机电一体化双馈风力发电机低电压穿越控制策略仿真与未来之争
导语：随着风力发电机组在电网中的比例不断增长，低电压穿越（LVRT）能力变得 increasingly important。通过建立双馈异步发电机（DFIG）的数学模型，并引入定子磁链定向控制(SFO)策略，我们在Matlab/Simulink中建立了仿真模型。结果表明，该控制策略能够有效地实现DFIG的低电压故障穿越。
引言
一般来说，由于DFIG风电机组在电网中所占比例较小，当发生短路故障时，为了保证電網電壓稳定，通常采取直接切除風電機組的策略。不过随着DFIG风電機組容量在電力系統中的比例不断增大，当發生短路故障時，如果將其從電網中直接解除将導致電網潮流劇烈波動甚至引起大範圍停電等問題，這些都嚴重影響了 電力系統的穩定以及恢復過程[1]。针对实现低电压穿越的目标和规范要求，各国专家学者提出了一系列不尽相同的技术方法。在这方面，有两种主要的实施策略。一种是改进变频器控制方法[2]；另一种是加装硬件保护设备改变拓扑结构[3]。前者适用于小范围内的小幅度跌落，而后者则适用于大范围内的大幅度跌落，这两种方法都有各自的应用范围和优缺点，因此应根据具体情况进行选择。本文采用的是定子磁链定向控制(SFO)策略。
DFIG数学模型
图1显示了双馈感应风力发电机系统结构，如图所示，DFIG系统由风轮、变速齿轮箱、双馈式发电机、双PWM变频器、直流侧并联存储器及变压器构成。图中转子侧通过变频器与直流侧连接，其能同时调节转子的相位和频率。此外网络侧PWM保持直流母线稳定，而转子侧PWM则间接调整有功和无功功率输出[4][5]。
然而这种设计使得DFIG对网络动态变化非常敏感，而且由于其小容量，它们对于网络故障响应能力较弱。在这些情况下，就需要借助特定的控制策略来克服这一局限性。在d-p坐标系下，对于任何速度下的输入，我们可以推导出同步旋转d-p坐标系下的矢量方程，以此描述可控参数p-q元件产生之具有旋转特性的同步旋转磁通场分布。这一过程涉及到复杂而微妙的手段，但它为我们提供了一种新的视角来理解如何利用这些参数以最佳方式来操纵我们的系统性能，从而提高它们对各种负载条件下的表现能力。
