张雪峰谈机电一体化双馈风力发电机低电压穿越控制策略与仿真犹如星辰大海广阔无垠
导语：随着风力发电机组在电网中的市场份额持续增长，低电压穿越（LVRT）能力已成为保障电网稳定运行的关键因素。为了提升双馈异步发电机（DFIG）的抗故障能力，本文首先建立了DFIG的数学模型，然后引入了定子磁链定向控制（SFO）策略，并通过Matlab/Simulink进行了详尽的仿真验证。结果表明，采用SFO策略可以有效地提高DFIG对低电压故障的穿越能力。
1 引言
在传统情况下，由于DFIG风力发电机组在电网中的比例较小，当发生短路故障时，通常会采取直接切除其连接线路以维护系统稳定。但随着其市场份额的增大，这种做法可能导致严重的问题，如潮流波动和大面积停電等。这促使研究人员探索实现DFIG低功率状态下的穿越控制，以保证系统稳定性和恢复速度。本文将讨论两种主要技术方法：变频器控制改进和硬件保护拓扑结构改变，以及它们各自适用的场景与优势。
2 DFIG数学模型
图1展示了一台典型的双馈感应风力发电机系统结构。该系统由风轮、变速齿轮箱、双馈式发动机、两个独立PWM变频器以及直流侧容量储存装置构成。在这个结构中，转子侧通过两个独立可逆PWM变频器分别控制励磁功率及转差功率，而网侧则负责保持直流母线上的恒定的压力。此外，该设计允许对转子侧有功和无功输出进行精细调控，但同时也意味着当遭遇网络事件时，其对网络影响相对于其他设备更为敏感，因此需要特别关注如何优化其性能以应对这些挑战。
利用d-p坐标系下描述转子的运动，我们可以推导出同步旋转坐标系下的DFIG转子及固定部分之间的关系方程式。这一系列方程是基于特定的物理假设建立起来，它们共同描述了DFIG在任何给定的时间点及其位置上的行为，从而提供了解释它如何响应各种输入信号并产生输出信号所需的一般框架。此外，这些方程还能帮助我们理解为什么某些类型或大小的事故可能比其他事态更容易处理，同时揭示了进一步改进这一过程所需考虑的一个重要参数集，即DFIG自身与周围环境间相互作用效应。
