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软件中进行仿真，我们验证了该控制策略能够有效地帮助DFIG在低电压故障下安全运行。
1 引言
一般来说，由于DFIG风力发电机组在早期阶段其容量相对较小，因此当出现故障时，通常会采取直接切除其连接的策略，以确保网络稳定性。但随着DFIG风力发电机组规模的扩大，其在网络中的占比日益增加。当发生大规模或高强度的短路故障导致网络瞬间跌落时，如果仍然采取直接切除措施，将会引起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过程构成了巨大的挑战。
针对此类情况，学术界提出了多种技术手段以提高DFIG下的低压穿越能力。一种方法是改进变频器控制逻辑；另一种则是通过硬件保护设备改变拓扑结构。两者各有优缺点，在实际应用中需根据具体情形选择合适之选。本文将重点探讨采用定子磁链定向控制（SFO）策略作为一种有效的手段。
2 DFIG数学模型
图1展示了一台典型双馈感应风力发电机系统结构，其中包括风轮、变速齿轮箱、双馈式发动机、双PWM变频器、直流侧储存装置及变压器等关键部件。在这套系统中，转子侧与两个独立可控交流通道连接，这使得我们可以同时调节转子的速度和励磁状态。此外，由于这种设计允许我们精确管理直流母线上的能量分配，从而间接调整转子侧功率输出，而不需要额外的硬件保护设备。这一特性为我们的研究提供了灵活性，但也意味着当面临突如其来的短路事件时，该系统可能需要更高级别的心理防御措施来保持稳定的运行。
通过分析DFIG在不同旋转速度下的d-p坐标系中的性能，我们可以推导出以下矢量方程：
\begin{align*}
V_{qs} &= R_i i_s + \frac{d\psi_{ds}}{dt} \
V_{ds} &= R_i i_d - \omega_s \psi_qs \
0 &= V_q - R_t i_t + \frac{d\psi_qs}{dt} \
0 &= V_d - R_t i_d + \frac{d\psi_ds}{dt}
\end{align*}
其中$R_i$表示绕组阻抗，$\omega_s$表示同步角速度,$i_s$代表同步参考框架下的输送载流量$i_s = (i_ds, i_qs)^T$, $V_q$ 和 $V_d$ 分别表示q轴和d轴上的恒流励磁 voltage 组件。在上述方程中，我们利用从原始物理模型衍生出的协调关系来简化这些方程，使得它们更加易于处理并且能够被用于模拟目的。
