风能是当今最适宜大规模开发的可再生能源之一,大力发展风力发电产业已经成为中国政府、企业和科研机构的共识。中国陆地风力资源丰富,而双馈风力发电技术是目前世界公认陆上发电机型的主流。论文以双馈风力发电系统运行控制技术为研究主题,对双馈风力发电系统的转子侧变换器和网侧变换器直接功率控制技术进行了深入研究。论文的主要工作和创新点如下:1.建立双馈风力发电机及网侧电流变换器瞬时直接功率控制数学模型,奠定了双馈风力发电系统直接功率控制策略研究的理论基础。2.针对传统滞环直接功率控制稳态性能差的问题,提出了基于转子坐标系的双馈风力发电机有限模型预测直接功率控制方法。该方法不需要对转子电压进行帕克变换,无需转子电流的测量,不需要转子电流传感器,大大简化了系统的设计,节约了硬件成本。进行了仿真和实验研究,仿真和实验结果表明,其控制性能远优于传统滞环直接功率控制方法。3.针对模型预测控制方法在扰动突变时反应滞后的问题,将传统滑模控制、自适应控制和模型预测控制结合起来,提出了自适应模型预测直接功率控制方法。该方法保留了传统滑模预测控制鲁棒性强的优点,提高了控制系统的动态、稳态性能和抗干扰能力。仿真和实验结果验证了方法的有效性。4.针对传统模型预测控制方法计算量大的问题,结合显式模型预测控制算法,提出了具有抗扰动能力的单步显式模型预测直接功率控制方法。该方法导得了离线计算状态分区上的状态反馈最优显式控制律,大大减小了模型预测控制方法的计算量,增强了系统的抗扰动能力。进行了对比仿真和实验研究,仿真和实验结果验证了方法的有效性。5.为了使双馈风力发电系统实现无速度传感器控制,针对双馈风力发电机运行过程中参数摄动及集合卡尔曼滤波控制算法对不确定模型参数敏感性高的问题展开研究,提出了新型弱敏集合卡尔曼滤波控制算法,并应用于双馈风力发电系统,该控制算法提高了双馈风力发电系统的状态观测精度,实现了无速度传感器的双馈风力发电系统自适应模型预测直接功率控制。进行了仿真实验,仿真结果验证了方法的有效性。6.搭建了双馈风力发电系统实验平台,编写了双馈风力发电系统转子侧和网侧变换器的控制程序,并在搭建的实验平台上完成了部分控制策略的实验验证。