MATLAB中双馈发电机与无刷双馈发电机低电压穿越的异同分析

一、核心模型构建差异

1. 双馈发电机（DFIG）仿真模型
   • 结构建模：
     • 定子直接连接电网，转子通过滑环与背靠背变流器连接（转子侧变流器+电网侧变流器）。
     • 需配置Crowbar电路模块（如电阻-电感串联）模拟故障保护。
   • 关键参数：
     • 转子侧变流器容量（通常为额定功率的30%-40%）
     • Crowbar电阻值（需根据转子电流峰值计算，如公式：Rcb=Irotor_maxVdc）
2. 无刷双馈发电机（BLDFIG）仿真模型
   • 结构建模：
     • 定子含功率绕组（直接并网）和控制绕组（连接变流器），转子为鼠笼或磁阻结构。
     • 无需滑环和电刷，简化机械模型。
   • 关键参数：
     • 控制绕组变流器容量（通常为额定功率的20%-30%）
     • 磁链观测器参数（如滑模观测器带宽）

二、低电压穿越策略对比

三、MATLAB仿真实现对比

1. 双馈发电机LVRT仿真流程

   % 关键步骤（基于SimPowerSystems）
   1. 搭建DFIG模型：定子-转子-变流器拓扑
   2. 配置Crowbar电路：电阻值计算（参考）
   3. 设置电压跌落场景：三相短路故障（如0.2s时电压跌至0.3pu）
   4. 控制策略：转子侧变流器动态调节+Crowbar触发逻辑
   5. 结果分析：转子电流峰值、直流母线电压波动
   

2. 无刷双馈发电机LVRT仿真流程

   % 关键步骤（基于Simscape Electrical）
   1. 搭建BLDFIG模型：功率绕组（电网侧）+控制绕组（变流器侧）
   2. 设计磁链观测器：扩展反电动势观测法（EEEMF）
   3. 配置直接功率控制（DPC）：参考的积分滑模算法
   4. 电压跌落测试：单相接地故障（如0.15s时电压跌至0.4pu）
   5. 结果分析：控制绕组电流谐波、功率波动抑制
   

四、性能指标对比（仿真数据）

五、典型MATLAB代码片段对比

1. 双馈发电机Crowbar触发逻辑

   % 电压跌落检测与Crowbar控制
   function [R_cb, trigger] = crowbar_logic(V_grid, t)
       V_threshold = 0.3; % 触发阈值（pu）
       if V_grid < V_threshold
           R_cb = 0.12; % 投入电阻值（Ω）
           trigger = 1;
       else
           R_cb = inf;  % 退出Crowbar
           trigger = 0;
       end
   end
   

2. 无刷双馈发电机磁链跟踪控制

   % 磁链观测器实现（滑模控制）
   function [lambda_hat] = flux_observer(i_s, omega, lambda_ref)
       % 参数定义
       L_s = 0.3;    % 定子电感（H）
       R_s = 0.015;  % 定子电阻（Ω）
       K = 0.05;     % 滑模增益
   
       % 滑模面设计
       s = lambda_ref - L_s*i_s + K*sign(s_prev);
   
       % 观测器更新
       lambda_hat = L_s*i_s + s;
       s_prev = s;
   end
   

参考代码 双馈发电机与无刷双馈发电机的低电压穿越异同 www.youwenfan.com/contentald/59734.html

六、总结

双馈与无刷双馈发电机在LVRT中的核心差异源于结构设计：

• 双馈发电机依赖硬件冗余（Crowbar）实现故障穿越，MATLAB仿真需重点关注转子侧动态模型；

• 无刷双馈发电机通过先进控制算法（如磁链跟踪）降低对硬件的依赖，仿真时需优化控制绕组参数。

  未来可结合深度学习优化两者的控制策略，例如在MATLAB中部署LSTM网络预测电压跌落深度。