本发明提供了一种基于移频相量的VSG控制方法和系统，包括：判断电网是否发生故障或频率扰动；若是，则给风机下发触发指令，输出电磁暂态信号的模域分解包络值和电磁暂态信号瞬时值，并进行故障穿越或一次调频，包括：确定控制目标；基于控制目标，通过正、反转同步旋转坐标系的双dq正负序电流PI控制策略生成电流期望值；生成VSG移频相量模型正负序电流控制环；把abc相电压电流通过dq变换，通过移频向量计算得到正负序电压移频相量模型；若否，则输出电磁暂态信号的模域分解包络值，根据电网调度需求，快速为每台风机分配功率指令，并捕捉mS级的故障、扰动、低高电压穿越现象及机电和电磁的混合故障，在保证计算精度的同时提高计算速度。
1.一种基于移频相量的VSG控制方法，其特征在于，包括：
若是，则给风机下发触发指令，由风机主控制器输出电磁暂态信号的模域分解包络值和电磁暂态信号瞬时值，并进行故障穿越或一次调频；其中，进行故障穿越或一次调频，包括：确定控制目标；所述控制目标包括虚拟同步发电机的目标功率、虚拟同步发电机的目标电磁力矩和目标角频率；
基于所述控制目标，通过正、反转同步旋转坐标系的双dq正负序电流PI控制策略生成电流期望值；
基于所述电流期望值，生成VSG移频相量模型正负序电流控制环；其中，所述VSG移频相量模型正负序电流控制环的表达式为：其中， 表示VSG模型中正负序电流控制环中dq轴正负序电压， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影的期望值， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影的期望值， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影的期望值， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影的期望值， 表示VSG频率模块输出的系统角频率， 和 表示具有同一角频率 的周期信号；
把abc相电压电流通过dq变换，通过移频向量计算得到正负序电压移频相量模型；其中，计算得到正负序电压移频相量模型，包括：基于正负序电流值，求解得到VSG正负序电压；
基于所述正负序电流值、所述正负序电压和所述电流期望值，求解得到VSG正负序电压期望值；
基于所述VSG正负序电压期望值，求解得到所述正负序电压移频相量模型；所述正负序电压移频相量模型的表达式为：其中， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影的期望值的电压移频相量模型， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影的期望值的电压移频相量模型， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影的期望值的电压移频相量模型， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影的期望值的电压移频相量模型，表示a相电压信号经希尔伯特及移频变换后的模域分解值， 表示a相电压信号的原始信号移频变换后的模域分解值， 表示b相电压信号经希尔伯特及移频变换后的模域分解值， 表示b相电压信号的原始信号移频变换后的模域分解值， 表示c相电压信号经希尔伯特及移频变换后的模域分解值， 表示c相电压信号的原始信号移频变换后的模域分解值；
若否，则由风机主控制器输出电磁暂态信号的模域分解包络值。
2.根据权利要求1所述的基于移频相量的VSG控制方法，其特征在于，所述判断电网是否发生故障或频率扰动为判断每一相工频电流信号的第一周期差值是否达到预设的信号突变。
3.根据权利要求1所述的基于移频相量的VSG控制方法，其特征在于，
其中， 表示网侧变流器a相的包络线有效值， 表示求平方根， 表
示网侧变流器a相的电压余弦信号， 表示希尔伯特变换， 表示网侧变流器b相的包络线有效值， 表示网侧变流器b相的电压余弦信号， 表示网侧变流器c相的包络线有效值， 表示网侧变流器c相的电压余弦信号；
其中， 表示a相的电压相位值， 表示a相电压经希尔伯特变换后的虚
部， 表示a相电压原始信号的实部， 表示b相的电压相位值， 表
示b相电压经希尔伯特变换后的虚部， 表示b相电压原始信号的实部， 表示c相的电压相位值， 表示c相电压经希尔伯特变换后的虚部， 表示c相电压原始信号的实部。
4.根据权利要求1所述的基于移频相量的VSG控制方法，其特征在于，
其中， 表示同步发电机的目标功率， 和 表示直流电压PI调节器的调节系数，表示电机转差率， 表示直流电压目标值， 表示直流电压实际值；
其中， 表示同步发电机的目标电磁力矩， 和 表示VSG励磁调节器调节系数，表示比例系数， 表示积分系数；
其中， 表示目标角频率， 表示实际角频率，表示调节比例系数，J表示转动惯量系数，D表示虚拟阻尼系数， ，P表示同步发电机的实际功率。
5.根据权利要求1所述的基于移频相量的VSG控制方法，其特征在于，所述电流期望值的表达式为：其中， 表示正序电流 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示正序电流 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示负序电流 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示负序电流 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 和 分别表示正序电流 经过abc/dq变换后，在d轴和q轴的投影的期望值， 和 分别表示负序电流 经过abc/dq变换后，在d轴和q轴的投影的期望值， 表示同步发电机的目标功率， 表示网侧正序电压经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示网侧正序电压经过abc/dq变换后，在q轴的投影。
6.根据权利要求1所述的基于移频相量的VSG控制方法，其特征在于，求解VSG正负序电压的表达式为：其中， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示变流器电动势正序电压经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示正序电流经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示正序电流 经过abc/dq变换后，在q轴的投影，表示负序电流 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示负序电流 经过abc/dq变换后，在q轴的投影；
其中， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影的期望值， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影的期望值，表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影的期望值，表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影的期望值， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示电流PI控制器的比例系数， 表示电流PI控制器的积分系数，表示电机转差率， 表示正序电流 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示 的期望值， 表示正序电流 经过abc/dq变换后，在q轴的投影，表示 的期望值， 表示负序电流 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示 的期望值， 表示负序电流 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示 的期望值， 表示VSG频率模块输出的系统角频率，L表示电网总电感。
7.一种基于移频相量的VSG控制系统，其特征在于，包括判断模块、第一控制模块和第二控制模块；
所述第一控制模块用于当电网发生故障或频率扰动时，给风机下发触发指令，由风机主控制器输出电磁暂态信号的模域分解包络值和电磁暂态信号瞬时值，并进行故障穿越或一次调频；其中，进行故障穿越或一次调频，包括：确定控制目标；所述控制目标包括虚拟同步发电机的目标功率、虚拟同步发电机的目标电磁力矩和目标角频率；
基于所述控制目标，通过正、反转同步旋转坐标系的双dq正负序电流PI控制策略生成电流期望值；
基于所述电流期望值，生成VSG移频相量模型正负序电流控制环；其中，所述VSG移频相量模型正负序电流控制环的表达式为：其中， 表示VSG模型中正负序电流控制环中dq轴正负序电压， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影的期望值， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影的期望值， 表示变流器电动势正序电压经过abc/dq变换后，在d轴的投影的期望值， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影的期望值， 表示VSG频率模块输出的系统角频率， 和表示具有同一角频率 的周期信号；
把abc相电压电流通过dq变换，通过移频向量计算得到正负序电压移频相量模型；其中，计算得到正负序电压移频相量模型，包括：基于正负序电流值，求解得到VSG正负序电压；
基于所述正负序电流值、所述正负序电压和所述电流期望值，求解得到VSG正负序电压期望值；
基于所述VSG正负序电压期望值，求解得到所述正负序电压移频相量模型；所述正负序电压移频相量模型的表达式为：其中， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影的期望值的电压移频相量模型， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影的期望值的电压移频相量模型， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影的期望值的电压移频相量模型， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影的期望值的电压移频相量模型，表示a相电压信号经希尔伯特及移频变换后的模域分解值， 表示a相电压信号的原始信号移频变换后的模域分解值， 表示b相电压信号经希尔伯特及移频变换后的模域分解值， 表示b相电压信号的原始信号移频变换后的模域分解值， 表示c相电压信号经希尔伯特及移频变换后的模域分解值， 表示c相电压信号的原始信号移频变换后的模域分解值；
所述第二控制模块用于当电网未发生故障或频率扰动时，由风机主控制器输出电磁暂态信号的模域分解包络值。
一种基于移频相量的VSG控制方法和系统
技术领域
[0001] 本发明涉及风机控制技术领域，具体而言，涉及一种基于移频相量的VSG控制方法和系统。
背景技术
[0002] 随着大规模风电厂接入电网，风机对电网频率、电压的主动支撑技术是关键，建立了风机基于移频相量VSG（虚拟同步发电机技术）控制模型，可以捕捉并主动支撑一次调频，并完成对称及不对称故障的故障穿越。风机的控制模型中一般采用毫秒级电磁暂态量控制直流系统，采用机电暂态模型控制交流系统，这样会面临两类模型控制程序接口复杂，数据交换繁琐等问题，近年来，电磁暂态变量计算一般应用动态相量法，该方法若计及高次谐波，虽然能模拟详细的暂态信号，但方程数目增多增加了计算量，降低了计算速度。
[0003] 有鉴于此，本发明提出了一种基于移频相量的VSG控制方法和系统，可以捕捉交直流侧mS级的故障，扰动及低高电压穿越现象，能够捕捉机电和电磁的混合故障，VSG控制电路控制时间尺度大，在保证计算精度同时提高了计算速度。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种基于移频相量的VSG控制方法，包括：判断电网是否发生故障或频率扰动；若是，则给风机下发触发指令，由风机主控制器输出电磁暂态信号瞬时值和电磁暂态信号模域分解包络值，并进行故障穿越或一次调频；其中，进行故障穿越或一次调频，包括：确定控制目标；所述控制目标包括虚拟同步发电机的目标功率、虚拟同步发电机的目标电磁力矩和目标角频率；基于所述控制目标，通过正、反转同步旋转坐标系的双dq正负序电流PI控制策略生成电流期望值；基于所述电流期望值，生成VSG移频相量模型正负序电流控制环；把abc相电压电流通过dq变换，通过移频向量计算得到正负序电压移频相量模型；若否，则由风机主控制器输出电磁暂态信号的模域分解包络值。
[0005] 进一步的，所述判断电网是否发生故障或频率扰动为判断每一相工频电流信号的第一周期差值是否达到预设的信号突变。
[0006] 进一步的，所述电磁暂态信号的模域分解包络值的表达式为：
[0007]
[0008]
[0009]
[0010] 其中， 表示网侧变流器a相的包络线有效值， 表示求平方根，表示网侧变流器a相的电压余弦信号， 表示希尔伯特变换， 表示
网侧变流器b相的包络线有效值， 表示网侧变流器b相的电压余弦信号， 表示网侧变流器c相的包络线有效值， 表示网侧变流器c相的电压余弦信号。
[0011] 电压相位值用模域分解值表达为：
[0012]
[0013]
[0014]
[0015] 其中， 表示a相的电压相位值， 表示a相电压经希尔伯特变换后的虚部， 表示a相电压原始信号的实部， 表示b相的电压相位值，表示b相电压经希尔伯特变换后的虚部， 表示b相电压原始信号的实部， 表示c相的电压相位值， 表示c相电压经希尔伯特变换后的虚部， 表示c
相电压原始信号的实部。
[0016] 进一步的，所述同步发电机的目标功率的表达式为：
[0017]
[0018] 其中， 表示同步发电机的目标功率， 和 表示直流电压PI调节器的调节系数，表示电机转差率， 表示直流电压目标值， 表示直流电压实际值；
[0019] 所述同步发电机的目标电磁力矩的表达式为：
[0020]
[0021] 其中， 表示同步发电机的目标电磁力矩， 和 表示VSG励磁调节器调节系数，表示比例系数， 表示积分系数；
[0022] 目标角频率的表达式为：
[0023]
[0024] 其中， 表示目标角频率， 表示实际角频率，表示调节比例系数，J表示转动惯量系数，D表示虚拟阻尼系数，表示积分，表示电机转差率，P表示同步发电机的实际功率。
[0025] 进一步的，所述电流期望值的表达式为：
[0026]
[0027] 其中， 表示正序电流 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示正序电流 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示负序电流 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示负序电流 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 和 分别表示正序电流 经过abc/dq变换后，在d轴和q轴的投影的期望值， 和 分别表示负序电流 经过abc/dq变换后，在d轴和q轴的投影的期望值， 表示同步发电机的目标功率， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影。
[0028] 进一步的，所述VSG移频相量模型正负序电流控制环的表达式为：
[0029]
[0030] 其中， 表示VSG模型中正负序电流控制环中dq轴正负序电压， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影的期望值， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影的期望值， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影的期望值， 表示变流器电动势正序电压经过abc/dq变换后，在q轴的投影的期望值，表示VSG频率模块输出的系统角频率， 和表示具有同一角频率 的周期信号。
[0031] 进一步的，计算得到正负序电压移频相量模型，包括：基于正负序电流值，求解得到VSG正负序电压；基于所述正负序电流值、所述正负序电压和所述电流期望值，求解得到VSG正负序电压期望值；基于所述VSG正负序电压期望值，求解得到所述正负序电压移频相量模型。
[0032] 进一步的，所述正负序电压移频相量模型的表达式为：
[0033]
[0034] 其中， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影的期望值的电压移频相量模型， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影的期望值的电压移频相量模型， 表示变流器电动势正序电压经过abc/dq变换后，在d轴的投影的期望值的电压移频相量模型， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影的期望值的电压移频相量模型，表示a相电压信号经希尔伯特及移频变换后的模域分解值， 表示a相电压信号的原始信号移频变换后的模域分解值， 表示b相电压信号经希尔伯特及移频变换后的模域分解值， 表示b相电压信号的原始信号移频变换后的模域分解值，表示c相电压信号经希尔伯特及移频变换后的模域分解值， 表示c相电压信号的原始信号移频变换后的模域分解值。
[0035] 进一步的，求解VSG正负序电压的表达式为：
[0036]
[0037] 其中， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示正序电流 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示正序电流 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示负序电流 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示负序电流 经过abc/dq变换后，在q轴的投影；
[0038] 求解VSG正负序电压期望值的表达式为：
[0039]
[0040] 其中， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影，， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示电流PI控制器的比例系数， 表示电流PI控制器的积分系数，表示积分，表示电机转差率， 表示正序电流 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示 的期望值， 表示正序电流 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示 的期望值， 表示负序电流 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示 的期望值， 表示负序电流 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示 的期望值， 表示VSG频率模块输出的系统角频率，L表示电网总电感。
[0041] 本发明的目的在于提供一种基于移频相量的VSG控制系统，包括判断模块、第一控制模块和第二控制模块；所述判断模块用于判断电网是否发生故障或频率扰动；所述第一控制模块用于当电网发生故障或频率扰动时，给风机下发触发指令，由风机主控制器输出电磁暂态信号的模域分解包络值和电磁暂态信号瞬时值，并进行故障穿越或一次调频；其中，进行故障穿越或一次调频，包括：确定控制目标；所述控制目标包括虚拟同步发电机的目标功率、虚拟同步发电机的目标电磁力矩和目标角频率；网侧变流器电流控制策略考虑抑制交流侧负序电流，根据网侧变流器的功率目标值，通过正、反转同步旋转坐标系的双dq正负序电流PI控制策略生成电流期望值；基于所述电流期望值，生成VSG移频相量模型正负序电流控制环；把abc相电压电流通过dq变换，通过移频向量计算得到正负序电压移频相量模型；所述第二控制模块用于当电网未发生故障或频率扰动时，由风机主控制器输出电磁暂态信号的模域分解包络值。
[0042] 本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
[0043] 本发明的一些实施例提供的一种移频相量的VSG控制方法和系统在电网故障或频率扰动时，实现电磁‑机电多时间尺度的信号捕捉和控制，并灵活输出电磁瞬时值和电磁暂态信号的模域分解包络值，在无故障和扰动时与风电场控制器交互交流信号的包络线，并能够迅速判断风机是否进入故障穿越和一次调频模式，在故障穿越和一次调频这两种模式下，风机网侧变流器VSG频率调节模块、虚拟励磁调节模块及电压电流控制模块同时输出电磁瞬时信号及包络波形信号，因此，直驱风机VSG移频相量控制模型在保证计算精度的同时明显提高了计算速度。
[0044] 本发明的一些实施例提供的一种移频相量的VSG控制方法和系统，相对于对称情况下的VSG移频相量模型控制增加了负序电流环，可以有效识别不对称故障，并按需抑制负序电流。通过d,q轴电压、电流序分量分解方法，进而求出dq坐标下的正序分量和负序分量，具体地，先把dq轴电压电流通过dq/abc变换，得到dq轴正负序电压与A、B、C三相电压的关系，通过移频相量计算推导出正负序电压移频相量模型。
[0045] 本发明的一些实施例提供的一种移频相量的VSG控制方法和系统，剔除了其交流侧工频载波，保留除工频外其它频率段信息，通过调整时间步长，实现电磁‑机电多时间尺度的信号捕捉和控制，并灵活输出电磁瞬时值和电磁暂态信号的模域分解包络值。
附图说明
[0046] 图1为本发明一些实施例提供的一种基于移频相量的VSG控制方法的示例性流程图；
[0047] 图2为本发明一些实施例提供的一种基于移频相量的VSG控制系统的示例性模块图。
具体实施方式
[0048] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0049] 图1为本发明一些实施例提供的一种基于移频相量的VSG控制方法的示例性流程图。在一些实施例中，流程100可以由系统200执行。如图1所示，流程100可以包括以下内容：
[0050] 步骤110，判断电网是否发生故障或频率扰动。
[0051] 在一些实施例中，可以在PCC点（公共连接点）安装信号触发器，将每一相工频电流信号的第一周期差值是否达到预设的信号突变作为触发条件，对所有相的判断结果进行逻辑运算，并在逻辑运算输出是的情况下触发。预设的信号突变可以是指预先设置的每一相功率电流信号的最大值和最小值。
[0052] 步骤120，若电网发生故障或频率扰动，则给风机下发触发指令，由风机主控制器输出电磁暂态信号的模域分解包络值和电磁暂态信号瞬时值，并进行故障穿越或一次调频。
[0053] 在一些实施例中，三相电压的电磁暂态信号的模域分解包络值的表达式为：
[0054]
[0055]
[0056]
[0057] 其中， 表示网侧变流器a相的包络线有效值， 表示求平方根，表示网侧变流器a相的电压余弦信号， 表示希尔伯特变换， 表示
网侧变流器b相的包络线有效值， 表示网侧变流器b相的电压余弦信号， 表示网侧变流器c相的包络线有效值， 表示网侧变流器c相的电压余弦信号，t表示时间变量。
[0058] 电压相位的模域分解值的表达式为：
[0059]
[0060]
[0061]
[0062] 其中， 表示a相的电压相位值， 表示a相电压经希尔伯特变换后的虚部， 表示a相电压原始信号的实部， 表示b相电压相位值， 表示b相电压经希尔伯特变换后的虚部， 表示b相电压原始信号的实部， 表示c相的电压相位值， 表示c相电压经希尔伯特变换后的虚部， 表示c相
电压原始信号的实部，t表示时间变量。
[0063] 在 一 些 实 施 例 中 ，网 侧 变 流 器 的 a 相电 压 可 以 为 Va ( t) =，其中，Va(t)表示网侧变流器的a相电压余弦信号, 电压幅值。通过对网侧变流器的a相电压进行希尔伯特变换,将信号Va(t)与1/(πt)做卷积，以得到Va'(t)。因此，希尔伯特变换结果Va'(t)可以被解读为输入是Va（t）的线性时不变系统的输出，而此系统的抽样脉冲响应为1/(πt)，用在描述一个以实数值载波做调制的信号之复数包络，得到解析信号，解析信号可以计算包络（瞬时振幅）和瞬时相位。其中，经希尔伯特变换得到a相电压解析信号的表达式为：
[0064]
[0065] 其中， 表示解析信号， 表示a相电压幅值， 表示相位差，即角频率差的积分。
[0066] 对a相电压解析信号进行移频变换，得到电磁暂态信号瞬时值，其中，电磁暂态信号瞬时值的表达式为：
[0067]
[0068] 同理可得到b相和c相电压及a、b、c相电流：
[0069]
[0070]
[0071]
[0072]
[0073]
[0074] 其中，相位差 的表达式为：
[0075]
[0076] 其中，表示调节比例系数，J表示转动惯量系数，D表示虚拟阻尼系数，表示积分，表示电机转差率， 表示同步发电机的目标功率，P表示同步发电机的实际功率，t表示时间变量。
[0077] 角频率的偏差 的表达式为：
[0078]
[0079] 其中， 表示目标角频率， 表示实际角频率。
[0080] 惯性力矩 的表达式为：
[0081]
[0082] VSG控制模块无功电压控制策略的表达式为：
[0083]
[0084] 其中， 表示无功功率目标值， 表示无功功率当前值， 表示电压调节系数， 表示电压调节目标值， 表示电网电压。
[0085] 其中，进行故障穿越或一次调频，包括：
[0086] 确定控制目标；控制目标包括同步发电机的目标功率、同步发电机的目标电磁力矩和目标角频率。
[0087] 同步发电机的目标功率的表达式为：
[0088]
[0089] 其中， 表示同步发电机的目标功率， 和 表示直流电压PI调节器的调节系数，表示积分，表示电机转差率， 表示直流电压目标值， 表示直流电压实际值。
[0090] 同步发电机的目标电磁力矩的表达式为：
[0091]
[0092] 其中， 表示同步发电机的目标电磁力矩， 和 表示VSG励磁调节器调节系数，表示比例系数， 表示积分系数。
[0093] 目标角频率的表达式为：
[0094]
[0095] 其中， 表示目标角频率， 表示实际角频率，表示调节比例系数，J表示转动惯量系数，D表示虚拟阻尼系数，表示积分，表示电机转差率，P表示同步发电机的实际功率。
[0096] 基于控制目标，通过正、反转同步旋转坐标系的双dq正负序电流PI控制策略生成电流期望值。
[0097] 在一些实施例中，针对不对称故障穿越和电流补偿，网侧变流器电流控制策略可以考虑抑制交流侧负序电流。根据电网不平衡时网侧变流器的功率，生成网侧变流器dq轴电流期望值，电流期望值的表达式为：
[0098]
[0099] 其中， 表示正序电流 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示正序电流 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示负序电流 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示负序电流 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 和 分别表示正序电流 经过abc/dq变换后，在d轴和q轴的投影的期望值， 和 分别表示负序电流 经过abc/dq变换后，在d轴和q轴的投影的期望值， 表示同步发电机的目标功率，由考虑机侧输出功率及直流电压波动等条件后VSG功率模块输出， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示网侧正序电流， 表示网侧负序电流， 表示网侧正序电压， 表示网侧负序电压。
[0100] 基于电流期望值，生成VSG移频相量模型正负序电流控制环。
[0101] 在一些实施例中，VSG移频相量模型正负序电流控制环的表达式为：
[0102]
[0103] 其中， 表示VSG模型中正负序电流控制环中dq轴正负序电压， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影的期望值， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影的期望值， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影的期望值， 表示变流器电动势正序电压经过abc/dq变换后，在q轴的投影的期望值，表示VSG频率模块输出的系统角频率， 和表示具有同一角频率 的周期信号。
[0104] 把abc相电压电流通过dq变换，通过移频向量计算得到正负序电压移频相量模型。
[0105] 在一些实施例中，计算得到正负序电压移频相量模型，包括：
[0106] 基于正负序电流值，求解得到VSG正负序电压。
[0107] 在一些实施例中，求解VSG正负序电压的表达式为：
[0108]
[0109] 其中， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示正序电流 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示正序电流 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示负序电流 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示负序电流 经过abc/dq变换后，在q轴的投影。
[0110] 基于正负序电流值、正负序电压和所述电流期望值，求解得到VSG正负序电压期望值。
[0111] 在一些实施例中，求解VSG正负序电压期望值的表达式为：
[0112]
[0113] 其中， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示网侧正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示电流PI控制器的比例系数， 表示电流PI控制器的积分系数，表示积分，表示电机转差率， 表示正序电流 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示 的期望值， 表示正序电流 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示 的期望值， 表示负序电流 经过abc/dq变换后，在d轴的投影， 表示 的期望值， 表示负序电流 经过abc/dq变换后，在q轴的投影， 表示 的期望值， 表示VSG频率模块输出的系统角频率，L表示电网总电感。
[0114] 基于所述VSG正负序电压期望值，求解得到正负序电压移频相量模型。在一些实施例中，正负序电压移频相量模型的表达式为：
[0115]
[0116] 其中， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在d轴的投影的期望值的电压移频相量模型， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影的期望值的电压移频相量模型， 表示变流器电动势正序电压经过abc/dq变换后，在d轴的投影的期望值的电压移频相量模型， 表示变流器电动势正序电压 经过abc/dq变换后，在q轴的投影的期望值的电压移频相量模型，表示a相电压信号经希尔伯特及移频变换后的模域分解值， 表示a相电压信号的原始信号移频变换后的模域分解值， 表示b相电压信号经希尔伯特及移频变换后的模域分解值， 表示b相电压信号的原始信号移频变换后的模域分解值，表示c相电压信号经希尔伯特及移频变换后的模域分解值， 表示c相电压信号的原始信号移频变换后的模域分解值，t表示时间变量。
[0117] 步骤130，若电网未发生故障或频率扰动，则由风机主控制器输出电磁暂态信号的模域分解包络值。
[0118] 图2为本发明一些实施例提供的一种基于移频相量的VSG控制系统的示例性模块图。如图2所示，系统200包括判断模块210、第一控制模块220和第二控制模块230。
[0119] 判断模块210用于判断电网是否发生故障或频率扰动。关于判断模块210的更多内容，参见图1及其相关描述。
[0120] 第一控制模块220用于当电网发生故障或频率扰动时，给风机下发触发指令，由风机主控制器输出电磁暂态信号的模域分解包络值和电磁暂态信号瞬时值，并进行故障穿越或一次调频；其中，进行故障穿越或一次调频，包括：确定控制目标；所述控制目标包括同步发电机的目标功率、同步发电机的目标电磁力矩和目标角频率；基于所述控制目标，通过正、反转同步旋转坐标系的双dq正负序电流PI控制策略生成电流期望值；基于所述电流期望值，生成VSG移频相量模型正负序电流控制环；把abc相电压电流通过dq变换，通过移频向量计算得到正负序电压移频相量模型。关于第一控制模块220的更多内容，参见图1及其相关描述。
[0121] 第二控制模块230用于当电网未发生故障或频率扰动时，由风机主控制器输出电磁暂态信号的模域分解包络值。关于第二控制模块230的更多内容，参见图1及其相关描述。
[0122] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
