双馈风力发电并网控制系统的设计(3)
恒速恒频方风力发电系统的运行方式式让发电机的转速不变，然后来获得频率不变的电能。但是在实际的发电过程中风速是时常改变的，所以这种运行方式无法让风能利用系数 Cp保持在最佳值，不能提高风能的利用率。
变速恒频风力发电技术是 1970年慢慢成长起来的的一种新型风力发电技术。它有很多的优势：
（1）当风轮速度改变，可以通过改变控制发电机转子电流的大小、频率以及其相位，来实现转速的调节。
（2）应用适当的控制策略来调节系统的有功功率和无功功率，减小损耗，从而来提高系统的效率。当变速恒频调速系统与变桨距调节技术连接起来，就变成了我们所说的变速恒频风力发电系统。
它也有一些不足之处比如:
(1) 风力发电系统转换装置里面有电力电子器件成本高，但是还好这些器件在风力发电系统中所占的比重还是很小的
在当今大多数都会采用变速恒频技术的风力发电机组，使用不同类型的发电机，再加上相关的电力电子变流装置，对发电机进行功率转速环的控制，这就出现了多种多样的变速恒频风力发电系统。
1.4.1 采用变换器和异步发电机的风力发电系统
这种系统的变速恒频控制是在电机的定子电路中实现的，当风速发生改变时，引起转子的转速也发生改变，所以发电机所发出来的电能的频率就会相应的变化。所以这是为了让这些频率变化的电能转化成和电网的平率相同的电能，我们就在定子绕组与电网之间增加一个换流器就可以实现电能的利用了
这种方案实现了变速恒频的优点是：
(1)变速运行范围宽适用于风速变化较大的环境。
(2)系统比较简单。
但是它的缺点也很鲜明那就是因为变换器放在发电机定子侧，变换器的容量肯定要和发电机的容量相等，致使变换器体形大、很重而且系统成本很高。
1.4.2 采用双馈感应发电机的风力发电系统
双馈感应发电机（Doubly Fed Induction Generator，简称 DFIG）构成的变速恒频控制方案是在转子电路实现的，它的调速系统和绕线式异步电动机调速系统基本相同，首先通过转子回路的功率是双馈式发电机的转速允许范围所决定的转差功率，这个转差功率只是定子额定功率的一小部分，并且它可以双向流动。和转子绕组连在一起的是励磁变换器，通常我们选用双PWM 电压型变换器。这两个变换器我们分别叫做转子侧变换器和网侧变换器。在这里其中转子侧变换器向转子绕组馈入需要的励磁电流，从而来实现双馈电机的矢量控制和定子有功、无功功率的调节；网侧变换器适合转子侧变换器相辅相成的运行，从而来实现转子侧和定子侧能量的双向流动。
由于以上许多的优点中，变速恒频双馈式风力发电机已经是当今风力发电方面的研究重点和未来的发展趋势。
1.5论文主要内容
(1)介绍了双馈式感应发电机的结构和数学模型。其中阐述了双馈感应发电机的原理以及详细叙述了双PWM变换器的组成结构，两电平电压型双PWM变换器是由两个完全相同的两电平电压型三相PWM变换器通过直流母线连接而成。以及两个变换器各自的作用，下一步分析了两电平电压型双PWM变换器的优点和不足。其次分别介绍了双馈风力发电机和网侧变换器在三相静止坐标系下和两相旋转d-q坐标系下的模型以及各自的功率关系详细分析，最后总结了双馈感应发电机的优缺点。
(2)对双馈风力发电系统的矢量控制策略进行了研究。设计了网侧变换器按照基于电网电压定向的矢量控制策略；同时研究了双馈感应风力发电机按照定子电压定向的矢量控制策略的功率控制模式。然后还对空间矢量脉宽调制策略（SVPWM)的原理和算法进行了阐述和分析。