【正文】 （321） 根據(jù)磁鏈方程（38）導(dǎo)出定子磁鏈方程并得出： （322） 轉(zhuǎn)子磁鏈方程轉(zhuǎn)化有： （323） 根據(jù)同步旋轉(zhuǎn)電壓方程得到轉(zhuǎn)子電壓方程： （324）式中：。兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下 進(jìn)一步將靜止坐標(biāo)系下的DFIG數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，其電壓方程和磁鏈方程為： （316） （317）考慮到雙饋電機(jī)不論是電動(dòng)狀態(tài)還是發(fā)電狀態(tài)，都始終運(yùn)行在工頻50Hz樣的頻率下，定子電阻壓降遠(yuǎn)比電抗壓降和電機(jī)反電視小，通?？梢院雎噪姍C(jī)定子繞組電阻。 由式1 2可得，三相靜止坐標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換公式： （312） 上述公式左右兩端均乘以系數(shù)矩陣的逆矩陣，即可得到上述坐標(biāo)變換的逆變公式： （313） （314） （315） 定子磁鏈定向矢量控制 與普通的三相交流電機(jī)一樣，三相靜止坐標(biāo)系下DFIG的數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、多變量、非線性、強(qiáng)耦合的系統(tǒng)，很難進(jìn)行控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)。這些變換都為等效變化，即在任何坐標(biāo)系下，器合成空間矢量都為同一空間矢量S。對(duì)于雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，電機(jī)定、轉(zhuǎn)子的電流分別是工頻和轉(zhuǎn)差率的交流量，是一個(gè)強(qiáng)耦合系統(tǒng)，應(yīng)用矢量控制技術(shù)將實(shí)際的交流量分解成有功分量和無功分量，并分別對(duì)這兩個(gè)分量進(jìn)行閉環(huán)控制。（3） 轉(zhuǎn)矩方程 （38） （4）運(yùn)動(dòng)方程 （39） 式中：為風(fēng)力提供的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩；J為機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 將其轉(zhuǎn)化為矩陣形式： （33）（2）磁鏈方程 （34）其中： （35） （36） 。電角度，所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢沿氣隙按爭先規(guī)律分布；2）忽略磁路飽和，認(rèn)為各繞組的自感和互感都是恒定的；3）忽略鐵心損耗；4）不考慮頻率變化和溫度變化對(duì)繞組電阻的影響；5）如沒有特別說明，轉(zhuǎn)子側(cè)的參數(shù)都折算到定子側(cè)的參數(shù)，折算后的定子和轉(zhuǎn)子繞組匝數(shù)相等。為了便于分析問題，假定條件如下：忽略磁飽和空間諧波，設(shè)三相繞組對(duì)稱，均為星形連接，磁動(dòng)勢沿氣隙正弦分布；不考慮溫度對(duì)電機(jī)參數(shù)的影響；轉(zhuǎn)子繞組折算到定子側(cè)，折算后每相繞組匝數(shù)相等。在第二章中，已經(jīng)機(jī)那里了DFIG的數(shù)學(xué)模型，靜止三相坐標(biāo)系下的DFIG比較復(fù)雜不利于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的DFIG模型則相對(duì)簡單，且在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的電流，電壓等矢量都可以看做相對(duì)靜止的直流量，從而可以將直流調(diào)速的方法運(yùn)用到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的家里調(diào)速系統(tǒng)中?？刂妻D(zhuǎn)子側(cè)電流就可以實(shí)現(xiàn)雙饋發(fā)電機(jī)的有功和無功功率的解耦控制，從而使雙饋發(fā)電機(jī)運(yùn)行在風(fēng)里機(jī)的最佳功率曲線是，實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能的捕獲運(yùn)行。雙饋發(fā)電系統(tǒng)是一個(gè)高階、非線性、多變量、強(qiáng)耦合的系統(tǒng)，用一般的方法很難有效實(shí)現(xiàn)控制。在這個(gè)過程中，轉(zhuǎn)子側(cè)PWM變換器控制著雙饋發(fā)電機(jī)的運(yùn)行。雙饋發(fā)電機(jī)以及整個(gè)風(fēng)力發(fā)電控制都是通過轉(zhuǎn)子側(cè)PWM變換器來實(shí)現(xiàn)的。 小結(jié) 本章介紹了雙饋發(fā)電機(jī)的優(yōu)勢，總結(jié)了變速恒頻的原理，即當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，一樣通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流頻率從而保持定子輸出電能頻率恒定，并給出了交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的能量關(guān)系。 機(jī)械功率方程： （27） 轉(zhuǎn)子繞組傳送的電功率Pe2為電磁功率Pm乘以轉(zhuǎn)差率s。 定子功率方程： （25）式中，Pm為電磁功率；Pcu1為定子繞組的銅耗；P1為定子輸出的電功率。 電機(jī)是一種機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換裝置，在各種電機(jī)中都存在一個(gè)氣隙磁場。調(diào)節(jié)Ur的幅值和相位，就可以控制雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)的有功功率和無功功率。 雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組總是有兩個(gè)頻率一樣的電源。定子側(cè)截圖電網(wǎng)所以定子側(cè)的磁場是恒定的。當(dāng)f20時(shí)，電機(jī)運(yùn)行于超同步狀態(tài)，此時(shí)定子和轉(zhuǎn)子同時(shí)向電網(wǎng)輸送電能。 設(shè)頻率的電流所產(chǎn)生的氣隙磁場同步轉(zhuǎn)速ns2，則 轉(zhuǎn)差率： 則定子控制繞組中的頻率： 即 （23） 由（2）式和（3）式可知： （24） 由（24）可知，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，調(diào)節(jié)頻率f2，因而可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速。設(shè)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為n。所以通常轉(zhuǎn)子線圈的組數(shù)應(yīng)pr滿足：Pr=2p+2q，且 p=q（1）調(diào)速原理： 。另一套接控制電源，級(jí)數(shù)為2q，稱為控制繞組。第2章 雙饋電機(jī)的理論 雙饋電機(jī)調(diào)速的基本原理 無刷雙饋電機(jī)相當(dāng)于2臺(tái)交流電機(jī)同軸相連。 在DFIG轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電源的研究中分析了雙PWM型變換器的特點(diǎn)，討論了網(wǎng)側(cè)變換器的控制方法。雙饋?zhàn)兯俸泐l風(fēng)力發(fā)電機(jī)室一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。本文在研究交流勵(lì)磁變速恒頻風(fēng)力發(fā)電理論(包括變速恒頻的運(yùn)行機(jī)理、交流勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的矢量變換控制)的基礎(chǔ)上，提出了交流勵(lì)磁變速恒頻發(fā)電機(jī)空載并網(wǎng)同期控制策略，具體有以下幾方面： 以交流勵(lì)磁雙饋異步發(fā)電機(jī)作為研究對(duì)象，介紹了變速恒頻的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及交流勵(lì)磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)技術(shù)的研究現(xiàn)狀，給出了風(fēng)力發(fā)電機(jī)變速恒頻的基本原理。 論文工作的主要內(nèi)容 變速恒頻雙反饋發(fā)電機(jī)組能夠良好運(yùn)行的前提條件是機(jī)組能夠順利并網(wǎng)，然而隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量越來越大，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)造成的電流沖擊已經(jīng)不能忽視。 發(fā)電機(jī)及其控制系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的另一大核心部分，它負(fù)責(zé)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和控制技術(shù)，也決定著整個(gè)系統(tǒng)的性能、效率和輸出電能質(zhì)量。受市場壓力等因素的影響，我國前期風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的研究更多關(guān)注具體裝置和產(chǎn)品的研制和開發(fā)，但在風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)技術(shù)研究領(lǐng)域的投入嚴(yán)重不足。受此影響，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展存在“重產(chǎn)品和市場推廣、輕設(shè)計(jì)和研發(fā)”的問題。一方面，關(guān)鍵零部件受制于人在一定程度上威脅著我國風(fēng)電整機(jī)企業(yè)和風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略安全；另一方面，大量的進(jìn)口部件直接抬高了風(fēng)電機(jī)組的造價(jià)，對(duì)國內(nèi)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的整體效益和健康發(fā)展產(chǎn)生非常不利的影響。（2）體系逐漸健全但仍需解決瓶頸問題 在國家政策以及各級(jí)政府科研項(xiàng)目的支持下，經(jīng)過企業(yè)、高校和科研單位的共同努力，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平已經(jīng)有了大幅度的提高，風(fēng)電整機(jī)、葉片、齒輪箱和發(fā)電機(jī)等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)規(guī)模和技術(shù)水平基本能夠滿足我國市場的需要；但另一方面，在偏航軸承、變槳電機(jī)、主軸、電控系統(tǒng)和變流器等一些關(guān)鍵零部件領(lǐng)域，技術(shù)和規(guī)模還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求，特別是風(fēng)電機(jī)組電控系統(tǒng)和變流器，目前仍主要依賴進(jìn)口。1）風(fēng)力發(fā)電裝備企業(yè)大多仍處于產(chǎn)業(yè)化初期階段 我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)迅猛發(fā)展的勢頭，但由于涉足時(shí)間比較短，除少數(shù)幾家企業(yè)外，大多數(shù)企業(yè)的產(chǎn)業(yè)化程度仍比較低，產(chǎn)品大多仍還處在樣機(jī)研制和實(shí)驗(yàn)考核階段。目前國內(nèi)已有60多家風(fēng)電整機(jī)制造企業(yè)，包括MW級(jí)機(jī)組在內(nèi)的國產(chǎn)風(fēng)電裝備陸續(xù)下線并投入運(yùn)行，國產(chǎn)風(fēng)電裝備的技術(shù)水平和質(zhì)量都有了很大的提高，產(chǎn)能迅速提升。國家提出的2010年完成500萬kW的目標(biāo)已提前3年于2007年實(shí)現(xiàn)，根據(jù)相關(guān)部門預(yù)測，到2010年我國的風(fēng)電裝機(jī)將達(dá)到1400～1500萬kW，而如果保障得力，～。 能源和環(huán)境危機(jī)與國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展之間的矛盾，促進(jìn)了風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，風(fēng)電在我國能源結(jié)構(gòu)中的地位日益受到重視。 風(fēng)電技術(shù)發(fā)展迅速，水平軸風(fēng)電機(jī)組技術(shù)成為主流，占到95﹪以上的市場份額；風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量持續(xù)增大，世界上主流機(jī)型已經(jīng)從2000年的 500～1000kW增加到2007年的2～5MW；變槳距功率調(diào)節(jié)方式由于載荷控制平穩(wěn)、安全和高效等優(yōu)點(diǎn)得到迅猛發(fā)展，在大型風(fēng)電機(jī)組上得到廣泛采用；風(fēng)能的大規(guī)模開發(fā)今后將更多依賴于規(guī)?；⑾盗谢蜆?biāo)準(zhǔn)化，以降低成本提高效益；隨著關(guān)鍵技術(shù)和裝備的逐漸成熟，海上風(fēng)電開發(fā)將是未來發(fā)展的一個(gè)重要方向，MW級(jí)海上風(fēng)電機(jī)組的商業(yè)化已經(jīng)成為世界風(fēng)能利用的新趨勢。這一部分是整個(gè)系統(tǒng)的核心，直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的性能、效率和電能質(zhì)量，也影響到風(fēng)能吸收裝置的運(yùn)行方式、效率和結(jié)構(gòu)，因此，研制適用于風(fēng)電轉(zhuǎn)換的高可靠性、高效率、控制及供電性能良好的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)的研究重點(diǎn)。合理利用風(fēng)能，既可減少環(huán)境污染，又可減輕當(dāng)今社會(huì)越來越大的能源短缺壓力。風(fēng)力儀器要比太陽能儀器便宜九成之多。 風(fēng)能跟陽光一樣，是取之不盡、用之不竭的可再生能源。同時(shí)風(fēng)能資源又是清潔能源，根據(jù)國際綠色和平組織和世界風(fēng)能協(xié)會(huì)共同發(fā)布的《風(fēng)力12》預(yù)計(jì)，2020年世界電力12%將來自風(fēng)電，將大大減少因火力發(fā)電給大氣層帶來的危害。風(fēng)能、太陽能等可再生資源已在世界范圍內(nèi)受到重視。面對(duì)日益短缺的資源狀況