SVPWM风电并网逆变器电能质量分析与仿真(3)
为了文持风力发电机组转速恒定不变，不仅要采取电气控制，在风速过大时，还需要限制风力发电机组所获得的空气动力转矩。主要措施有定桨距失速控制、变桨距调节控制、主动失速调节。这种风力发电系统的优点是既有失速特性，又可变桨距调节，提高了机组运行的效率，减少了机械刹车对传动系统的冲击。系统控制容易，输出功率平稳，执行机构的功率相对较小。但是该系统需要无功支持，对电网的稳定性有一定影响，严重时会导致电压崩溃或发电机组大规模脱网，低电压穿越能力降低。
图1-1恒速异步风力发电系统结构示意图
（2） 变速双馈风力发电系统
变速双馈风力发电机组可分为无刷双馈风力发电机组和绕线转子双馈风力发电机组两种。无论是无刷双馈风力发电机组，还是绕线转子双馈风力发电机组，都是特殊的异步发电机组。
图1-2无刷双馈风力发电机组系统结构示意图
对于无刷双馈风力发电系统，无刷双馈风力发电机组定子功率绕组、控制绕组的极对数分别为 和 发电机转子的极对数一般选为 ，这时的无刷双馈风力发电机等效于一台 极的交流发电机组。当无刷双馈风力发电机组运行时，发电机组转速与功率绕组、控制绕组的频率以及发电机极数之间的关系为：
超同步时，式（1-2）取“+”；亚同步时，取“-”。当发电机的转速n变化时，若控制 相应的变化，可使 保持恒定不变，与电网频率保持一致，也就实现了变速恒频控制。
基于绕线转子双馈异步电机的变速风力发电机组由风力机、齿轮箱、双馈异步发电机、转子侧变频器等组成。双馈异步发电机组定子侧直接接入电网，转子侧通过背靠背双向变流器接入电网，由于定子和转子侧都可以向电网馈送能量，所以称为双馈异步发电风力发电机组。
图1-3 绕线转子双馈风力发电机组系统结构示意图
（3） 变速永磁直驱同步风力发电系统
直驱永磁风力发电机组采用变桨距风力发电机，没有齿轮箱。发电机为永磁同步发电机，然后再接到变流器、变压器与电网相连。由于直驱永磁同步风力发电机组没有齿轮箱，永磁同步发电机所发出的频率为低频低速的，达不到工频（50Hz）的要求，不能够直接接入电网。需要采用变流器，将电压的幅值和频率经过整流和逆变，成为频率、电压都恒定的三相交流电并入电网。
图1-4 变速永磁直驱同步风力发电系统结构示意图
1.2 并网逆变器现状
网侧逆变器的分类方式很多：根据整体结构，可以分为单极逆变器与内高频逆变器；根据主电路的结构形式，可以分为半桥式逆变器、全桥式逆变器和推挽式逆变器；根据功率开关器件的种类，可以分为SCR逆变器、GTR逆变器、MOSFET逆变器、IGBT逆变器；根据功率变换的比例，可以分为全功率逆变器和部分功率逆变器；根据功率流动的方向来看，可以分为单向逆变器和双向逆变器；根据调制的方式，可以分为脉宽调制逆变器和脉频调制逆变器；根据输出电压的相数，可以分为单相逆变器、三相逆变器和多相逆变器；根据对输出电压波形的改善方式，可以分为PWM逆变器，多重叠逆变器和多电平逆变器。本文中着重研究三相电压型逆变器（VSR）。三相VSR具有允许能量双向流动、网侧电流谐波小、并网功率因数可控等优点，近年来被广泛应用于电机驱动及并网发电的场合，它的设计方法、数学模型和控制策略也是相关领域的研究热点。
三相VSR的控制策略也有很多，例如：线性控制中就包括PI调节控制、状态反馈控制、预测电流控制等，而非线性控制包括滞环电流控制、模糊控制、神经网络控制等。本文中就基于坐标变换理论的控制进行了研究。依照坐标定向方法的不同，包括基于电网电压的控制策略和基于虚拟磁链的控制两种策略，前者主要包括电压定向控制和直接功率控制，后者主要包括虚拟磁链定向控制和虚拟磁链直接功率控制。