基于Simulink搭建的双馈风力发电（DFIG）模型
1、双馈风力发电机
双馈异步风力发电机（dfig）是一种绕线式感应发电机，是变速恒频风力发电机组的核心部分。dfig主要由两大部分组成，分别是冷却系统和本体：本体的组成是定子、转子以及轴承，而冷却系统则分为空空冷、水冷和空水冷三类结构。
dfig为何称为“双馈”发电机：
（1）发电机其中的定子和转子侧都参与到了电网输电的过程中；
（2）实现发电机的有功功率以及无功功率进行单独的调节，对电网实施无功补偿；
（3）dfig同时囊括了异步和同步发电机的特点。
2、双馈异步风力发电机的数学模型
dfig风电系统由电气子系统以及机械子系统两大核心构成。机械子系统是由齿轮箱、风机以及部分组件组成的；而电气子系统由网侧和机侧这两部分组成。网侧包含网侧变换器、电网等，机侧包含dfig发电机以及机侧变换器。dfig系统结构如下图所示：
首先在对dfig进行建模之前，我们需先完成dfig正方向惯例的参数设定，本文选取电压降落的方向作为电流的正方向。为了达到数学模型的简化，可以假定以下几点：
（1）不考虑空间谐波的情况，设发电机定、转子三相绕组对称分布杂在空间上，它们之间相差120角度，气隙磁场呈正弦规律分布。
（2）不考虑铁耗以及磁路的非线性，假定绕组的自感和互感是与磁路工作点有关的恒定值，也不考虑频率和温度变化对dfig风电系统参数的影响。
（3）以定子侧为参考，将转子的参数均归算至定子侧，定、转子绕组归算后的有用匝数相同。
dfig仿真模型如下所示：
带转子电压补偿的双馈发电机控制器模型：
风力发电模型：
dfig+wind组合模型如下图所示：
3、仿真分析
%% 初始化clear; clc;%% dfig参数设置f_rated = 60; % 额定频率 hzw_syn = 2*pi*f_rated; % 同步电转速 rad/sv_ll_rated = 690; % 额定线电压 vp = 6; % 极点数s = 0.01; % 滑移率j = 70; % 转动惯量 kg*m^2r_s = 2e-3; % 定子下标s（stator） ohmr_r = 1.5e-3; % 转子下标r（rotor） ohmx_ls = 50e-3; x_lr = 47e-3;x_m = 860e-3; l_ls = x_ls/w_syn; % hl_lr = x_lr/w_syn;l_m = x_m /w_syn;l_s = l_ls+l_m;l_r = l_lr+l_m;tau_r = l_r/r_r; % 转子绕组时间常数sigma = 1-l_m^2/(l_s*l_r); %% dfig 的初始（额定）条件% 额定（满）负载下的转子转速w_mech_rated = (1-s)*w_syn/(p/2); % 额定定子电流 ai_s_rated = v_ll_rated/sqrt(3) / (r_s + j*x_ls + j*x_m*(r_r/s+j*x_lr)/(j*x_m+r_r/s+j*x_lr));% 额定转子电流 ai_r_rated = -i_s_rated*j*x_m/(j*x_m+r_r/s+j*x_lr);% 额定扭矩t_em_rated = (3*abs(i_r_rated)^2*r_r*(1-s)/s) / w_mech_rated;t_load_rated = t_em_rated;% dq 域中的电压v_sd_rated = v_ll_rated;v_rd_rated = 0;v_rq_rated = 0;% dq 域中的定子电流i_sd_rated = sqrt(3)*real(i_s_rated);i_sq_rated = sqrt(3)*imag(i_s_rated);% dq 域中的转子电流i_rd_rated = sqrt(3)*real(i_r_rated);i_rq_rated = sqrt(3)*imag(i_r_rated);% rated qsq_s_rated = (v_sd_rated)^2/(w_syn*l_s)+(l_m/l_s)*v_sd_rated*i_rq_rated;% 额定流量fl_sd_rated = l_s*i_sd_rated + l_m*i_rd_rated;fl_sq_rated = l_s*i_sq_rated + l_m*i_rq_rated;fl_rd_rated = l_m*i_sd_rated + l_r*i_rd_rated;fl_rq_rated = l_m*i_sq_rated + l_r*i_rq_rated;%% 风机参数a = 3904; % 面积 m^2r = 70.5/2; % 转子半径 mj_turb = 2.4*10^6; % 转动惯量 kg * m^2rho = 1.2; % 空气密度v_wind = [12; 9; 6]; % 风速 m/s
由上图可以看出，搭建的simulink模型能很好的显示出dfig风电机组工作在理想电网电压工况状态下。
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（1）发电机其中的定子和转子侧都参与到了电网输电的过程中；
（2）实现发电机的有功功率以及无功功率进行单独的调节，对电网实施无功补偿；
（3）dfig同时囊括了异步和同步发电机的特点。
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dfig风电系统由电气子系统以及机械子系统两大核心构成。机械子系统是由齿轮箱、风机以及部分组件组成的；而电气子系统由网侧和机侧这两部分组成。网侧包含网侧变换器、电网等，机侧包含dfig发电机以及机侧变换器。dfig系统结构如下图所示：
首先在对dfig进行建模之前，我们需先完成dfig正方向惯例的参数设定，本文选取电压降落的方向作为电流的正方向。为了达到数学模型的简化，可以假定以下几点：
（1）不考虑空间谐波的情况，设发电机定、转子三相绕组对称分布杂在空间上，它们之间相差120角度，气隙磁场呈正弦规律分布。
（2）不考虑铁耗以及磁路的非线性，假定绕组的自感和互感是与磁路工作点有关的恒定值，也不考虑频率和温度变化对dfig风电系统参数的影响。
（3）以定子侧为参考，将转子的参数均归算至定子侧，定、转子绕组归算后的有用匝数相同。
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