双馈风力发电系统的建模及其控制策略仿真研究

李本荣　赵旺　马宁

【摘 要】风力发电因其绿色环保特性，在国内已得到推广。目前风力发电机组中双馈异步风力发电系统因其体积可控和成本较低，应用较为广泛。本文完成了双馈异步风力发电双PWM变换器的建模，根据数学模型，设计网侧变换器的电网电压定向矢量控制策略和控制参数，设计了转子侧变换器的定子电压定向的矢量控制方法;通过在Simulink中搭建仿真模型，进行仿真，仿真结果证明了网侧和转子侧的控制策略能有效控制双馈风力发电系统，实现恒频发电。

【关键词】风力发电;矢量控制;Simulink仿真

中图分类号： TH7;TP21 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）18-0046-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.18.023

1 双馈风力发电原理概述

风力发电因其绿色环保特性，在国内已得到推广。目前风力发电机组中双馈异步风力发电系统（DFIG）因其体积可控和成本较低，应用较为广泛。DFIG风力发电系统中，DFIG定子通过并网装置与电网相连，转子通过双PWM励磁变换器与电网相连，其结构图如图1所示[1-3]。

根据电机学原理，要实现有效的机电能量转换，发电机定子旋转磁场n1和转子的旋转磁场（转子旋转磁场相对于转子的转速n2与转子转速nr之和）必须相对静止，稳定运行时有定子电流频率f1=npn1/60，转子电流频率f2=npn2/60，则有npnr/60+f2=f1，当nr发生改变时，可通过改变转子励磁电流频率f2的大小，使定子输出电流频率f1保持恒定。

2 网侧变换器电网电压定向的矢量控制模型

2.1 网侧变换器控制建模

励磁变换器采用双PWM变换器[4]，其中网侧变换器由6个晶闸管构成，将两相同步旋转速dq坐标系中的d轴与电网电压的方向重合，可得网侧变换器在dq坐标系中的数学模型如式（1）所示[5]。……