雙饋式感應發電機（DFIG）是在同步電機和異步電機的基礎上發展起來的一種新型發電機。DFIG的主要優點是其足夠寬的速度范圍，能使組合式風力渦輪機以最佳的性能系數運行。

由于定子電壓由電網施加，因此是不可控的，因此在dq域中建模DFIG的目的是通過dq域中轉子電流或電壓的兩個解耦軸向分量來控制DFIG（其速度、電磁轉矩等）。通常，選擇d軸與轉子漏磁空間矢量或定子電壓方向對齊。在本項目中，定子電壓vs的方向被選為d軸。

d軸的轉速等于電空間中vs的轉速，即：

(資料圖)

假設定子電壓由電網平衡的正弦三相電壓施加：

我們可以通過調節ird來控制雙饋發電機的定子實際功率Ps和電磁Tem，通過調節irq來控制雙饋發電機的定子無功功率Qs。總之，d軸轉子電流可用于控制定子有功功率和電磁轉矩，q軸轉子電流可用于控制定子磁鏈和定子無功功率。顯然，它能夠通過兩個解耦部件ird和irq來控制DFIG，并且我們的控制目的是可以實現的。

參考信號可以從所需的電磁轉矩（或所需的定子實際功率）和所需的定子無功功率中獲得，如下所示：

基于Simulink搭建的DFIG模型如下圖所示：

1、dq域雙饋發電機模型

2、估計模型

3、帶轉子電壓補償的雙饋發電機控制器模型

4、從Qs生成irq的模型

5、風力渦輪機模型

6、DFIG和風力渦輪機的組合

DFIG風力發電機相關參數設置：

仿真代碼：

%% 雙饋發電機的參數f_rated = 60;         % 額定頻率；單位：赫茲w_syn = 2*pi*f_rated; % 同步電轉速；單位：拉德/秒V_ll_rated = 690;     % 額定線電壓；均方根值；單位：Vp = 6;                % 極點數s = 0.01;             % 在額定（滿）負載下滑動J = 70;               % 慣性矩；單位：千克*m^2R_s = 2e-3;           % 定子下標s；單位：歐姆R_r = 1.5e-3;         % 定子下標r；單位：歐姆X_ls = 50e-3;        X_lr = 47e-3;X_m = 860e-3;         L_ls = X_ls/w_syn;   L_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;           % 指轉子繞組的時間常數sigma = 1-L_m^2/(L_s*L_r); %% DFIG的初始（額定）條件% 額定（滿）負載下的轉子轉速w_mech_rated = (1-s)*w_syn/(p/2); % 定子額定電流，均方根值，單位：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));% 額定轉子電流，均方根值，單位：AI_r_rated = -I_s_rated*j*X_m/(j*X_m+R_r/s+j*X_lr);% 額定扭矩，P_額定/w_機械額定T_em_rated = (3*abs(I_r_rated)^2*R_r*(1-s)/s) / w_mech_rated;T_load_rated = T_em_rated;% dq域中的電壓V_sd_rated = V_ll_rated;V_rd_rated = 0;V_rq_rated = 0;% dq域中的定子電流I_sd_rated = sqrt(3)*real(I_s_rated);I_sq_rated = sqrt(3)*imag(I_s_rated);% dq域中的轉子電流I_rd_rated = sqrt(3)*real(I_r_rated);I_rq_rated = sqrt(3)*imag(I_r_rated);Q_s_rated = (V_sd_rated)^2/(w_syn*L_s)+(L_m/L_s)*V_sd_rated*I_rq_rated;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;%% 雙饋發電機控制器參數w_c_i = 10*2*pi; % 交叉頻率PM_i = pi/3;     % PM kpi_by_kii = (1/w_c_i)*tan(-pi/2+PM_i+atan(sigma*L_r*w_c_i/R_r));kii = w_c_i*sqrt(R_r^2+(sigma*L_r*w_c_i)^2)/sqrt(1+(kpi_by_kii*w_c_i)^2);kpi = kpi_by_kii * kii;V_sd_prime_rated = V_rd_rated + s*w_syn*sigma*L_r*I_rq_rated;V_sq_prime_rated = V_rq_rated - s*w_syn*sigma*L_r*I_rd_rated;%% 風力機參數A = 3904;            % 掃掠面積，單位：m^2R = 70.5/2;          % 轉子半徑，單位：mJ_turb = 2.4*10^6;   % 慣性矩，單位：kg*m^2rho = 1.2;           % 空氣密度v_wind = [12; 9; 6]; % 風速，單位：m/sCp_2 = @(lambda) 0.52*(116*(1-0.035*lambda)/lambda-5)*exp(-21*(1-0.035*lambda)/lambda)+0.0068*lambda;% Seek Cp_opt and lambda_optCp_opt = -inf;lambda_opt = -inf;iter = 1;while true    lam = iter*0.01;    res = Cp_2(lam);    if ~isnan(res)        if res < Cp_opt            break;        else            lambda_opt = lam;            Cp_opt  = res;        end    end    iter = iter + 1;end

本文從理論上以及在MATLAB/Simulink中建立了雙饋感應發電機（DFIG）和風力發電機在dq域的模型以及相關控制器的模型。仿真結果表明，所設計的控制器能有效地控制雙饋風力發電機，并能自動調節施加在雙饋風力發電機上的轉子電壓，從而使風力發電機在最佳狀態下運行。