双馈发电机控制系统仿真实验指导书 (1).pdfVIP

题目5：双馈发电机控制系统仿真

一．实验目的

1．加深理解双馈发电机矢量控制系统的工作原理

2．掌握双馈发电机控制系统仿真分析方法

二．实验要求：

1.学习双馈发电机并网运行理论（附录1为双馈发电机控制原理）

2.并网前双馈发电机定子电压闭环仿真实验

3.并网后双馈发电机功率闭环仿真实验

4.给出仿真实验结论

三．实验模型介绍

仿真模型已经提供:DFIG_model_1.m,DFIG_model.mdl

首先打开并运行DFIG_model.m，初始化部分仿真系统参数。然后在simulink

环境下打开DFIG_model.mdl（图1）。

图1仿真系统图

DFIG_model.mdl仿真模型内大致分为四部分

1.grid（左下角）为电网电源。

2.DFIGmodel（左上红色）为双馈发电机模型部分

3.Ir_controller（右上）为转子电流内环控制器

4.outloop_controller(中间橘黄色)为外环控制器。

其余模块为测量及部分参数输入模块。仿真过程中第1和第2部分内容

不需要修改。重点学习第3和第4部分。

在Ir_controller模块中（图2），左侧输入信号依次为Irabc（转子三相电

流）、thetam（发电机转子角度）、Irdq_ref（转子电流给定值，此处为外环

控制器输出）、Isdq（定子电流dq值）。右侧输出信号为Urabc（转子电压，

此处为转子电流环控制器输出，直接控制转子侧输出电源）。

双击Ir_controller进入模块内部，左侧模块为转子电流坐标变换模块

（abc-dq，将三相转子电流转换为同步旋转坐标系下dq值），中间为转子电

流控制器Ir_PI_controller，右侧为转子电压逆变换模块（将同步旋转坐标系

下转子电压dq值转换为三相转子电压）。此部分各模块细节可双击进入。

右上角Scope1和Scope2分别为Id，Iq的给定值和实际值。图3为转子电

流环控制器（对应理论说明中公式28）

图2Ir_controller模块图

图3转子电流环控制器

在outloop_controller模块中，左侧输入依次分别为Usabc（定子侧三相

电压），Ugabc（电网侧三相电压），angle_grid(电网电压相角)，Isabc（定子

侧三相电流），P_ref(有功功率给定值)，Q_ref(无功功率给定值)，

grid_connection(并网信号)，grid_reset(并网信号-用于积分器清零)。右侧输

出为irdq_ref(转子电流dq给定值)，isdq（定子电流dq值）。

双击outloop_controller进入模块内部（图4）

图4outloop_controller内部

左上角红色模块V_s_g_converter为电网电压和定子电压坐标变换模块，将

输入的三相值转化为同步旋转坐标系下dq值。左下角I_stator_abc_dq_converter

为定子电流坐标变换模块。中间power_calculate为有功功率和无功功率计算模

块。右上方Us_controller为定子电压控制器，其作用是在并网前控制定子电压与

电网电压保持一致，并网后失效。右下方PQ_controller为功率控制器,其作用是

在并网后控制定子侧有功功率和无功功率。最右侧为选择开关switch，其作用是

根据并网信号决定外环输出（并网前定子电压输出，并网后功率环输出）。模块

中示波器scope3，scope4。图5为定子电压控制器内部框图（对应公式30）。图

6为功率控制器内部（对应公式33）。

图5