双馈变速恒频风力发电机并网控制仿真研究

范立新，向张飏

(1.江苏方天电力技术有限公司，江苏南京211102；2.东南大学电气工程学院，江苏南京210096)

随着能源危机的不断恶化，以风能为代表的新能源利用技术受到越来越多的关注[1]。双馈变速恒频风力发电机作为目前风力发电系统使用的主要机型，其并网运行的控制策略研究是风力发电系统能够广泛应用的基础。双馈风力发电机多采用双PWM变换器为转子提供励磁电流，网侧变换器主要负责稳定直流侧电压和实现单位功率因数控制，转子侧变换器则通过控制励磁电压达到功率解耦控制和最大风能追踪的效果[2]。本文在分析双馈电机数学模型的基础上对其控制策略进行了研究，之后在Matlab/simulink软件中建立了相应模型，通过仿真计算验证控制策略的控制效果。

1 双馈变速恒频发电机数学模型

1.1 dq坐标系下数学模型

建立数学模型时规定定子、转子侧电流采用发电机惯例，将双馈电机三相旋转坐标系下的数学模型转化为dq坐标系下数学模型，变换时采用恒功率变换。数学模型表达式如下[3]。

电压方程：

磁链方程：

运动方程：

式（1—3）中：下标s为定子侧参数，下标r为转子侧参数。

1.2 简化模型

在同步旋转坐标系下DFIG的数学模型是一个5阶模型，在一些场合下需要更进一步地简化，比如在研究DFIG风力发电系统对整个电力系统的影响时，或者研究DFIG风力发电系统自身的稳态运行特性时，通常假定电网电压恒定，而且稳态时DFIG的定子磁链也可认为是恒定的，这样……