1 引言
風力發電是利用風能的一種有效形式，受到了廣泛的關注。和常規風力發電系統相比，變速恆頻雙饋風力發電系統具有功率因數可調、效率高等優點，同時變換器連接在轉子迴路，僅處理雙向流動的轉差功率，不僅具有變換器體積小、重量輕、成本低的特點，更可實現機電系統的柔性連接。
本文採用dfig功率控制來實現最大風能追蹤的實施方案。基於最大風能追蹤的需要，將磁場定向矢量控制技術應用到dfig運行控制上，形成了基於定子磁鏈定向的dfig有功、無功功率解耦控制策略；採用雙pwm型變換器作為轉子的勵磁電源，基於電網電壓定向矢量控制技術，實現了網側變換器交流側單位功率因數控制和直流環節電壓控制。
在建立雙饋風力發電系統模擬模型基礎上，對整個系統進行了模擬分析，驗證了該方案的正確性和可行性。
2 變速恆頻雙饋風力發電機的運行原理
雙饋型非同步發電機（dfig）採用繞線轉子感應發電機，定子直接接電網，在轉子側施加交流勵磁來控制發電機的轉矩。由dfig實現的交流勵磁，可以通過調節勵磁電流的幅值、頻率和相位實現靈活的控制；改變轉子勵磁電流的頻率，dfig可以實現變速恆頻控制；改變轉子勵磁電流的相位，可以調節有功功率和無功功率。
本文採用雙pwm變換器作為dfig轉子勵磁電源系統，如圖1所示。兩個三相電壓源型pwm全橋變換器採用直流鏈連接，靠中間的濾波電容穩定直流母線電壓。轉子側變換器向dfig的轉子繞組饋入所需的勵磁電流，實現dfig的矢量控制及輸出解耦的有功功率和無功功率進而實現可逆運行。網側變換器在實現能量雙向流的同時，控制著直流母線電壓的穩定，以及對網側的功率因數進行調節。
3 雙饋非同步發電機的數學模型
為了實現雙饋電機的高性能控制，採用磁鏈定向的矢量變換技術，通過坐標變換和磁鏈定向，將dfig定子電流分解成相互解耦的有功分量和無功分量分別控制，從而實現有功功率和無功功率的解耦控制。定子採用發電機慣例，轉子採用電動機慣例，建立了同步旋轉坐標系下的dfig的數學模型。
式中：ωs為dq坐標軸相對於轉子的角速度；ω1為定子頻率的同步角速度；usd、usq、urd、urq、isd、isq、ird、irq分別是定、轉子電壓和電流在dq軸的分量；ψsd、ψsq、ψrd、ψrq分別是定、轉子磁鏈的dq軸分量；np為電機極對數。
4 基於定子磁鏈定向的有功、無功解耦控制策略
dfig的控制對象為輸出有功功率和輸出無功功率。為了實現有功、無功功率的解耦控制策略，採用定子磁鏈定向的矢量控制系統，將dfig定子電流分解成為相互解耦的有功分量和無功分量，實現對定子側有功功率和無功功率的解耦控制。
如圖2所示整個控制系統採用雙閉環結構，外環為功率環，內環為電流環。在功率環中，p1*和q1*與功率反饋值p1、q1進行比較后經pi型功率調節器運算，輸出定子電流的有功、無功分量參考值。根據定轉子電流之間的關係計算得到轉子電流的i*rd、i*rq參考值，與轉子電流反饋值比較后，經pi型電流調節器輸出電壓分量u＇rd、u＇rq，加上補償分量Δurd、δurq可以得到轉子電壓指令u*rd、u*rq。然後轉子電壓指令經坐標變換后輸出兩相靜止坐標系下的控制電壓u*Α、u*β。結合svpwm控制轉子側變換器，實現有功、無功功率的解
