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随着风电装机容量的不断增加及其在电力系统中比重的加大,各国电网运行商开始出台相应的风电并网指导规范,对风电机组的电压适应运行能力做出了明确的技术规定。然而,受限于我国的风电场集中区域与负荷中心区域处于不均衡分布状态,风电机组接入的配电网多呈现电压不平衡性。因此,在我国颁布的《风电场接入电力系统技术规定》中,要求风电机组应具有不平衡电压适应运行能力。因此,开展不平衡电网故障下并网风电机组的运行控制研究,就具有十分重要的理论研究和实际应用价值。目前,并网风电系统主要分为双馈与直驱两种主要类型,而直驱风电系统由于采用全功率变流器与电网相联,其对不平衡电压环境适应运行能力要优于双馈风电系统。因此,本论文以更易受不平衡电压影响的双馈风电机组为研究对象,以不平衡电压下双馈风电系统(doubly fed induction generator,DFIG)的运行与控制能力为研究主题,以理论分析、仿真研究和实验验证为研究手段,系统、深入地研究双馈风电机组的控制技术。本论文的主要研究内容以及成果可概括为:1.提出了不平衡电压下DFIG系统的机侧、网侧变流器的二阶广义积分器((second-order generalized integrator,SOGI)谐振矢量控制技术。该项方案从协同DFIG系统的机侧、网侧变流器控制效果角度出发,在确保双馈发电机电磁转矩平稳的同时,消除DFIG系统的三相输出的负序电流。同时,在不平衡电压下,所提出的的SOGI谐振控制技术无需对的正、负序电流和电压进行分离提取,避免了繁琐复杂的负序指令计算,显著地简化了控制方案的实施流程。最后,利用仿真和实验结果,验证了所提出的SOGI谐振矢量控制技术的有效性以及DFIG系统协同控制的可行性。2.提出了不平衡电压下DFIG系统的网侧变流器降阶广义积分器(reduced-order generalized integrator,ROGI)谐振矢量控制技术。这项控制技以 ROGI谐振控制器的频率和极性的选择能力为基础,以消除不平衡电压下DFIG系统输出有功、无功功率的二倍频脉动为目标,避免了网侧变流器非预期谐波电流(正序三次谐波电流)的注入,并且无需正、负序电流和电压的分离提取与复杂繁琐的负序电流指令配置。最后,通过仿真和实验结果,验证了所提出的ROGI谐振矢量控制技术的有效性。3.提出了不平衡电压下DFIG系统的机侧变流器ROGI谐振直接功率控制技术。该项控制技术直接对双馈发电机输出有功、无功功率进行闭环调节,避免了正、负序电压和电流的提取以及二倍频功率指令的计算。因此,这项控制技术无需电流和电压的正、负序分离,并降低了控制系统对双馈发电机参数的依赖性,同时由于ROGI谐振控制器的频率和极性选择能力,避免了 DFIG输出正序三次谐波,确保高正弦度电流输出品质。最后,通过仿真和实验结果,验证了所提出的ROGI谐振直接功率控制的有效性。4.研发了一套基于背靠背两电平电压源变流器的小容量DFIG实验样机与测试平台,并且详细地阐述了小容量DFIG实验样机的基本电路拓扑以及软、硬件结构。