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变速恒频(Variable-Speed Constant-Frequency,简称VSCF)发电在风力发电领域体现出了显著的优越性和广阔的应用前景。在双馈型变速恒频风力发电系统中,作为双馈电机(Double-Fed Induction Generator,简称DFIG)转子侧交流励磁电源的功率变换器的控制策略是实现风力发电机组最大风能追踪、输出无功/有功功率解耦、提高风力发电机组运行效率的关键技术。双级矩阵变换器(two-stage matrix converter,简称TSMC)是一种新型拓扑结构的变频装置,它不仅具有常规矩阵变换器的优点,如:输入功率因数可调、输出电压可调、能量可双向流动等,而且克服常规矩阵变换器存在的一些困难,如:无须采用常规矩阵变换器复杂的4步换流法等。相比于传统的交-直-交变换器去掉了体积庞大的电容,使得体积减小,效率提高。由于这些优点,TSMC非常适合作为DFIG的功率励磁变换器。论文首先介绍了变速恒频风力发电系统的基本原理,推导了DFIG的数学模型。对DFIG转子侧的交流励磁电源TSMC的拓朴结构、空间矢量调制策略进行了分析,对其低频开关函数进行了推导,并介绍了一种针对TSMC的双空间矢量调制策略的简化算法。接着对TSMC励磁的双馈风力发电系统的控制策略进行了研究。在第四章中首先对矢量控制思想进行了分析,然后提出了一种基于TSMC的双馈风力发电系统的控制策略,控制系统包括功率外环、电流内环双闭环控制结构,实现了发电系统有功功率和无功功率的独立调节,并采用最大风能捕捉策略来实现不同风速下跟踪最大风能曲线,实现风能的有效利用。最后,论文利用MATLAB/SIMULINK仿真软件,建立了系统各组成部分的仿真模型,并进行了仿真实验研究。仿真结果表明,该系统具有良好的稳、动态变速恒频运行特性,输出可以实现有功、无功功率的独立调节,且输出电能质量高。验证了控制方案的正确性和有效性。