双馈风机连接至无穷大电网的典型结构图如图2.3所示。通过转子侧变流器控制，双馈风力发电机可以实现变速运行，从而更好地优化风电机组的功率输出。双馈电机采用绕线式转子，转子回路通过电力电子变流器与电网相连，定子直接与电网相连。这种机型所采用的变流器是一个AC/DC/AC的“背靠背”型变频系统，发电机的转子回路连接至转子侧变流器，相当于外接了一个外部电压相量，通过控制该电压相量，可以维持定子电流的频率与电网频率相同。而电网侧的变流器则负责稳定直流电容两端的电压，并为电网提供无功补偿及电压支持。双馈风电机组的发电机转子转速可以在同步转速的－50%至15%范围内变化，变流器的额定功率通常为风电机组的四分之一。根据转子转速的不同，双馈风电机组分为三种运行状态：亚同步运行状态、超同步运行状态和同步运行状态。当风机处于亚同步运行状态时，转子回路从电网吸收有功功率；当风机处于超同步运行状态时，转子回路向电网输出有功功率。
在MATLAB/Simulink中搭建图2.3所示系统的小信号模型，各个模块的接口连接如图3.1所示。图中双馈风力发电机组小信号模型由轴系、感应发电机、转子侧控制器、变流器直流侧、网侧控制器、变流器出口电感及变压器、并联补偿电容和输电线路共计8个模块构成。其中轴系模块以风力转矩ΔTω和发电机电磁转矩ΔTe作为输入变量，以高速轴角速度，即发电机角速度Δωr为输出变量；感应发电机模块以发电机角速度Δωr、定子电压ΔUs和转子电压ΔUr作为输入变量，以发电机电磁转矩ΔTe、定子输出电流ΔIs和转子输出电流ΔIr为输出变量；网侧控制器模块以发电机角速度Δωr、发电机角速度参考值Δωr_ref、定子无功参考值ΔQs_ref、转子输出电流ΔIr、定子输出电流ΔIs和定子电压ΔUs作为输入变量，以转子电压ΔUr为输出变量；变流器直流侧模块以转子电压ΔUr、转子输出电流ΔIr、网侧变流器电压ΔUg和网侧变流器输出电流ΔIg为输入变量，以电容两端直流电压ΔVDC为输出变量；网侧控制器模块以直流电压ΔVDC、直流电压参考值ΔVDC_ref、网侧变流器输出电流参考值Δiqg_ref和网侧变流器输出电流ΔIg为输入变量，以网侧变流器电压ΔUg为输出变量；变流器出口电感及变压器模块以定子电压ΔUs和网侧变流器电压ΔUg为输入变量，以网侧变流器输出电流ΔIg为输出变量；并联补偿电容模块以网侧变流器输出电流ΔIg、线路电流ΔIL、定子输出电流ΔIs为输入变量，以定子电压ΔUs为输出变量；输电线路模块以定子电压ΔUs和电网电压ΔUb为输入变量，以线路电流ΔIL为输出变量。
图3.1 双馈风电机组连接至无穷大电网系统的小信号模型
上述小信号模型对应的状态方程可表示为
其中，状态变量
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输入变量
对应的状态矩阵
矩阵AG_M（AM_G）、AGSR_G（AG_GSR）、AM_GSR、AM_DC、AG_DC、AG_PC（APC_G）、AGSR_DC、AGSI_DC（ADC_GSI）、ARL_DC（ADC_RL）、ARL_GSI（AGSI_RL）、ARL_PC（APC_RL）、APC_GSR、APC_DC和ATL_PC表示不同模块之间的相互作用关系，A′G表示AG受相邻模型影响得到的新矩阵，AM、AGSR、ADC、AGSI、ARL、APC和ATL分别如式（2.14）、式（2.89）、式（2.70）、式（2.104）、式（2.151）和式（2.156）所示。其中，
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