双馈风力发电机低电压穿越控制策略仿真其电机分类及各用途之巧妙运用
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，要求机组具备较强的低电压穿越能力。为了实现这一目标，本文首先建立了双馈异步发电机（DFIG）的数学模型，并引入了定子磁链定向控制（SFO）策略。通过在Matlab/Simulink软件中建立仿真模型，结果表明采用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风力发电机组在电网中所占比例相对较小，当发生故障时通常采取直接切除其操作，以保证电网稳定。但随着DFIG风力发電機組容量在電網中的比例不断增大，当電網發生跌落時若将其从電網中直接解列將导致電網潮流的剧烈波动甚至引起大面积停電等问题，这些都严重影響了電力系統的穩定以及恢复過程[1]针对此类情況，各国专家学者提出了一系列技术方法，其中包括改进变频器控制方法和加装硬件保护设备改变拓扑结构[2][3]。这两种方法各有优缺点，因此需要根据具体情况进行选择。
DFIG数学模型
图1显示了双馈感应风力发电机系统结构，该系统由风轮、变速齿轮箱、双馈式发电机、双PWM变频器及直流侧及变压器等部分构成。在这种结构下，转子侧接到双向可逆专用变频器上，可实现励磁及转差功率的双向流动。此外，网络侧PWM能保持直流母线稳定，而转子侧PWM则可间接对定子侧有功和无功功率进行控制[4][5]然而，由于这种结构使得DFIG对电网非常敏感且对于小容量变频器，对于电子元件损害风险很高，所以当遇到轻微跌落时就需要使用特定的控制策略来克服这些不足。
利用二次坐标系下的方程，我们可以推导出同步速旋转d-p坐标下的DFSII 定位子的矢量方程：
[ \frac{d}{dt}i_{ds} = -\frac{R_s}{L_s}i_{ds} + \omega_i i_{qs}]
[ \frac{d}{dt}i_{qs} = -\frac{R_s}{L_s}i_{qs}-\omega_i i_{ds}-\omega_r L_sm_f- U_dU_qs+u_0s+\Delta f_mg_0sU_qs-\Delta f_mg_0sU_ds-U_qs-\Delta g_0sI_qsiDs-U_ds+u_Ds+\Delta g_0siDsI_QsiQm-I_DqiQi
[ \frac{d}{dt}\psi_d=-R_se_id-i_q(\psi_d-L_smf)+V_de-id_Lsmf-V_deid_Lsmf
[ \frac{d}{dt}\psi_q=-(R_seiq+i_do(\psi_q-L_smf))+V_sq+i_do(L_smf)-V_sqid_Lsmfi_Do
其中$e_id$是后继端端面反绕磁通数；$eiq$是前继端端面反绕磁通数；$\omega_r$为机械角速度；$\omega_i=\omega_r+p*$为同步角速度；$p*$为轴向空间分辨率因子；
[ V_de=V_desin(ω_di-qDq)cosθ_e+sin(ω_di-qDq)sinθ_e; \ V_sq=V_qosin(ω_di-qDq)cosθ_e-sin(ω_di-qDq)sinθ_e; \ u_DS=u_Desincosθ_c-u_Sqcoshθ_c; \ u_DS=u_Desincosθ_c-u_Sqcoshθ_c; \ I_QsiQm=i_Qi_MIQi/I_M\ I_DqiQi=i_Di_MIQi/I_M\ I_DS=i_DS/i_M\ IQS=iQS/i_M\ IDS=iDS/iM\ gD=gDgM/gMiDS=gDgM/gMiDS
基于以上方程，可以设计合适的控制算法以确保系统运行稳定并且能够顺利过渡至正常状态。在本文后续部分，将详细介绍如何利用这些理论基础来设计一个实际可行的低电子穿越方案。
