因而当电网出现扰动时，会通过锁相环影响定子电压电流的输出，从而影响系统的稳定性。在实际运行过程中，当前新能源发电占比高的电网就曾多次发生出由于次同步振荡导致的变流器脱网问题，而上述电流源型的控制方式由于不具备对于电网的主动频率及电压支撑的能力，因而对于电网及电流器自身的稳定运行造成了很大的风险。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种实现方法简单、稳定可靠性强、且具备频率支撑特性，同时能够快速响应的双馈风力发电机系统电机侧变流器控制方法、模块及装置。
5.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
6.一种双馈风力发电机系统电机侧变流器控制方法，该方法包括：当对电机侧的变流器控制时，对于除用于控制电机d轴的控制量以外的控制量，采用电压源型并网逆变控制方式产生，所述用于控制电机d轴的控制量中对转子电压d轴的控制量按照电流源型控制方式产生，以形成电压源型与电流源型融合的控制方式控制所述电机侧的变流器。
7.进一步的，所述电压源型并网逆变控制方式中，控制外环采用虚拟同步控制以模拟同步电机的电机特性，得到定子侧角度参考信号。
8.进一步的，所述虚拟同步控制中，只进行有功的虚拟同步控制，不进行无功的下垂控制。
9.进一步的，所述虚拟同步控制时，先根据网压u
abc
和定子电流i
abc
计算得到当前的
有功功率pe，根据所述有功功率pe通过预先配置的虚拟同步控制器得到定子侧角度参考θs，所述虚拟同步控制器中只进行有功的虚拟同步控制，不进行无功的下垂控制。
10.进一步的，所述电压源型并网逆变控制方式中，所述控制外环采用虚拟同步控制后，还包括根据网压信号、转子电流信号以及所述虚拟同步控制得到的定子侧角度参考信号，得网压dq轴与转子电流dq轴的控制分量。
11.进一步的，根据所述网压信号以及所述定子侧角度参考信号，经过3s/2r变换得到所述网压dq轴的控制分量，根据所述转子电流信号以及所述定子侧角度参考信号，经过3s/2r变换得到所述转子电流dq轴的控制分量。
12.进一步的，所述电压源型并网逆变控制方式中，在控制内环按照电流源型控制方式产生所述对转子电压d轴的控制量，包括：将d轴电流参数i
rd*
和d轴电流反馈参数i
rd
进行pi控制，得到所述转子电压d轴的控制量。
13.进一步的，所述电压源型并网逆变控制方式中，在控制内环根据网压q轴的控制分量、转子电流q轴的控制分量以及q轴电压反馈信号，控制产生转子电流q轴的控制量。
14.进一步的，所述控制产生转子电流q轴的控制量包括：将q轴电压参考信号u
rq*
与q轴电压反馈信号u
rq
进行pi控制，得到电流参考信号，将得到的所述电流参考信号加入电流前馈信号i
rq*
后进行电流pi控制，得到所述转子电流q轴的控制量。
15.进一步的，所述电压源型并网逆变控制方式中，在控制内环产生所述对转子电压d轴的控制量、转子电流q轴的控制量后，还包括将所述对转子电压d轴的控制量、转子电流q轴的控制量经过变换得到电压参考值，根据所述电压参考值驱动逆变器，产生转子电流值输出给转子以完成闭环控制。
16.一种双馈风力发电机系统电机侧变流器控制方法，步骤包括：
17.按照上述控制方法控制电机侧变流器；
18.当判断到电网发生低电压穿越时，切换采用电流源型的控制方式控制电机侧变流器。
19.进一步的，具体当电机启动时，先采用电流源型的控制方式控制电机侧变流器；
20.当判断到电机进入预设工况时，控制切换按照上述的控制方法控制电机侧变流器。
21.进一步的，还包括当判断到电网从低电压穿越恢复到正常状态时，切换回按照上述控制方法控制电机侧变流器。
22.进一步的，还包括当判断到电网发生低电压穿越且不能恢复时，判定当前处于故障态，控制发送对应的预设报警信息。
23.进一步的，一种双馈风力发电机系统电机侧变流器控制模块，包括控制外环、控制内环，所述控制外环包括用于采用虚拟同步控制以模拟同步电机的转动惯性及频率下垂特性的虚拟同步单元，所述控制内环包括相互连接的dq轴控制量产生单元以及变换单元，所述dq轴控制量产生单元对采用电压源型并网逆变控制方式产生q轴控制量，按照电流源型控制方式产生对转子电压d轴的控制量，经过变换单元产生电压参考值输出。
24.进一步的，所述虚拟同步单元为只进行有功的虚拟同步控制、不进行无功的下垂控制的虚拟同步控制器，用于根据所述有功功率pe通过预先配置的虚拟同步控制器得到定子侧角度参考θs。
25.进一步的，所述dq轴控制量产生单元包括：
26.3s/2r子单元，用于根据所述网压信号以及所述定子侧角度参考信号，经过3s/2r变换得到网压dq轴的控制分量，以及根据所述转子电流信号以及所述定子侧角度参考信号，经过3s/2r变换得到转子电流dq轴的控制分量；
27.q轴控制量产生子单元，用于将q轴电压参考信号u
rq*
与q轴电压反馈信号u
rq
进行pi控制，得到电流参考信号，将得到的所述电流参考信号加入电流前馈信号i
rq*
后进行电流pi控制，得到转子电流q轴的控制量；
28.d轴控制量产生子单元，用于将d轴电流参数i
rd*
和d轴电流反馈参数i
rd
进行pi控制，得到转子电压d轴的控制量。进一步的，还包括与所述变换单元连接的所述pwm单元，用于根据所述电压参考值产生驱动信号，以驱动逆变器单元产生转子电流值输出给转子。
29.一种双馈风力发电机系统电机侧变流器控制模块，包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序以执行如上述方法。
30.一种双馈风力发电机系统电机侧变流器控制装置，包括：
31.采用如上述种双馈风力发电机系统电机侧变流器控制模块；
32.第二控制模块，用于采用电流源型的控制方式控制电机侧变流器；
33.切换控制模块，用于控制切换启动所述第一控制模块或者第二控制模块对电机侧变流器进行控制。
34.进一步的，所述第二控制模块为带有锁相环的电流源型控制器，由所述锁相环控制产生定子侧角度参考信号，提供给所述电流源型控制器。
35.进一步的，所述切换控制模块当判断到电机进入预设工况和/或电网发生低压穿越时，控制启动所述第一控制模块。
36.进一步的，所述切换控制模块的输出端还设置有pwm模块，用于根据所述第一控制模块、第二控制模块产生的电压参考值产生驱动信号，以驱动逆变器单元产生转子电流值输出给转子。
37.与现有技术相比，本发明的优点在于：
38.1、本发明通过主体采用电压源型的控制方式去掉锁相环，实现机侧变流器的控制，能够很好的适应高阻抗、低惯量、弱阻尼及低短路比的弱电网需求，主动提供频率及电压支撑，有效提高并网逆变器的稳定性，同时在控制产生电机d轴的控制量时采用电流源型控制方式，形成电压源型与电流源型融合的控制方式控制电机侧的变流器，使得能够充分发挥电压源型并网逆变控制方式与电流源型控制方式的优势，能够在确保稳定可靠性的同时，提高有功无功的响应速度。
39.2、本发明通过对机侧变流器采用电压源控制方式的基础上，结合电流源控制方式，在d轴电压环中直接采用电流源控制，进一步在q轴电流环中加入电流前馈，使得可以快速响应系统有功功率需求，进一步提高系统的响应速度。
40.3、本发明进一步通过先按照电压源型控制方法控制电机侧变流器，当判断到电网发生低电压穿越时，切换采用电流源型的控制方式控制电机侧变流器，能够确保在低穿状态下机侧变流器的控制性能，从而保证变流器在各状态下均能达到最优控制性能。
附图说明
41.图1是双馈风力发电系统的结构原理示意图。
42.图2是电流源型的控制方式的实现原理示意图。
43.图3是本发明实施例1双馈风力发电机系统电机侧变流器控制方法的实现原理示意图。
44.图4是本发明实施例1中虚拟同步控制的实现流程示意图。
45.图5是本发明实施例1中虚拟同步控制器的结构原理示意图。
46.图6是本发明实施例1中外环产生dq轴控制分量的结构原理示意图。
47.图7是本发明实施例1中内环dq轴控制的结构原理示意图。
48.图8是本发明实施例1中内环控制svpwm的结构原理示意图。
49.图9是本发明实施例2、3中双馈风力发电机系统电机侧变流器控制方法的实现原理示意图。
50.图10是本发明实施例2、3中实现双馈风力发电机系统电机侧变流器控制的详细流程示意图。
具体实施方式
51.以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
52.实施例1：
53.如图3所示，本实施例双馈风力发电机系统电机侧变流器控制方法，该方法包括：当对电机侧的变流器控制时，对于除用于控制电机d轴的控制量以外的控制量，采用电压源型并网逆变控制方式产生，用于控制电机d轴的控制量中对转子电压d轴的控制量按照电流源型控制方式产生，以形成电压源型与电流源型融合的控制方式控制电机侧的变流器。
54.电压型并网逆变方式是通过在并网逆变控制中取消掉pll锁相环，而采取自同步的方式，同时模拟同步电机的特性，主动提供频率及电压支撑。本实施例通过主体采用电压源型的控制方式去掉锁相环，实现机侧变流器的控制，能够很好的适应高阻抗、低惯量、弱阻尼及低短路比的弱电网需求，基于自同步方式能够模拟同步电机的特性主动提供频率及电压支撑，有效提高并网逆变器的稳定性；同时在控制产生电机d轴的控制量时采用电流源型控制方式，形成电压源型与电流源型融合的控制方式控制电机侧的变流器，使得能够充分发挥电压源型并网逆变控制方式与电流源型控制方式的优势，能够在确保稳定可靠性的同时，还能够提高有功无功的响应速度，使得快速响应系统有功功率需求，从而有效提升双馈风电变流器的机侧控制性能，实现弱电网的优化。
55.本实施例中，电压源型并网逆变控制方式中，控制外环具体采用虚拟同步控制以模拟同步电机的电机特性(转动惯性及频率下垂特性等)，得到定子侧角度参考信号。通过采用虚拟同步控制方式模拟实际同步发电机的电气特性，能够使得并网逆变器具备主动调频调压的能力。
56.如图4所示，本实施例虚拟同步控制时，先根据网压u
abc
和定子电流i
abc
计算得到当前的有功功率pe，根据有功功率pe通过预先配置的虚拟同步控制器得到定子侧角度参考θs，其中虚拟同步控制器中只进行有功的虚拟同步控制，不进行无功的下垂控制。
57.本实施例采用的虚拟同步控制器如图5所示，其中k
ω
为频率调整系数，j为虚拟转动惯量，d虚拟阻尼系数，p
ref
为有功参考，ω0为频率参考，pe为有功反馈，通过上述虚拟同步控制器，可以模拟同步电机转动惯性及频率下垂特性，同时由于只进行有功的虚拟同步控制，不进行无功的下垂控制，可以进一步提高系统对于无功的响应速度。
58.可以理解的是，虚拟同步控制的具体实现结构当然也可以根据实际需求采用其他的结构。
59.本实施例电压源型并网逆变控制方式中，外环采用虚拟同步控制后，还包括根据网压信号、转子电流信号以及虚拟同步控制得到的定子侧角度参考信号，得网压dq轴与转子电流dq轴的控制分量。本实施例具体根据网压信号以及定子侧角度参考信号，经过3s/2r变换得到网压dq轴的控制分量，根据转子电流信号以及定子侧角度参考信号，经过3s/2r变换得到转子电流dq轴的控制分量。如图6所示，具体使用定子侧角度参考θs以及采样三相网压u
abc
转子三相电流以及转子角度θr，通过3s/2r变换得到网压dq轴分量u
sd
、u
sq
以及转子电流dq轴分量i
rd
、i
rq
。
60.本实施例电压源型并网逆变控制方式中，在控制内环按照电流源型控制方式产生对转子电压d轴的控制量，如图3所示，具体包括：将d轴电流参数i
rd*
和d轴电流反馈参数i
rd
进行pi控制，得到转子电压d轴的控制量。通过对机侧变流器采用电压源控制方式的基础上，d轴电压环中直接采用电流源控制方式，可以发挥电流源控制方式的优势，提高系统的有功功率响应速度。
61.本实施例电压源型并网逆变控制方式中，在控制内环还包括根据网压q轴的控制分量、转子电流q轴的控制分量以及q轴电压反馈信号，控制产生转子电流q轴的控制量。本实施例通过对机侧变流器采用电压源控制方式的基础上，在q轴电流环中加入电流前馈irq*，可以发挥电流源控制方式的优势，使得可以快速响应系统有功功率需求，进一步提高系统的响应速度。
62.本实施例中，控制产生转子电流q轴的控制量包括：将q轴电压参考信号u
rq*
与q轴电压反馈信号u
rq
进行pi控制，得到电流参考信号，将得到的电流参考信号加入电流前馈信号i
rq*
后进行电流pi控制，得到转子电流q轴的控制量。
63.如图7所示，本实施例对于d轴控制，具体直接由d轴电流参数i
rd*
和d轴电流反馈i
rd
进行pi控制，得到转子电压d轴控制量u
rd*
；对于q轴控制，具体将q轴电压参考u
rq*
设定为0，将q轴电压参考u
rq*
与q轴电压反馈u
rq
进行pi后得到电流参考信号，将电流参考信号加入电流前馈i
rq*
后进行电流pi调试控制得到q轴控制量u
rq*
；最后通过2r/3s变换得到电压参考值u
abc*
。
64.本实施例在控制内环采用电压电流双闭环控制方式，通过对于d轴控制直接采用电流源型的控制方式，同时对于q轴控制加入电流前馈控制，能够充分融合电压流源型和电压源型的优点，在确保稳定可靠性的同时，提升有功功率响应速度，使得在具备电压源型频率支撑特性的同时，也能够具备电流源型的快速有功无功响应能力。
65.可以理解的是，上述控制内环中d轴控制、q轴控制、pwm控制等当然还可以根据实际需求采用其他的控制方式。
66.本实施例电压源型并网逆变控制方式中，在控制内环产生对转子电压d轴的控制量、转子电流q轴的控制量后，还包括将对转子电压d轴的控制量、转子电流q轴的控制量经
过变换得到电压参考值，根据电压参考值驱动三相逆变器，产生转子电流值输出给转子以完成闭环控制。如图8所示，本实施例具体利用电压参考值uabc*采用svpwm的方式驱动三相逆变器，完成闭环控制。
67.本实施例利用上述双馈风力发电机系统电机侧变流器控制方法实现控制的详细流程为：
68.第一步：利用网压u
abc
和定子电流i
abc
计算得到当前的有功功率pe，进而通过虚拟同步计算得到定子侧角度参考θs。
69.第二步：使用定子侧角度参考θs以及采样三相网压u
abc
转子三相电流以及转子角度θr，通过3s/2r变换得到网压dq轴分量u
sd
、u
sq
以及转子电流dq轴分量i
rd
、i
rq
。
70.第三步：在控制内环中，对于d轴控制，直接由d轴电流参数i
rd*
和d轴电流反馈i
rd
做pi控制，得到转子电压d轴控制量u
rd*
；对于q轴控制，q轴电压参考u
rq*
设定为0，并与q轴电压反馈u
rq
进行pi控制后得到电流参考信号，将电流参考信号加入电流前馈i
rq*
后进行电流pi调试控制得到q轴控制量u
rq*
；最后通过2r/3s变换得到电压参考值u
abc*
。
71.第四步：利用u
abc
*采用svpwm的方式驱动三相逆变器，产生转子电流值i
abc
，完成闭环控制。
72.本实施例还提供双馈风力发电机系统电机侧变流器控制模块，如图3所示，包括控制外环、控制内环，控制外环包括用于采用虚拟同步控制以模拟同步电机的转动惯性及频率下垂特性的虚拟同步单元，控制内环包括依次连接的dq轴控制量产生单元、变换单元、pwm单元以及逆变器单元，dq轴控制量接入dq轴电流电压参数，经过变换单元产生电压参考值输出给pwm单元，pwm单元根据所述电压参考值驱动逆变器单元，产生转子电流值输出给转子以完成闭环控制。
73.本实施例中虚拟同步单元如图4所示，具体包括功率计算子单元以及虚拟同步控制器，其中虚拟同步控制器如图5所示。
74.本实施例中，控制外环还包括2个3s/2r变换单元，用于分别接入定子侧角度参考θs以及采样三相网压u
abc
转子三相电流以及转子角度θr，通过3s/2r变换得到网压dq轴分量u
sd
、u
sq
以及转子电流dq轴分量i
rd
、i
rq
，如图6所示。
75.本实施例中，控制内环中dq轴控制量产生单元如图7所示，包括三个乘法器、两个pi控制器以及一个/2r3s变换子单元，对于d轴的控制，直接由d轴电流参数i
rd*
和d轴电流反馈i
rd
进行pi控制，得到转子电压d轴控制量u
rd*
；对于q轴控制，具体将q轴电压参考u
rq*
设定为0，将q轴电压参考u
rq*
与q轴电压反馈u
rq
进行pi后得到电流参考信号，将电流参考信号加入电流前馈i
rq*
后进行电流pi调试控制得到q轴控制量u
rq*
，最后通过2r/3s变换得到电压参考值u
abc*
。
76.本实施例中，控制内环中pwm单元具体为svpwm(空间矢量脉冲调制)，如图8所示，利用uabc*采用svpwm的方式驱动三相逆变器，完成闭环控制。
77.本实施例双馈风力发电机系统电机侧变流器控制装置与上述双馈风力发电机系统电机侧变流器控制方法对应，在此不再一一赘述。
78.在另一实施例中，本发明双馈风力发电机系统电机侧变流器控制模块还可以为：包括处理器以及存储器，存储器用于存储计算机程序，处理器用于执行计算机程序，处理器用于执行计算机程序以执行上述双馈风力发电机系统电机侧变流器控制方法。
79.如图3所示，本实施例双馈风力发电机系统电机侧变流器控制模块，包括控制外环、控制内环，控制外环包括用于采用虚拟同步控制以模拟同步电机的转动惯性及频率下垂特性的虚拟同步单元，控制内环包括相互连接的dq轴控制量产生单元以及变换单元，dq轴控制量产生单元对采用电压源型并网逆变控制方式产生q轴控制量，按照电流源型控制方式产生对转子电压d轴的控制量，经过变换单元产生电压参考值输出。
80.本实施例中，虚拟同步单元为只进行有功的虚拟同步控制、不进行无功的下垂控制的虚拟同步控制器，用于根据有功功率pe通过预先配置的虚拟同步控制器得到定子侧角度参考θs。虚拟同步控制器具体结构如图5所示。
81.本实施例中，dq轴控制量产生单元包括：
82.3s/2r子单元，用于根据网压信号以及定子侧角度参考信号，经过3s/2r变换得到网压dq轴的控制分量，以及根据转子电流信号以及所述定子侧角度参考信号，经过3s/2r变换得到转子电流dq轴的控制分量；
83.q轴控制量产生子单元，用于将q轴电压参考信号u
rq*
与q轴电压反馈信号u
rq
进行pi控制，得到电流参考信号，将得到的所述电流参考信号加入电流前馈信号i
rq*
后进行电流pi控制，得到转子电流q轴的控制量；
84.d轴控制量产生子单元，用于将d轴电流参数i
rd*
和d轴电流反馈参数i
rd
进行pi控制，得到转子电压d轴的控制量。
85.如图3所示，本实施例中3s/2r子单元包括两个3s/2r变换器，一个用于根据网压信号以及定子侧角度参考信号，经过3s/2r变换得到网压dq轴的控制分量u
sd
、u
sq
，一个用于根据转子电流信号以及所述定子侧角度参考信号，经过3s/2r变换得到转子电流dq轴的控制分量i
rd
、i
rq
。d轴控制量产生子单元包括一个pi控制器，直接由d轴电流参数i
rd*
和d轴电流反馈i
rd
进行pi控制，得到转子电压d轴控制量u
rd*
；q轴控制量产生子单元包括两个pi控制器，将q轴电压参考u
rq*
设定为0，将q轴电压参考u
rq*
与q轴电压反馈u
rq
进行pi后得到电流参考信号，将电流参考信号加入电流前馈i
rq*
后进行电流pi调试控制得到q轴控制量u
rq
。变换单元具体为2r/3s变换器，通过2r/3s变换得到电压参考值u
abc*
。
86.本实施例中，还包括与变换单元连接的pwm单元，用于根据电压参考值产生驱动信号，以驱动逆变器单元产生转子电流值输出给转子。pwm单元具体为svpwm控制器，利用uabc*采用svpwm的方式驱动三相逆变器，完成闭环控制。
87.本实施例双馈风力发电机系统电机侧变流器控制模块与上述双馈风力发电机系统电机侧变流器控制方法对应，在此不再一一赘述。
88.实施例2：
89.本实施例双馈风力发电机系统电机侧变流器控制方法的步骤包括：
90.按照实施例1中的电压源型控制方法控制电机侧变流器；
91.当判断到电网发生低电压穿越时，切换采用电流源型的控制方式控制电机侧变流器。
92.采用实施例1中的电压源型控制方式能够满足系统的稳定运行，但是当电网低穿时，会存在不具备故障电流抑制能力的问题，即在低穿状态下实施例1中控制方式并不能达到最优的控制性能。如图9所示，本实施例通过实时监测网压状态，先按照实施例1中的电压源型控制方法控制电机侧变流器，当判断到电网发生低电压穿越时，切换采用电流源型的
控制方式控制电机侧变流器，使得在低穿状态下仍然能够达到最优的控制性能，当网压恢复后再切回实施例1中的控制方式。
93.考虑到采用带锁相环的电流源型的控制方式能够减少电网电流冲击，本实施例中当电机启动时，先采用电流源型的控制方式控制电机侧变流器；当判断到电机进入预设工况时，控制切换按照如实施例1中电压源型控制方法控制电机侧变流器。进一步的，还包括当判断到电网从低电压穿越恢复到正常状态时，切换回按照电流源型的控制方式控制电机侧变流器。
94.在具体应用实施例中，如图10所示，本实施例双馈风力发电机系统电机侧变流器控制方法的详细流程为：
95.步骤s01.当电机启动时，先采用如实施例1中电流源型的控制方式控制电机侧变流器；
96.步骤s02.当判断到电机进入预设工况时，控制切换按照实施例1中电压源型的控制方法控制电机侧变流器；
97.步骤s03.当判断到电网发生低电压穿越时，切换采用电流源型的控制方式控制电机侧变流器；
98.步骤s04.当判断到电网从低电压穿越恢复到正常状态时，切换回按照实施例1中电压源型的控制方法控制电机侧变流器。
99.上述通过在双馈电机启机并网时，先采用电流源型的控制方式控制电机侧变流器，减少电网电流冲击，当电机达到预设工况(如稳定输出)时则控制切换进入实施例1中电压源型的控制方法，保证系统的稳定可靠运行，同时提高响应速度，当判断到电网发生低电压穿越时，切换采用电流源型的控制方式控制电机侧变流器，当判断到电网从低电压穿越恢复到正常状态时，切换回按照实施例1中电压源型的控制方式控制电机侧变流器，使得能够在全工况范围内实现最优的控制，确保机侧电流强度在全工况下保持最佳控制性能。
100.如果电网发生低电压穿越且不能恢复时，表明当前处于故障状态，需要进行故障，还包括当判断到电网发生低电压穿越且不能恢复时，判定当前处于故障态，控制发送对应的预设报警信息，以提示及时进行故障处理，如报警的同时停机，确保发电机系统运行安全。
101.本实施例中还提供双馈风力发电机系统电机侧变流器控制装置，包括：
102.第一控制模块，采用实施例1中双馈风力发电机系统电机侧变流器控制模块，用于按照实施例1中电压源型的控制方法控制电机侧变流器；
103.第二控制模块，用于采用电流源型的控制方式控制电机侧变流器；
104.切换控制模块，用于控制切换启动第一控制模块或者第二控制模块对电机侧变流器进行控制。
105.本实施例中，第一控制模块包括控制外环、控制内环，控制外环包括用于采用虚拟同步控制以模拟同步电机的转动惯性及频率下垂特性的虚拟同步单元，控制内环包括相互连接的dq轴控制量产生单元以及变换单元，dq轴控制量产生单元对采用电压源型并网逆变控制方式产生q轴控制量，按照电流源型控制方式产生对转子电压d轴的控制量，经过变换单元产生电压参考值输出。第一控制模块的具体结构参见图3。
106.本实施例中，虚拟同步单元为只进行有功的虚拟同步控制、不进行无功的下垂控
制的虚拟同步控制器，用于根据有功功率pe通过预先配置的虚拟同步控制器得到定子侧角度参考θs。虚拟同步控制器具体结构如图5所示。
107.本实施例中，dq轴控制量产生单元包括：
108.3s/2r子单元，用于根据网压信号以及定子侧角度参考信号，经过3s/2r变换得到网压dq轴的控制分量，以及根据转子电流信号以及所述定子侧角度参考信号，经过3s/2r变换得到转子电流dq轴的控制分量；
109.q轴控制量产生子单元，用于将q轴电压参考信号u
rq*
与q轴电压反馈信号u
rq
进行pi控制，得到电流参考信号，将得到的所述电流参考信号加入电流前馈信号i
rq*
后进行电流pi控制，得到转子电流q轴的控制量；
110.d轴控制量产生子单元，用于将d轴电流参数i
rd*
和d轴电流反馈参数i
rd
进行pi控制，得到转子电压d轴的控制量。
111.如图3所示，本实施例中3s/2r子单元包括两个3s/2r变换器，一个用于根据网压信号以及定子侧角度参考信号，经过3s/2r变换得到网压dq轴的控制分量u
sd
、u
sq
，一个用于根据转子电流信号以及所述定子侧角度参考信号，经过3s/2r变换得到转子电流dq轴的控制分量i
rd
、i
rq
。d轴控制量产生子单元包括一个pi控制器，直接由d轴电流参数i
rd*
和d轴电流反馈i
rd
进行pi控制，得到转子电压d轴控制量u
rd*
；q轴控制量产生子单元包括两个pi控制器，将q轴电压参考u
rq*
设定为0，将q轴电压参考u
rq*
与q轴电压反馈u
rq
进行pi后得到电流参考信号，将电流参考信号加入电流前馈i
rq*
后进行电流pi调试控制得到q轴控制量u
rq
。变换单元具体为2r/3s变换器，通过2r/3s变换得到电压参考值u
abc*
。
112.本实施例中，第二控制模块为带有锁相环的电流源型控制器，由锁相环控制产生定子侧角度参考信号，提供给电流源型控制器，以实现电流源型控制。
113.本实施例中，切换控制模块当判断到电机进入预设工况和/或电网发生低压穿越时，控制启动第一控制模块，包括控制当电机启动时，控制启动第一控制模块，以按照实施例1中电压源型控制方法控制电机侧变流器；当判断到电网发生低电压穿越时，切换控制启动第二控制模块，以切换采用电流源型的控制方式控制电机侧变流器，当判断到电网发生低电压穿越且不能恢复时，判定处于故障态，控制发出对应的预设报警信息，切换控制模块的控制策略具体如10所示。
114.如图9所示，本实施例中切换控制模块的输出端还设置有pwm模块，用于根据第一控制模块、第二控制模块产生的电压参考值u
abc*
产生驱动信号，以驱动逆变器单元产生转子电流值输出给转子。
115.本实施例双馈风力发电机系统电机侧变流器控制装置与上述双馈风力发电机系统电机侧变流器控制方法对应，切换控制模块与上述切换控制步骤对应，在此不再一一赘述。
116.上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。