导语：随着风力发电机组在电网中的市场份额持续增长，低电压穿越（LVRT）能力已成为保障电网稳定运行的关键因素。为了提升双馈异步发电机（DFIG）的抗故障能力，本文首先建立了DFIG的数学模型，然后引入了定子磁链定向控制（SFO）策略，并通过Matlab/Simulink进行了详尽的仿真验证。结果表明，采用SFO策略可以有效地提高DFIG对低电压故障的穿越能力。
1 引言
一般而言，当风力发电机组在電網中占据较大比例时，如果发生短路故障，传统做法是直接切除机组以维护電網電壓稳定。这可能导致严重的问题，如剧烈潮流波动和广泛停电问题，这些都影响到整个電力系統的稳定性和恢复工作。针对这一挑战，一些专家提出了多种技术方法来实现風機組對低電壓情況下的抗干扰能力。
目前主流技术包括变频器控制改进以及硬件保护方案等两种主要策略。前者适用于小幅度跌落情况，而后者适用于大规模跌落环境。在选择应用策略时需要根据实际情况综合考虑优缺点。本文基于这些背景，重点探讨利用定子磁链定向控制(SFO)来提升雙馈感應風力發電機(LVRT)性能。
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，该系统由风轮、变速齿轮箱、双馈式发电机、双PWM变频器及直流侧和转子侧等部分构成。在该系统中，由于双PWM变频器能够提供高效率且灵活可控的功率输出，因此能有效管理轉子的速度与励磁相位，从而确保発生最优效率。此外，对于网络侧与转子侧均设有独立 PWM 控制，可以更精细地调节直流母线和转子的功率状态，以此保证發動機能在任何条件下保持最佳运行状态。
然而，由於這種設計使得DFIG對於電網狀態變化非常敏感，並且由于其較小容量，它們对于短期内的大幅降压事件响应不足，因此当遇到极端低压状况时需要采取特别措施以增强其耐受性。
通过分析DFIG在任意速旋转d-p坐标系下的行为，我们得到了以下矢量方程：
[\begin{aligned} \frac{di_d}{dt} &= -\frac{R_s}{L_s}\cdot i_d + \omega_s \cdot L_s \cdot i_q + v_{ds}\
\frac{di_q}{dt} &= -\frac{R_s}{L_s}\cdot i_q - \omega_s \cdot L_s \cdot i_d + v_{qs}
\end{aligned}]
其中$R_S$为铁芯阻抗,$L_S$为自感量,$v_{ds}$ 和 $v_{qs}$ 为同步轴上的d-q坐标系下分别表示的励磁通量分量；$\omega_S$ 是同步角速度；
同样，我们也得到以下矢量方程描述了转子的行为：
[V_t = R_t I_t + jX_t I_t.]
其中$V_T, I_T, R_T, X_T$ 分别代表轉子的 电压、当前、阻抗和谐振阻抗。
3 定子磁链方向控制 (SFO)
为了提高 DF IG 的 对 低 电 压 故 障 抗 性 本 文 提 出 了 一 种 新 的 控 制 策 略 —— 定 子 磁 线 方 向 控 制 (SFO)。这种方法结合了现代智能控制理论，与传统固定参数反馈控制不同，它具有更好的鲁棒性并能够适应不确定性的变化。这一技术允许我们精确监控并调整 DF IG 的操作参数，以最大限度地减少对正常运作有害干扰，同时保持良好的性能。
4 模拟实验
为了评估 SFO 方法 在实际应用中的效果，我们使用 MATLAB / SIMULINK 建立一个模拟模型，该模型包含了一个完整 DF IG 系统及其所有相关部件。这使我们能够模拟各种不同的输入信号，并观察如何影响输出结果。
5 结论
本文提出了一种新的 SFO 策略，该策略显著提高了 DFIG 在面临极端低压情况下的稳态性能。本文还介绍了一套全面的数值仿真过程，这个过程证明了所提出的 SFO 方法可以有效克服常规 DFIG 设计中的一些限制，从而促进能源系统更加可靠、高效地运行。在未来的研究中，将进一步探索如何将这种创新技术集成到现有的输配网架构中，以满足不断增长需求并保证能源供应安全。
