双馈风力发电机低电压穿越控制策略仿真无刷与有刷电机之差异
导语：随着风力发电机组在电网中的比例不断增长，当发生短路故障时，要求机组能够在低电压环境中稳定运行。为了实现这一目标，本文建立了双馈异步发电机（DFIG）的数学模型，并采用了磁链定向控制策略（SFO）来提高DFIG的低电压穿越能力。在Matlab/Simulink软件中进行仿真，结果表明该控制策略可以有效地帮助DFIG在低电压条件下保持稳定运行。
1 引言
一般来说，尽管DFIG风力发电机组在过去可能被认为是对网络不太重要，但随着它们容量的增加，它们对网络的影响也越来越大。当网络发生故障并导致快速降伏时，将其从网络中直接断开会导致严重的潮流波动和停电问题，这些问题对整个系统稳定性和恢复都有严重影响。因此，对于实现低压穿越所需的目标和规范要求，研究人员已经提出了一系列不同的技术方法，其中包括改进变频器控制方法或通过硬件保护设备改变DFIG拓扑结构。然而，这两种方法各有优缺点，因此需要根据具体情况选择合适的策略。本文将重点讨论使用磁链定向控制(SFO)策略以应对较小幅度的网侧跌落。
2 DFIG数学模型
图1显示了双馈感应风力发动机系统结构，该系统由风轮、变速齿轮箱、双馈式发动机、双PWM变频器、直流侧DC母线及变压器等部分构成。图中的转子侧通过两个独立且可调节为无功功率输出与励磁功率输入到转子侧DC母线，而直流母线则通过一个单一但高效能输出端口连接至网侧，以保持恒定的直流母线脉冲宽度。此外，由于这种设计使得转子与直流母线之间存在相互作用，从而允许间接调整转子的有功与无功输出，以及增强其对于各种负荷变化响应灵活性的能力[6]。
然而，此设计也意味着它更为敏感于网络状态变化，即当出现急剧跌落时，其容量限制会显著减弱，从而限制了其在面临突如其来的故障或意外事件时能够提供给系统支持。这就需要一种新的解决方案来克服这些局限性并确保即便是在极端情况下，如突然的大幅度跌落，也能维持良好的性能和安全性。
利用DFIG二次坐标系下的矢量方程，我们可以推导出同步旋转二次坐标系下的DFIG定义、二次坐标系下的D-轴方向以及Q-轴方向上的矢量方程式：
[ \frac{d\psi_d}{dt} = -\omega_q \psi_q + u_d ]
[ \frac{d\psi_q}{dt} = \omega_d \psi_d + u_q ]
其中ψd和ψq分别表示的是第二个交叉点上D-轴上的模值以及Q-轴上的模值；ωq代表的是角速度；ud 和uq 代表的是每个相位上应用到的引脚数目。
本文将详细探讨如何运用这些方程式来制定最优化算法，以确保我们的目标是在任何时候都要保证最大的可靠性，同时最大程度地减少成本。
