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全球能源发展的新趋势,带来了风能资源发电的快速发展,其中风力发电的发展尤为瞩目。基于双馈感应电机(DFIG)的双馈发电机组因其变流器容量小、设备成本低等优势,而成为风力发电的主流机型。然而,在非理想电网环境下,传统只具备工频电流处理能力的DFIG机组,逐渐暴露出运行适应性不足、输出电能质量不达标等诸多技术局限,难以满足风电并网标准的相关技术指标。同时,不平衡电压作为常见的非理想电网环境,对DFIG机组造成影响最为普遍、显著。因此,适用于不平衡电压环境的DFIG机组高性能控制方案,具有十分重要的研究价值和应用前景。本论文以不平衡电压下DFIG机组的主动适应运行、输出电能质量治理技术需求为契机,系统深入地研究了 DFIG机组运行控制中电流指令配置与跟踪、电压同步信号提取的关键技术问题,并分别从无相序分离和负序电流配置的直接谐振控制、无锁相环直接功率控制和无锁相环并网端电流控制三方面给出了应对措施,获得了如下创新成果:1、提出基于直接谐振的矢量控制方案。该方案利用谐振控制器直接对呈现交直流耦合形式的电流、功率、转矩等电磁信号构造谐振闭环,以实施对其中指定频率交流信号的无静差闭环调节,消除指令电流配置与电流跟踪所需的电压和电流相序分离,并解决了矢量控制对电压和电流相序分离的依赖问题。进而,以直接谐振控制为基础,研究了不平衡电压下DFIG机组的机侧、网侧变流器基于SOGI直接谐振的独立矢量控制和基于ROGI直接谐振的协同矢量控制,实现了 DFIG机组双变流器的独立适应运行与输出电能质量的协同治理运行。2、提出基于直接谐振和无锁相环的直接功率控制方案。该控制方案基于预设旋转角频率的无锁相环技术,以预设旋转角频率、ω1=100πrad/s和相位θ1=ω1t为旋转基准构建虚拟同步旋转坐标系,并利用虚拟同步旋转坐标系替代以锁相环为基准的实际同步旋转坐标系,则可避免在控制系统中嵌入锁相环,解决了由锁相环所引起控制系统低频振荡、甚至失稳的潜在问题。然后,以无锁相环直接功率控制和直接谐振控制为基础,针对电网频率突变与不平衡电压,在无需相序分离与提取的前提条件下,实现DFIG机组暂态磁链的衰减与负序电流的控制,并主动治理DFIG机组输出电能质量。3、提出基于直接谐振和无锁相环的并网端电流控制方案。该控制方案基于瞬时功率理论,可在无需电机参数的前提条件下完成指令电流配置,然后在虚拟同步旋转坐标系中构造双馈发电机和网侧变流器的并网输出端电流控制闭环,解决了电流闭环控制对电机参数高度依赖的技术难题,并实现对其并网输出电流的精确控制。其次,以无锁相环并网端电流控制方案为基础,提出了一种无参数依赖的并网同步方案,以满足不平衡电压双馈发电机平滑无冲击并网的需求。最后,利用直接谐振控制,在无需相序分离的条件下完成负序电流的控制,实现双馈发电机和网侧变流器的主动适应运行与电能质量治理。