1引言
风力机气动功率调节是风力机的关键技术之一。在最大功率跟踪阶段，发电机可以通过调速机构根据风速的大小调节发电机转速，从而维持最优叶尖速比，始终跟踪最大风能利用系数，实现最大的风能利用率和风力发电机效率。当风力机运行在额定风速以上时，由于受到风电机组机械强度、发电机及变流器容量等物理性能的限制，要求控制系统调节风力机的气动功率使功率输出维持在额定值附近，避免对风机造成损坏。目前风电机组功率的调节方式主要有定奖距失速调节、变桨距调节和主动失速调节三种方式。定桨距失速调节是最简单的功率控制方式，风力机的功率调节完全依赖叶片的气动特性。风机在高风速下通过调节桨叶形状或叶尖处的扰流器动作来限制输出转矩和功率，在低风速下难以获得最大的风能利用率。变桨距型机组在高风速下通过调节桨距角达到限制功率的目的。并能在机组起动和停机时对转速进行控制，使风力机性能和功率输出特性都得到改善。主动失速调节是前两种功率调节方式的组合。在低风速时与变奖距调节一致；高于额定功率后，相应的增加功角，使叶片的失速效应加深，从而限制风能的捕获。与主动变桨距控制相比，其对桨距执行机构的调节幅度和速度的要求较低。
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2并网逆变器的电流控制性能分析及改进
2.1并网逆变器的数学模型
文献中指出采用复矢量分析方法可以将多输入多输出的系统简化成单输入单输出系统，因此可以利用经典的单输入单输出控制系统的分析与设计方法如频响特性、根轨迹等对系统的跟随性能、抗扰性能、解親性能等进行分析。本章将在静止坐标系和同步旋转坐标系下对并网逆变器进行建模，给出其复矢量模型；基于此对并网逆变器的电流控制性能进行分析，重点对静止坐标系下的功率解耦控制进行了研究，给出了解親控制方法。
2.2并网逆变器的电流控制策略
目前，并网逆变器最常用的控制策略是基于电网电压定向的矢量控制策略。电压定向控制一般采用电压外环、电流内环结构，电流方向以电网电压空间矢量的方向为基准。电压外环控制环节能量控制环节，直流电压环控制器多数采用PI控制，保持中间直流电压跟随指令值，实现输入能量与输出能量的平衡。矢量控制系统能否实现高性能稳态运行和快速动态响应，很大程度上依赖于电流内环的设计。基于解耦PI调节器实现。然而静止坐标系下并网逆变器控制系统具有不需要Park坐标变换、控制系统简单等优点，近年来随着PR节器可以对交流量进行无差控制的引入，静止坐标系下基于PR调节器的电流环设计方法逐渐在很多领域得到了广泛的应用。本节将对两种坐标系下的不同控制方法进行详细的介绍，并对系统的控制性能进行对比分析。
3不平衡电网下并网逆变器的控制策略.......43
3.1三相不平衡系统的对称分量法分析............43
3.2基于降阶谐振调节器的锁频环技术..........45
4电励磁同步发电机的气隙磁链定向控制.......71
4.1电励磁同步发电机的数学模型.............71
4.2电励磁同步发电机气隙磁链定向控制原理.........77
5电励磁同步发电机的弱磁控制..........91
5.1电励磁同步发电机弱磁控制原理......91
5.2传统的电励磁同步电机弱磁控制策略............95
5电励磁同步发电机的弱磁控制
5.1电励磁同步发电机弱磁控制原理
当风电场中出现阵风时，由于风力发电系统中的变桨机构的响应速度较慢，EESG可能出现短时超速，若保持原来的控制策略可能导致系统故障保护，此时必须釆取合适的控制策略对发电机进行控制。基于气隙磁链定向控制的EESG运行于额定转速以上时，若保持气隙磁链不变，则电机的感应电动势随转速增加而增加，定子端电压也随之增加，但定子端电压要受变流器最高电压的限制，通过削弱磁场的方法可以在保持定子端电压不变的情况下提高转速，这种方法称为弱磁控制。这样可以在变桨系统不能及时响应时将风能存储于机械惯性中，而不使变流器超负荷。
5.2传统的电励磁同步电机弱磁控制策略
从图5-5中可以看出，采用基于动态定子磁链电流补偿的定、转子综合弱磁控制时，随着转速的增加气隙磁链和转子电流减小，使定子电压幅值基本保持不变；定子转矩电流也保持不变，但定子励磁电流在动态过程中小于零，为弱磁电流性质，与转子电流共同作用来减弱气隙磁链；当转速达到稳定值后定子励磁电流逐渐回到0，使定子侧保持较高的功率因数。由于动态过程中定子弱磁电流与转矩电流相比较小，因此，其对定子电流响应不大，从定子电流波形中可以看出电流幅值基本保持不变。图5-6(a)给出了电机转速、气隙磁链指令及反馈值和转子励磁电流的波形，可以看出在转折速度以下时气隙磁链及转子励磁电流不随转速的变化而变化，实现恒定气隙磁链控制。当转速在转折速度以上时气隙磁链及转子励磁电流随转速的增大而减小，实现高速弱磁控制；但是在升速过程中气隙磁链的反馈值滞后于指令值。
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6结论和展望
电励磁直驱型风力发电系统成为目前风力发电领域又一重要发展方向。本文围绕电励磁直驱型风力发电机的并网控制技术展开研究，提出了相关控制方法，搭建了仿真和实验平台，并通过仿真和实验对相关研究成果进行了验证，主要研究成果和结论如下：
1.针对静止坐标系下并网逆变器的功率解稱性能进行了分析，推导出了釆用传统PR电流调节器时系统有功功率和无功功率之间的親合关系。提出了采用改进电流调节器实现功率解稱控制的方法，并给出了改进PR调节器的参数选取原则及数字化实现方法。釆用改进型PR调节器可以降低系统对频率变化的敏感度，同时，可以使并网逆变器达到同步旋转坐标系下解稱PI调节器的动态性能。通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和改进调节器的有效性，采用改进PR节器可以实现系统的功率解稱，改善系统的动态响应性能.
2. 提出了基于降阶谐振调节器的并网逆变器锁频环技术，适用于非理想电网条件下并网逆变器的频率检测、正负序分离、谐波检测等。ROR节器能对谐振频率处信号提供无穷大增益，具有频率和极性选择性，可以直接进行不同频率的正、负序分量信号准确分离，且动态响应较快,实现简单。
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参考文献（略）