变速恒频发电是从20世纪70年代发展起来的一种新型发电方式，它将电力电子技术、矢量变换控制技术和微机信息处理技术引入发电机控制之中，获得了一种全新的、高质量的电能获取方式。风力机采用变速运行，即风力机叶轮跟随风速的变化改变其旋转速度，保持基本恒定的最佳叶尖速比，风能利用系数最大。相对于恒速运行方式，变速运行具有如下优点[5]：

(1) 风能转换效率高。变速运行风力机以最佳叶尖速比、最大功率点运行，提高了风力机的运行效率，与恒速恒频风电系统相比，理论上年发电量一般可提高20％以上。变速运行的风力机不但年运行小时数较高，而且输出功率上限也比恒速运行的风力机要高。

(2) 变机电动力系统间的刚性连接为柔性连接。当风速跃升时，能吸收阵风能量，把能量储存在机械惯性中，减少阵风冲击对风力机带来的疲劳损坏，减少机械应力和转动脉动，延长风力机寿命。当风速下降时，高速运转的风轮的能量便释放出来变为电能送给电网。

(3) 通过矢量控制调节励磁，可以实现发电机输出的有功功率和无功功率的独立调节。在实现最大风能捕获的同时，还可以调节电网功率因数，提高了电力系统的动静态性能和稳定性。由于采用了交流励磁，变速恒频发电方式可以实现发电机和电力系统的柔性连接，并网相对容易而且并网运行后一般不会发生失步。

(4) 交流励磁方式的变速恒频系统中电力电子装置容量相对较小，降低了系统设备成本。由于转子侧与系统交换的能量只是总能量的滑差部分，即滑差功率，因此，励磁电源的容量只取决于设计转速调节范围的大小。

(5) 可使变桨距调节简单化。变速运行放宽了对桨距控制响应速度的要求，在低风速时，桨距角固定，高风速时，调节桨距角限制最大输出功率。

另外，变速运行还可以减少运行噪声等其它一些优点。总之，由于这些优点，风电机组正朝着大型化、变桨距和变速恒频的方向不断发展。

1.3  双PWM变流器控制的研究现状

1.3.1  双PWM变流器的特点

1.3.2  双PWM变流器的控制

1.3.3  双PWM变流器在变速恒频系统中的应用

1.4  论文研究内容和结构安排

本文对双馈异步电机双PWM变流器控制的仿真研究在结构和内容上安排如下：

第一章，介绍本文的选题背景和研究目标，简要地分析当前双馈异步电机双PWM变流器控制的发展和研究现状，说明进行仿真研究的目的和意义。

第二章，建立双馈异步电机双PWM变流器的数学模型。包括三相静止坐标系下的数学模型，两相静止坐标系下的数学模型以及两相旋转坐标系下的数学模型。

第三章，建立双馈异步电机双PWM变流器的控制模型。包括网侧变流器的控制模型以及机侧变流器的控制模型，并根据控制模型设计出网侧变流器和机侧变流器的控制框图。

第四章，根据前一章的控制模型对双馈异步电机双PWM变流器控制进行仿真研究，对仿真结果进行分析总结。

第五章，对本文的主要结论进行总结和归纳，并展望未来的工作方向。

2  双馈异步电机双PWM数学分析

本文的研究对象是双PWM变流器，在对其进行控制研究之前必须先对它进行数学分析，离开了数学模型任何控制模型的建立都是不可能的。所以本章对双PWM变流器进行数学分析，建立其数学模型，为后续研究作理论准备。

2.1  双馈异步电机工作原理

双馈异步风力发电系统的系统结构主要包括：1、风力机；2、增速齿轮箱；3、双馈异步发电机；4、变换器和控制系统。风力机的机械速度允许跟随风速变化，通过对发电机的控制使风机运行在最佳叶尖速比，从而使整个运行速度的范围内都有最佳功率系数。 MATLAB风力发电系统变流器的控制策略研究(4):http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_71675.html