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能源和环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。利用可再生、绿色环保能源对于缓解能源问题具有重大意义。其中风能的利用更以其突出的优点受到格外的关注,风力发电技术也成为全世界竞相开发的新能源技术。论文介绍了国内外风力发电技术的研究现状,分析了当今热门的两种风电机组类型。阐述了变速恒频风发电机组风能利用率高,功率输出稳定等特点。论文对兆瓦级变速恒频风力发电机组系统结构及机组运行原理进行了分析,并对各部分功能进行了说明。本文还详细分析研究了双馈异步发电机的原理,包括电机定子电压的控制,电机转速和功率的控制等。论文对额定风速以下的最大功率跟踪原理进行了研究。本文将风速检测和爬山算法结合起来用于最大功率跟踪,经研究该方法高效、精确。本文研究了应用于偏航控制系统中的爬山算法,并对算法的控制参数进行了分析,完成了跟踪最大功率及偏航控制的软件设计。论文研究和设计了2MW变速恒频风力发电机组的控制系统。控制系统是以机组主控制器为核心的主从控制系统。主控制器和从控制器、从控制器和从控制器之间利用CAN总线连接,保证了控制信号、状态量和检测量传输的实时性和稳定性。机组主控制器采用FPGA嵌入式系统,它集成了32位的处理器、CAN总线控制器和千兆以太网MAC控制器等。论文设计了机组主控器的检测单元,可完成温度和风速、风向检测。励磁控制系统采用两个DSP控制器分别对网侧和转子侧PWM变换器进行控制。设计中采用了Concept公司的IGBT驱动芯片,其特点是具有硬件短路、过流保护功能。在此基础上,本文设计了IGBT保护报警电路并加入了软件保护功能,提高了功率模块的安全性。励磁控制器的检测单元对各种电压电流和电机转速进行检测,并将检测量上传机组主控制器。本文对网侧PWM变换器、转子侧PWM变换器采用基于电网电压定向矢量方式控制,在保持直流母线电压稳定的前提下,有效地控制双馈异步电机(DFIG)的转速、有功和无功功率。论文分析了矢量控制方法及DSP控制器的软件控制流程,完成了相应的软件设计。论文设计了主动偏航的偏航控制系统,利用H桥对偏航电机进行控制,从而确定最佳偏航。