CN110198050B - 一种不平衡电网下基于转矩-无功协同控制的dfig虚拟同步控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不平衡电网下基于转矩‑无功协同控制的DFIG虚拟同步控制方法，其在传统的DFIG虚拟同步控制方法的基础上，针对不平衡电网下的DFIG***存在的问题，采用在虚拟同步控制环节生成的控制电压的基础上加入交流补偿电压的方法，将电磁转矩以及无功功率作为控制对象并根据不同控制目标利用谐振器对其二倍频分量进行控制。本发明方法在无需改变虚拟同步控制的主体控制结构的前提下，就可以实现对DFIG的有效控制，实现平衡且正弦的定子电流、定子电流正弦且有功功率恒定、定子电流正弦且无功功率及电磁转矩同时恒定三种控制目标并可以根据电网的实时要求对控制目标进行灵活切换；本发明控制***无需锁相环对电网电压的频率进行实时监测。

Description

一种不平衡电网下基于转矩-无功协同控制的DFIG虚拟同步 控制方法

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种不平衡电网下基于转矩-无功协同控制的DFIG虚拟同步控制方法。

背景技术

现代风力发电***主要采用双馈感应发电机和永磁同步发电机两种机型，为提高发电效率，均采用变速恒频发电运行方式。其中，双馈感应发电机(DFIG)应用最多，技术最为成熟，是当前的主流机型。DFIG控制***结构如图1所示，DFIG可以在小容量变换器的基础上实现变速恒频控制，同时，可以实现有功、无功的解耦控制，这种功率控制的灵活性对电网非常有利。

随着风电，光伏等可再生能源发电在电力***中所占比例的不断提高，使电力***电力电子化特征明显。对于DFIG而言，传统的基于同步锁相环的矢量电流控制方式由于锁相环被动跟随电网频率，使风电***不具备惯性响应能力，随着风电渗透率的增高必然削弱电力***的惯性，恶化其频率动态，对***的安全稳定运行构成了重大威胁。为了提高电网的等效惯量，有学者提出将虚拟同步控制技术(VSG)应用到DFIG上，其有功-频率环通过模拟同步发电机的转子运动摇摆方程提升***的频率响应特性，无功-电压环模拟同步发电机的励磁过程进行无功调节。该种方式彻底颠覆了DFIG原有的控制结构，当电网频率发生扰动时，利用DFIG转子机械旋转动能为电网提供频率支撑，使双馈感应发电机具有一定的惯性特征。

由于需要应用虚拟同步控制的双馈风力发电机大多处于弱电网地区，因此不仅电网的频率会经常发生扰动，由于不平衡负荷等原因造成的三相电网电压不平衡的现象也时有发生，对于传统虚拟同步控制而言，由于其控制带宽不足(对有功功率以及无功功率的二倍频波动分量几乎没有控制作用)，因此必然导致DFIG定子电流畸变、有功/无功功率脉动、以及电磁转矩振荡等一系列问题，这将严重影响DFIG***向电网输送的电能质量与运行性能。因此，研究如何能够在不改变虚拟同步控制技术优良的频率响应特性的基础上，对DFIG在不平衡电网电压下进行有效的控制，使DFIG向电网输送的电能质量或自身运行性能得到改善，对于具有惯性特征的DFIG控制方法的进一步发展具有重要意义。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种不平衡电网下基于转矩-无功协同控制的DFIG虚拟同步控制方法。该方法能够在不改变虚拟同步控制方法优良的频率响应特性的基础上，实现不平衡电网电压条件下DFIG三相定子电流平衡且正弦、定子电流正弦且有功功率恒定、定子电流正弦且无功功率及电磁转矩同时恒定三种控制目标并可以根据电网的实时要求对控制目标进行灵活切换。

本发明所采用的技术方案如下：一种不平衡电网下基于转矩-无功协同控制的DFIG虚拟同步控制方法，包括如下步骤：

(1)采集DFIG的三相定子电压U_sabc、三相定子电流I_sabc及三相转子电流I_rabc，并通过光码盘检测并计算得到DFIG的转子电角频率ω_r和转子位置角θ_r；

(2)分别对采集得到的三相定子电压U_sabc、三相定子电流I_sabc及三相转子电流I_rabc进行Clark变换，对应得到静止α-β坐标系下的定子电压矢量U_sαβ、定子电流矢量I_sαβ及转子电流矢量I_rαβ；

(3)根据定子电压矢量U_sαβ、定子电流矢量I_sαβ及转子电流矢量I_rαβ计算出DFIG定子侧向电网输出的有功功率P_s、无功功率Q_s以及电磁转矩T_e；

(4)根据有功功率P_s和无功功率Q_s通过传统虚拟同步控制环节计算确定控制电压的幅值U_r及相位角θ_s；

(5)对定子电压矢量U_sαβ及定子电流矢量I_sαβ进行相序分离分别得到定子负序电压分量U_sα-、U_sβ–以及定子正序电流分量I_sα+、I_sβ+；

(6)利用定子负序电压分量U_sα-、U_sβ–以及定子正序电流分量I_sα+、I_sβ+分别计算不同控制目标下电磁转矩谐振环的参考值

以及无功功率谐振环的参考值

(7)根据电磁转矩谐振环的参考值

以及无功功率谐振环的参考值

对电磁转矩T_e以及无功功率Q_s分别进行谐振控制，并对应得到转子侧逆变器交流补偿电压矢量的d轴分量

和q轴分量

(8)对U_r与

相加后的结果及

利用虚拟同步控制产生的相位角θ_s进行反Park变换，得到当前控制周期下的转子侧逆变器调制电压参考矢量

最后利用SVPWM(空间矢量脉宽调制)算法构造出一组PWM信号对DFIG的机侧变换器进行控制。

进一步地，所述步骤(2)中根据以下算式对三相定子电压U_sabc、三相定子电流I_sabc及三相转子电流I_rabc进行Clark变换：

其中：U_sα和U_sβ分别对应定子电压矢量U_sαβ的α轴分量和β轴分量，I_sα和I_sβ分别对应定子电流矢量I_sαβ的α轴分量和β轴分量，I_rα和I_rβ分别对应转子电流矢量I_rαβ的α轴分量和β轴分量，U_sa、U_sb、U_sc分别为三相定子电压U_sabc对应A、B、C三相的相电压，I_sa、I_sb、I_sc分别为三相定子电流I_sabc对应A、B、C三相的相电流，I_ra、I_rb、I_rc分别为三相转子电流I_rabc对应A、B、C三相的相电流。

进一步地，所述步骤(3)中通过以下公式计算DFIG定子侧向电网输出的有功功率P_s、无功功率Q_s以及电磁转矩T_e：

其中：U_sα和U_sβ对应为定子电压矢量U_sαβ的α轴分量和β轴分量，I_sα和I_sβ对应为定子电流矢量I_sαβ的α轴分量和β轴分量，I_rα和I_rβ对应为转子电流矢量I_rαβ的α轴分量和β轴分量，n_p为DFIG的极对数，L_m为定、转子之间等效互感。

进一步地，所述步骤(4)中根据以下公式确定虚拟同步控制输出电压的幅值U_r和相位角θ_s：

θ_s(k+1)＝∫[ω_s(k+1)-ω_r(k)]dt

其中：U_r(k+1)和θ_s(k+1)分别为第k+1个控制周期中虚拟同步控制输出电压的幅值和相位角，ω_s(k)和ω_s(k+1)分别为第k个控制周期和第k+1个控制周期中DFIG的定子电角频率，ω_r(k)为第k个控制周期中DFIG的转子电角频率，P_s(k)和Q_s(k)分别为第k个控制周期中DFIG定子侧向电网输出的有功功率和无功功率瞬时值，P_ref和Q_ref分别为DFIG定子侧向电网输出的有功功率参考值和无功功率参考值，ω₁为电网电角频率，D和J分别为DFIG虚拟同步控制中设定的阻尼系数和虚拟转动惯量，K为设定的调节系数，t为时间且t＝kT，T为控制周期的大小，k为大于0的自然数。

进一步地，所述步骤(5)中根据以下公式计算定子负序电压分量U_sα-、U_sβ–以及定子正序电流分量I_sα+、I_sβ+：

其中：U_sα-、U_sβ–分别为定子负序电压分量的α轴分量和β轴分量，I_sα+、I _sβ+分别为定子正序电流分量的α轴分量和β轴分量，T₀为基波周期。

进一步地，所述步骤(6)中由以下公式计算电磁转矩谐振环的参考值

以及无功功率谐振环的参考值

当控制目标为三相定子电流平衡且正弦时：

当控制目标为定子电流正弦且有功功率恒定时：

当控制目标为定子电流正弦且无功功率及电磁转矩同时恒定时：

其中：

分别为电磁转矩谐振环的参考值以及无功功率谐振环的参考值，U_sα-、U_sβ–分别为定子负序电压分量的α轴分量和β轴分量，I_sα+、I_sβ+分别为定子正序电流分量的α轴分量和β轴分量，u、v为正整数，n_p为DFIG的极对数，ω₁为电网电角频率。

进一步地，所述步骤(7)中根据以下公式计算确定转子侧逆变器交流补偿电压矢量的d轴分量

和q轴分量

其中：T_SOGI(s)为谐振控制器的传递函数，

所述传递函数T_SOGI(s)的表达式如下：

其中：ω_c为谐振控制器的截止频率，k_r为谐振控制器的谐振系数，ω₀为谐振器的谐振频率，且ω₀＝4πf₁，f₁为电网频率，s为拉普拉斯算子。

进一步地，所述步骤(8)中根据以下算式对U_r与

之和以及

进行反Park变换：

其中：

和

分别为转子侧逆变器调制电压参考矢量

的α轴分量和β轴分量，

和

分别为转子侧逆变器交流补偿电压矢量的d轴分量和q轴分量，U_r和θ_s分别为虚拟同步控制输出电压的幅值和相位角。

本发明在传统的双馈感应发电机虚拟同步控制方法的基础上，针对不平衡电网下的双馈感应电机输出的定子电流不平衡、有功/无功功率脉动以及电磁转矩振荡的问题，采用在虚拟同步控制环节生成的转子侧逆变器参考电压的基础上加入转子侧逆变器交流补偿电压的方法，将电磁转矩以及无功功率作为控制对象根据不同的控制目标利用谐振器对其二倍频分量进行控制，进而提出了一种适用于不平衡电网的基于转矩-无功协同控制的DFIG虚拟同步控制方法。本发明方法在无需改变传统虚拟同步控制的主体控制结构的前提下，就可以实现对DFIG在不平衡电网下的有效控制，实现平衡且正弦的定子电流、定子电流正弦且有功功率恒定、定子电流正弦且无功功率及电磁转矩同时恒定三种控制目标并可以根据电网的实时要求对控制目标进行灵活切换；本发明控制***无需锁相环对电网电压的频率进行实时监测。

附图说明

图1为DFIG控制***的结构示意图。

图2为本发明控制方法的***实现原理示意图。

图3为本发明基于转矩-无功协同控制的DFIG虚拟同步控制***在电网电压单相跌落30％的不平衡电网下实现三相定子电流平衡且正弦这一控制目标时的稳态响应波形图以及A相定转子电流的谐波分析图；其中，U_sabc为三相定子电压，I_sabc为三相定子电流，I_rabc为三相转子电流，P_s为有功功率，Q_s为无功功率，T_e为电磁转矩。

图4为本发明基于转矩-无功协同控制的DFIG虚拟同步控制***在电网电压单相跌落30％的不平衡电网下实现定子电流正弦且有功功率恒定这一控制目标时的稳态响应波形图以及A相定转子电流的谐波分析图；其中，U_sabc为三相定子电压，I_sabc为三相定子电流，I_rabc为三相转子电流，P_s为有功功率，Q_s为无功功率，T_e为电磁转矩。

图5为本发明基于转矩-无功协同控制的DFIG虚拟同步控制***在电网电压单相跌落30％的不平衡电网下实现定子电流正弦且无功功率及电磁转矩同时恒定这一控制目标时的稳态响应波形图以及A相定转子电流的谐波分析图；其中，U_sabc为三相定子电压，I_sabc为三相定子电流，I_rabc为三相转子电流，P_s为有功功率，Q_s为无功功率，T_e为电磁转矩。

具体实施方式

为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明基于转矩-无功协同控制的DFIG虚拟同步控制的***实现如图2所示，***包括一台2MW的DFIG1、与DFIG转子绕组相连的电压源型变换器2、用于检测DFIG定子三相电压的电压传感器3、用于检测DFIG定子三相电流的电流霍尔传感器4、用于检测DFIG转子三相电流的电流霍尔传感器5、用于检测DFIG转子位置角的光码盘6、获取机组转速的微分器7以及实现DFIG输出有功、无功功率调节的控制回路。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获取定子两相静止坐标系中的定子电压、定子电流以及转子电流矢量信号的三相/两相静止坐标变换模块8、功率及转矩计算模块9；前向控制通道包括虚拟同步控制运算模块10、相序提取模块11、转矩-无功参考值计算模块12、谐振控制模块13、逆变器控制电压合成模块14、反Park坐标变换模块15、SVPWM信号产生模块16。

如图2所示，本发明基于转矩-无功协同控制的DFIG虚拟同步控制方法包括以下步骤：

(1)利用三个电压霍尔传感器3采集DFIG三相定子电压信号U_sabc，利用三相电流霍尔传感器4采集三相定子电流信号I_sabc，利用三相电流霍尔传感器5采集三相转子电流信号I_rabc；

(2)采用光码盘6检测DFIG的转子位置θ_r，再经过微分器7计算转子角频率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以及三相转子电流信号I_rabc经三相/两相静止坐标变换模块8，得到定子坐标系下的定子电压矢量U_sαβ、定子电流矢量I_sαβ以及转子电流矢量I_rαβ；以定子电压为例，从三相静止到二相静止坐标变换的表达式为：

(4)将采集得到的定子电压矢量U_sαβ、定子电流矢量I_sαβ以及转子电流矢量I_rαβ通过功率及转矩计算模块9计算定子侧输出的有功功率P_s、无功功率Q_s、以及DFIG电磁转矩T_e，计算公式为：

(5)将由功率及转矩计算模块9计算得到的有功功率P_s、无功功率Q_s和功率给定值P_ref、Q_ref输入虚拟同步控制运算模块10，得到三相转子电压的幅值U_r和转差电角度θ_s，其中，三相转子电压的幅值U_r在转子电压定向的同步旋转坐标系下即为转子侧逆变器电压参考值的d轴分量U_rd，而转子侧逆变器电压参考值q轴分量U_rq为0。三相转子电压的幅值U_r和转差电角度θ_s的计算表达式如下：

θ_s(k+1)＝∫[ω_s(k+1)-ω_r(k)]dt

由上式可知，根据当前控制周期的有功、无功功率信号P_s(k)、Q_s(k)和DFIG定子电角频率ω_s(k)所对应于各自参考值的误差信号，可以计算得到下一控制周期三相转子电压的幅值U_r(k+1)以及定子电角频率ω_s(k+1)，将ω_s(k+1)与由微分器7计算得到的当前控制周期的转子电角频率ω_r(k)相减可以得到下一控制周期所需要的转差角频率，对其进行积分即可得到转差电角度θ_s(k+1)。

(6)对由三相/两相静止坐标变换模块8得到的静止坐标系下的定子电压矢量U_sαβ以及定子电流矢量I_sαβ通过相序提取模块11得到定子负序电压分量U_sα-、U_sβ–以及定子正序电流分量I_sα+、I _sβ+，其具体计算公式如下：

(7)利用相序提取模块11得到定子负序电压分量U_sα-、U _sβ–以及定子正序电流分量I_sα+、I_sβ+通过转矩-无功参考值计算模块12分别计算不同控制目标下电磁转矩谐振环的参考值

以及无功功率谐振环的参考值

其具体计算公式如下：

当控制目标为三相定子电流平衡且正弦时：

当控制目标为定子电流正弦且有功功率恒定时：

当控制目标为定子电流正弦且无功功率及电磁转矩同时恒定时：

(8)根据转矩-无功参考值计算模块12计算得到的电磁转矩谐振环的参考值

以及无功功率谐振环的参考值

利用谐振控制模块13对功率及转矩计算模块9得到的电磁转矩T_e与无功功率Q_s分别进行谐振控制，输出得到转子侧逆变器交流补偿电压矢量的d轴分量

和q轴分量

其具体计算公式如下：

其中，二阶广义积分器的传递函数为：

(9)在转子电压定向的条件下，利用虚拟同步控制运算模块10输出的控制电压幅值U_r以及由谐振控制模块13得到的转子侧逆变器交流补偿电压矢量的d轴分量

和q轴分量

通过逆变器控制电压合成模块14得到同步旋转坐标系下最终的转子侧逆变器电压参考值

其具体计算公式如下：

(10)将逆变器控制电压合成模块14输出的同步旋转坐标系下最终的转子侧逆变器电压参考值

通过反Park坐标变换模块15变换到转子参考坐标系，得到转子坐标系下的转子侧逆变器电压参考值

反Park坐标变换计算公式为：

(11)将

的值作为SVPWM信号产生模块16的参考值，调制得到DFIG转子侧变换器的开关信号S_a、S_b、S_c；

(12)将得到的开关信号S_a、S_b、S_c经过驱动模块驱动开关器件，实现基于转矩-无功协同控制的DFIG虚拟同步控制。

参见图3，在本发明基于转矩-无功协同控制的DFIG虚拟同步控制方法下，本实施方式控制***在定子电压单相跌落30％的不平衡电网下，当控制目标为三相定子电流平衡且正弦时，DFIG定子电流总谐波含有率为0.90％，在误差允许的条件下，满足目标要求。

参见图4，在本发明基于转矩-无功协同控制的DFIG虚拟同步控制方法下，本实施方式控制***在定子电压单相跌落30％的不平衡电网下，当控制目标为定子电流正弦且有功功率恒定时，DFIG定子电流正弦、总谐波含有率为0.93％且DFIG有功功率恒定、无脉动，满足目标要求。

参见图5，在本发明基于转矩-无功协同控制的DFIG虚拟同步控制方法下，本实施方式控制***在定子电压单相跌落30％的不平衡电网下，当控制目标为定子电流正弦且无功功率及电磁转矩同时恒定时，DFIG定子电流正弦、总谐波含有率为0.86％且DFIG电磁转矩与无功功率同时恒定、无脉动，满足目标要求。

综上所述，本发明基于转矩-无功协同控制的DFIG虚拟同步控制方法在无需改变传统虚拟同步控制的控制结构的前提下，就可以实现对DFIG在不平衡电网下的有效控制，实现平衡且正弦的定子电流、定子电流正弦且有功功率恒定、定子电流正弦且无功功率及电磁转矩同时恒定三种控制目标；本发明控制***不需要锁相环对电网电压的频率进行实时监测。

上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种不平衡电网下基于转矩-无功协同控制的DFIG虚拟同步控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)采集DFIG的三相定子电压U_sabc、三相定子电流I_sabc及三相转子电流I_rabc，通过光码盘检测并计算得到DFIG的转子电角频率ω_r和转子位置角θ_r；

(2)分别对采集得到的三相定子电压U_sabc、三相定子电流I_sabc及三相转子电流I_rabc进行Clark变换，对应得到静止α-β坐标系下的定子电压矢量U_sαβ、定子电流矢量I_sαβ及转子电流矢量I_rαβ；

(3)根据定子电压矢量U_sαβ、定子电流矢量I_sαβ及转子电流矢量I_rαβ计算出DFIG定子侧向电网输出的有功功率P_s、无功功率Q_s以及电磁转矩T_e；

(4)根据有功功率P_s和无功功率Q_s通过虚拟同步控制环节计算确定控制电压的幅值U_r及相位角θ_s；

(5)对定子电压矢量U_sαβ及定子电流矢量I_sαβ进行相序分离分别得到定子负序电压分量U_sα-、U_sβ–以及定子正序电流分量I_sα+、I_sβ+；

(6)利用定子负序电压分量U_sα-、U_sβ–以及定子正序电流分量I_sα+、I_sβ+分别计算不同控制目标下电磁转矩谐振环的参考值

以及无功功率谐振环的参考值

所述电磁转矩谐振环的参考值

以及无功功率谐振环的参考值

的计算公式为：

当控制目标为三相定子电流平衡且正弦时：

当控制目标为定子电流正弦且有功功率恒定时：

当控制目标为定子电流正弦且无功功率及电磁转矩同时恒定时：

其中：

分别为电磁转矩谐振环的参考值以及无功功率谐振环的参考值，U_sα-、U_sβ–分别为定子负序电压分量的α轴分量和β轴分量，I_sα+、I_sβ+分别为定子正序电流分量的α轴分量和β轴分量，u、v为正整数，n_p为DFIG的极对数，ω₁为电网电角频率；

(7)根据电磁转矩谐振环的参考值

以及无功功率谐振环的参考值

对电磁转矩T_e以及无功功率Q_s分别进行谐振控制，并对应得到转子侧逆变器交流补偿电压矢量的d轴分量

和q轴分量

(8)对U_r与

之和以及

利用虚拟同步控制产生的相位角θ_s进行反Park变换，得到转子侧逆变器调制电压参考矢量

进而利用SVPWM算法构造出一组PWM信号以对DFIG的机侧变换器进行控制。

2.根据权利要求1所述的不平衡电网下基于转矩-无功协同控制的DFIG虚拟同步控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中根据以下算式对三相定子电压U_sabc、三相定子电流I_sabc及三相转子电流I_rabc进行Clark变换：

其中：U_sα和U_sβ分别对应定子电压矢量U_sαβ的α轴分量和β轴分量，I_sα和I_sβ分别对应定子电流矢量I_sαβ的α轴分量和β轴分量，I_rα和I_rβ分别对应转子电流矢量I_rαβ的α轴分量和β轴分量，U_sa、U_sb、U_sc分别为三相定子电压U_sabc对应A、B、C三相的相电压，I_sa、I_sb、I_sc分别为三相定子电流I_sabc对应A、B、C三相的相电流，I_ra、I_rb、I_rc分别为三相转子电流I_rabc对应A、B、C三相的相电流。

3.根据权利要求1所述的不平衡电网下基于转矩-无功协同控制的DFIG虚拟同步控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中通过以下公式计算DFIG定子侧向电网输出的有功功率P_s、无功功率Q_s以及电磁转矩T_e：

其中：U_sα和U_sβ对应为定子电压矢量U_sαβ的α轴分量和β轴分量，I_sα和I_sβ对应为定子电流矢量I_sαβ的α轴分量和β轴分量，I_rα和I_rβ对应为转子电流矢量I_rαβ的α轴分量和β轴分量，n_p为DFIG的极对数，L_m为定、转子之间等效互感。

4.根据权利要求1所述的不平衡电网下基于转矩-无功协同控制的DFIG虚拟同步控制方法，其特征在于：所述步骤(4)中根据以下公式确定虚拟同步控制输出电压的幅值U_r和相位角θ_s：

θ_s(k+1)＝∫[ω_s(k+1)-ω_r(k)]dt

其中：U_r(k+1)和θ_s(k+1)分别为第k+1个控制周期中虚拟同步控制输出电压的幅值和相位角，ω_s(k)和ω_s(k+1)分别为第k个控制周期和第k+1个控制周期中DFIG的定子电角频率，ω_r(k)为第k个控制周期中DFIG的转子电角频率，P_s(k)和Q_s(k)分别为第k个控制周期中DFIG定子侧向电网输出的有功功率和无功功率瞬时值，P_ref和Q_ref分别为DFIG定子侧向电网输出的有功功率参考值和无功功率参考值，ω₁为电网电角频率，D和J分别为DFIG虚拟同步控制中设定的阻尼系数和虚拟转动惯量，K为设定的调节系数，t为时间且t＝kT，T为控制周期的大小，k为大于0的自然数。

5.根据权利要求1所述的不平衡电网下基于转矩-无功协同控制的DFIG虚拟同步控制方法，其特征在于：所述步骤(5)中根据以下公式计算定子负序电压分量U_sα-、U_sβ–以及定子正序电流分量I_sα+、I_sβ+：

其中：U_sα-、U_sβ–分别为定子负序电压分量的α轴分量和β轴分量，I_sα+、I_sβ+分别为定子正序电流分量的α轴分量和β轴分量，U_sα和U_sβ对应为定子电压矢量U_sαβ的α轴分量和β轴分量，I_sα和I_sβ对应为定子电流矢量I_sαβ的α轴分量和β轴分量，T₀为基波周期。

6.根据权利要求1所述的不平衡电网下基于转矩-无功协同控制的DFIG虚拟同步控制方法，其特征在于：所述步骤(7)中根据以下公式计算确定转子侧逆变器交流补偿电压矢量的d轴分量

和q轴分量

其中：T_SOGI(s)为谐振控制器的传递函数。

7.根据权利要求6所述的不平衡电网下基于转矩-无功协同控制的DFIG虚拟同步控制方法，其特征在于：所述传递函数T_SOGI(s)的表达式如下：

其中：ω_c为谐振控制器的截止频率，k_r为谐振控制器的谐振系数，ω₀为谐振器的谐振频率，且ω₀＝4πf₁，f₁为电网频率，s为拉普拉斯算子。

8.根据权利要求1所述的不平衡电网下基于转矩-无功协同控制的DFIG虚拟同步控制方法，其特征在于：所述步骤(8)中根据以下算式对U_r与

之和以及

进行反Park变换：

其中：

和

分别为转子侧逆变器调制电压参考矢量

的α轴分量和β轴分量，

和

分别为转子侧逆变器交流补偿电压矢量的d轴分量和q轴分量，U_r和θ_s分别为虚拟同步控制输出电压的幅值和相位角。

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