11、独立运行的无刷双馈感应发电机（BDFIG）重载扰动下的先进控制策略

独立运行的无刷双馈感应发电机（BDFIG）重载扰动下的先进控制策略

1. 引言

无刷双馈感应发电机（BDFIG）因其独特的无滑环和电刷结构，提高了耐用性和可靠性，预计在未来几年，特别是在独立运行模式下，将成为最重要的发电机之一。BDFIG 能在可变转子速度下产生稳定频率的电力，可在独立发电和并网发电两种模式下运行。不过，并网模式下的控制策略不能直接用于独立运行模式，因为并网模式下的风力发电机需要控制无功和有功功率，而独立运行模式则要求在负载或转子速度变化时，保持功率绕组（PW）电压的幅值和频率稳定。

目前，已有的一些针对独立运行 BDFIG 的控制方法，如连续绕组（CW）电流定向控制、直接电压控制（DVC）方法以及无传感器 DVC 方法等，大多应用于主侧变换器（MSC），在重载扰动下动态性能较低。而针对次侧变换器（LSC）的无功电流瞬态控制虽能在一定程度上增强 PW 电压，但 MSC 的电流控制方法在大负载波动下仍缺乏高动态性能。

为改善独立运行 BDFIG 在重载扰动下的动态性能，本文提出了两种不同的控制策略：
- 第一种控制策略通过 MSC 实现，利用 CW 电流的瞬态前馈补偿来增强 PW 电压调节的动态响应。
- 第二种控制策略由 MSC 和 LSC 共同实现，充分利用两个功率变换器的冗余容量来补偿负载扰动。

这两种控制策略分别在 90 kVA 和 3 kVA 的 BDFIG 实验平台上进行了验证，实验结果证明了这两种控制策略具有良好的动态性能。

2. 带瞬态电流补偿的矢量控制策略

2.1 CW 电流的瞬态前馈补偿

通过一系列公式推导，可得到 CW 磁链和电压的表达式：
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