随着传统能源枯竭和环境污染突出,全球风力发电事业得到了迅猛发展。山区、孤岛和海上航行的船舶等偏远地区对用电的需求日益增长,使得独立运行的双馈交流发电系统逐渐进入人们的研究范畴。本课题以独立运行的双馈交流发电系统为研究对象,考虑三相平衡与不平衡负载以及电机转速变化等情况,利用转子侧变换器控制双馈电机励磁,使电机定子端能够输出长期稳定的三相平衡交流电压。所做的工作主要有以下几点:第一,介绍独立运行的双馈交流发电系统应用于离网型风力发电的价值和意义,总结国内外针对平衡负载和不平衡负载下双馈交流独立发电系统的研究现状,介绍双馈电机在三相静止坐标系以及两相旋转坐标系下的数学模型。第二,平衡负载下的双馈交流发电系统独立运行控制。基于双馈电机数学模型,在定子磁链定向的矢量控制技术下,设计基于扩张状态观测器的转子侧无差拍预测电流控制器,以削弱控制器对电机参数的依赖,增强对负载和风速变化的鲁棒性。将所设计的控制器应用于独立运行双馈交流发电系统,并与PI控制器下的恒定电压输出能力进行仿真对比,验证所提控制器方案的有效性。第三,不平衡负载下的双馈交流发电系统独立运行控制。为了降低不平衡负载对输出电压的影响,根据不平衡负载下双馈电机数学模型,设计转子侧无差拍预测电流控制器,并设计增强型扩张状态观测器,同时估计正同步参考系中的正负序分量,增强系统对不平衡负载的抗干扰能力。通过仿真对所设计的控制器用于不平衡负载下双馈交流发电系统的平衡电压发电性能进行分析,验证所提控制器方案的有效性。第四,双馈交流发电系统实验验证。以双馈电机为核心搭建主电路和以DSP28335为核心搭建控制电路,在仿真结果的支持下,分别编写平衡负载和不平衡负载下的系统控制程序。通过实验结果进一步论证所提方案的可行性和有效性。