### 双馈型风力发电变流器及其控制
#### 关键知识点概述
本篇博士论文由合肥工业大学的杨淑英撰写，旨在深入探讨双馈型风力发电系统的变流器设计及其控制策略。该研究依托于国家“十一五”科技支撑项目（2006BAA01A18、2006BAA01A20）和安徽省“十五”科技攻关项目（040120564），通过建立双馈电机的数学模型、分析其控制机制以及设计变流器的关键部件等，取得了一系列具有创新价值的研究成果。
#### 数学建模与控制策略
1. **双馈电机数学模型**：为了满足不同的仿真需求，研究者构建了多种双馈电机的数学模型，包括磁饱和模型和戴维宁等效模型。特别地，提出了一种基于受控电压源和电压频率下垂特性的方法来模拟电网运行特性，这种方法简化了仿真过程，提高了效率。
2. **定子磁链定向矢量控制与电网虚拟磁链定向矢量控制**：通过对双馈电机的“T”型等效电路进行分析，研究者深入探讨了这两种控制策略，并提出了一种基于自适应谐振调节器的控制方案。该方案能够在不进行坐标变换的情况下实现对双馈电机转子电流的无静差控制。
3. **矢量控制系统性能分析**：论文进一步探讨了双馈电机矢量控制系统的性能，并对比了定子磁链定向和电网虚拟磁链定向两种控制策略的稳定性。此外，还提出了“虚拟阻抗”控制策略来改善矢量控制系统的动态抗扰能力。
4. **电网电压不平衡条件下的运行特性**：通过采用对称分量法，研究了电网电压不平衡情况下双馈电机的运行特性，包括有功功率脉动、无功功率脉动以及电磁转矩脉动之间的关系。特别关注了双同步旋转坐标系（双SIF）不平衡控制策略和单SRF不平衡控制策略，并首次分析了基于直接转子电压补偿控制方案的理论基础。
#### 控制策略改进与优化
5. **无速度传感器控制策略**：针对基于定子励磁电流和定子电压幅值的闭环速度观测方案存在的问题，提出了定子电流双回路和定子电压双回路两种闭环速度观测方案。此外，还提出了基于转子电流偏差角的闭环速度观测方案，以提高系统的动态响应特性。
6. **空载定子电压控制方案**：研究了双馈电机空载定子电压控制的原理，并提出了基于PI调节器和谐振调节器并行以及解耦的空载定子电压控制方案。
7. **低电压穿越（LVRT）控制策略**：论文详细描述了电网电压跌落时双馈电机的电磁过渡过程，并分析了双馈型风力发电机的LVRT控制策略。针对基于转子撬棒的LVRT控制策略，提出了一套完整的控制逻辑。同时，提出了虚拟电感控制技术来改善LVRT控制性能，并研究了基于短暂中断（STI）技术的LVRT控制策略以减少电流冲击。
#### 实验验证与工程应用
8. **实验室模拟系统**：搭建了多套不同功率等级的双馈型风力发电机实验室模拟系统，其中包括基于MW级“双馈电机对”拖动机组的模拟系统。这些实验平台为大功率双馈型风力发电机的模拟试验提供了必要的条件。研究还涉及了双馈电机起动与低速运行控制策略。
9. **变流器关键部件的设计**：详细阐述了用于双馈型风力发电机驱动的背靠背变流器关键部件的工程设计，如直流母线支撑电容、LCL滤波器参数等。特别是，根据网侧变流器交流谐波的特点和滤波要求，研究了LCL滤波器参数的优化设计方案。
#### 结论与展望
本篇博士论文围绕双馈型风力发电变流器及其控制展开了全面而深入的研究。通过理论分析、模型构建以及实验验证等多个层面的工作，不仅提升了双馈电机的控制性能，还解决了实际应用中的关键技术难题，为双馈型风力发电系统的进一步发展提供了重要的理论和技术支持。未来的研究方向可以着眼于更高效的控制策略开发、更精确的数学模型建立以及更加智能的故障诊断技术等方面，以进一步提升双馈型风力发电系统的整体性能。
