当前位置：首页 > news >正文

DFIG双馈异步式风力发电系统并网与低电压穿越仿真探秘

news 2026/5/11 22:44:06

DFIG双馈异步式风力发电系统的并网发电与低电压穿越（LVRT）控制算法的仿真模型，基于Crowbar电路（转子串电阻）和Chopper电路： 1. 正常并网发电时的网侧变流器与机侧变流器的控制算法仿真，网侧为四象限整流，电压外环电流内环双闭环，基于SOGI二阶广义积分器进行锁相，可实现电网电压严重畸变、不平衡、网压波动工况下的精准锁相。加入了300Hz谐振控制器来抑制网侧电流的5/7次谐波； 2. 机侧变流器采用有功无功解耦控制，可控制并网功率因数，定子磁链定向控制； 3.低电压穿越控制电路：网侧变流器为Chopper电路，机侧变流器为Crowbar电路； 4. 低电压穿越控制算法分为“电网三相电压发生对称跌跌落”和“电网电压发生不对称跌落”两种工况，对称跌落工况除了进行转子能量泄放还进行了无功支撑，在电网电压跌落阶段控制向电网发无功来支撑电网电压恢复。

在风力发电领域，DFIG双馈异步式风力发电系统以其独特优势备受关注。今天咱就聊聊它的并网发电与低电压穿越（LVRT）控制算法仿真模型，这模型可是基于Crowbar电路（转子串电阻）和Chopper电路构建的哦。

正常并网发电控制算法仿真

网侧变流器控制

网侧变流器工作在四象限整流模式，采用电压外环电流内环双闭环控制策略。这里面有个厉害的角色，就是基于SOGI二阶广义积分器的锁相环。咱来看段代码示例（以Python为例简单示意，实际应用中多为专业电力仿真软件代码）：

import numpy as np # 假设电网电压信号 grid_voltage = np.sin(2 * np.pi * 50 * np.arange(1000) / 1000) def sogi_filter(voltage_signal, omega): alpha = 0.1 q = 0 d = 0 filtered_signal = [] for v in voltage_signal: q_dot = -omega * d - alpha * (q - voltage_signal) d_dot = omega * q q += q_dot * 0.001 d += d_dot * 0.001 filtered_signal.append(d) return filtered_signal filtered_grid_voltage = sogi_filter(grid_voltage, 2 * np.pi * 50)

这段代码简单模拟了SOGI对电网电压信号的处理。在实际系统中，基于SOGI的锁相环能在电网电压严重畸变、不平衡、网压波动的复杂工况下实现精准锁相。为了进一步优化，还加入了300Hz谐振控制器来抑制网侧电流的5/7次谐波。谐振控制器的原理就是对特定频率的信号进行放大或衰减，就像给电网电流信号做了个“频率筛选”，把讨厌的5/7次谐波给削弱了。

机侧变流器控制

机侧变流器采用有功无功解耦控制，实现对并网功率因数的控制，并且运用定子磁链定向控制。简单理解，就像是给发电机的有功和无功功率分别安排了“专属司机”，让它们能各走各道，互不干扰，从而精准控制并网功率。

低电压穿越控制电路

网侧变流器 - Chopper电路

网侧变流器采用Chopper电路。当电网电压出现异常跌落时，Chopper电路就像是一个“能量调节阀”，通过控制电阻的接入，把多余的能量以热量的形式消耗掉，防止电网电压跌落时能量倒灌对电网造成更大冲击。

机侧变流器 - Crowbar电路

机侧变流器采用Crowbar电路，也就是转子串电阻。当电网电压跌落时，在转子回路串入电阻，消耗转子侧的多余能量，保护发电机的转子绕组，避免因过电流而损坏。

低电压穿越控制算法

电网三相电压对称跌落工况

在这种工况下，除了进行转子能量泄放，还得进行无功支撑。咱通过代码示意一下（还是简单示意，实际更复杂）：

# 假设电网电压跌落程度 voltage_drop = 0.5 rated_voltage = 1.0 grid_voltage = rated_voltage * voltage_drop # 无功支撑控制逻辑 if grid_voltage < rated_voltage * 0.8: reactive_power = 100 # 假设向电网发100单位无功功率 print(f"电网电压跌落，向电网发无功功率: {reactive_power}") else: reactive_power = 0

在电网电压跌落阶段，通过控制发电机向电网发无功，就像给电网“打打气”，帮助电网电压恢复。