直驱式风力发电系统
直驱式永磁同步风力发电机概述
直驱式永磁同步风力发电机概述永磁同步发电机是一种以永磁体进行励磁的同步电机，应用于风力发电系统，称为永磁同步风力发电机。
永磁同步风力发电机一般不用齿轮箱，而将风力机主轴与低速多极同步发电机直接连接，为“直驱式”，所以称为直驱式永磁同步风力发电机，以下本章除特指外均简称为永磁同步发电机。
一、永磁同步发电机的特点1.与传统电励磁同步发电机比较同步发电机是一种应用广泛的交流电机，其显著特点是转子转速n与定子电流频率f之间具有固定不变的关系，即n=n0=60f/p，其中n为同步转速，p为极对数。
现代社会中使用的交流电能几乎全部由同步发电机产生。
永磁同步发电机是一种结构特殊的同步发电机，它与传统的电励磁同步发电机的主要区别在于：其主磁场由永磁体产生，而不是由励磁绕组产生。
与普通同步发电机相比，永磁同步发电机具有以下特点：（1）省去了励磁绕组、磁极铁芯和电刷-集电环结构，结构简单紧凑，可靠性高，免维护。
（2）不需要励磁电源，没有励磁绕组损耗，效率高。
（3）采用稀土永磁材料励磁，气隙磁密较高，功率密度高，体积小，质量轻。
（4）直轴电枢反应电抗小，因而固有电压调整率比电励磁同步发电机小。
（5）永磁磁场难以调节，因此永磁同步发电机制成后难以通过调节励磁的方法调节输出电压和无功功率（普通同步发电机可以通过调节励磁电流方便地调节输出电压和无功功率）。
（6）永磁同步发电机通常采用钕铁硼或铁氧体永磁，永磁体的温度系数较高，输出电压随环境温度的变化而变化，导致输出电压偏离额定电压，且难以调节。
（7）永磁体存在退磁的可能。
目前，永磁同步发电机的应用领域非常广泛，如航空航天用主发电机、大型火电站用副励磁机、风力发电、余热发电、移动式电源、备用电源、车用发电机等都广泛使用各种类型的永磁同步发电机，永磁同步发电机在很多应用场合有逐步代替电励磁同步发电机的趋势。
2.与非直驱式双馈风力发电机比较虽然双馈风力发电机是目前应用最广泛的机型，但随着风力发电机组单机容量的增大，双馈型风力发电系统中齿轮箱的高速传动部件故障问题日益突出，于是不用齿轮箱而将风力机主轴与低速多极同步发电机直接连接的直驱式布局应运而生。
直驱式风力发电机组变桨系统控制
直驱式风力发电机组变桨系统控制直驱式风力发电机组是风力发电机的一种，这里我们对直驱风力发电机组的变桨系统控制进行简单探讨。
1 直驱式风力发电机组简介直驱永磁风力发电机取消了沉重的增速齿轮箱，发电机轴直接连接到叶轮轴上，转子的转速随风速而改变，其交流电的频率也随之变化，经过置于地面的大功率电力电子变换器，将频率不定的交流电整流成直流电，再逆变成与电网同频率的交流电输出。
无齿轮箱直驱风力发电机，多沿用低速多极永磁发电机，并使用一台全功率变频器将频率变化的风电送入电网。
直接驱动式风力发电机组由于没有齿轮箱，零部件数量相对传统风电机组要少得多。
其主要部件包括：叶轮叶片、轮毂、变桨系统、发电机转子、发电机定子、偏航系统、测风系统、底板、塔架等（如图 1.1所示）。
1.1直驱型风力发电机总体设计方案直驱型风力发电机组采用水平轴、三叶片、上风向、变桨距调节、直接驱动、永磁同步发电机并网的总体设计方案，相对于传统的异步发电机组其优点如下：（1）由于传动系统部件的减少，提高了风力发电机组的可靠性和可利用率；（2）永磁发电技术及变速恒频技术的采用提高了风电机组的效率（3）机械传动部件的减少降低了风力发电机组的噪音；（4）可靠性的提高降低了风力发电机组的运行维护成本；（5）机械传动部件的减少降低了机械损失，提高了整机效率；（6）利用变速恒频技术，可以进行无功补偿；（7）由于减少了部件数量，使整机的生产周期大大缩短。
2 直驱风力发电机组变桨特性叙述直驱型风力发电机组为变桨距调节型风机，叶片在运行期间，它会在风速变化的时候绕其径向轴转动。
因此，在整个风速范围内可能具有几乎最佳的桨距角和较低的切入风速。
在高风速下，改变桨距角以减少功角，从而减小了在叶片上的气动力。
这样就保证了叶轮输出功率不超过发电机的额定功率。
对于变桨距调节后对的功率特性的影响等等问题，这里我们将对机组叶片上的气动性能进行分析，从而进一步的了解变桨后，对风力发电机组的性能影响2.1 不同变桨角度下的特性根据叶素理论，当一个叶素在流畅中运动时，叶素的上表面是负压力（吸力）；下表面是正压力。
用于直驱型风力发电系统的变流器
用于直驱型风力发电系统的变流器Introduction：现在的能源越来越受到人们的关注，各种新的能源板块不断涌现。
在这其中，风能便是一种十分有前景的新能源，因此风力发电也是目前非常热门的产业之一，风力发电系统的核心组成部分就是变流器，本篇文章将围绕直驱型风力发电系统的变流器展开讨论。
直驱型风力发电系统的变流器变流器是能够将非直流电源转化成直流电源的电子设备，其作用在于将交流电能转化成可用直流电能。
风力发电系统的核心组成部分之一即为变流器，变流器可以将风起的旋转运动转换成直流电能，从而保证整个系统的正常运转。
因此直驱型风力发电系统的变流器是一个至关重要的部分。
直驱型风力发电系统的优点直驱型风力发电系统，顾名思义，即是指直接驱动风能发电机，适用于风速较大的场合。
相对于其它类型的风力发电系统，直驱型风力发电系统具有以下优点：1. 比传统型低速轴噪音小。
2. 没有减速箱，磨损小，寿命长。
3. 不需要润滑油，环保无污染。
4. 在风速越大时功率输出越高，效率相对较高。
直驱型风力发电系统的缺点然而，直驱型风力发电系统同样存在着缺点：1. 直驱式发电机，大功率和大尺寸难以实现高效、低成本和高可靠性。
2. 接口限制：没有旋转的传动部分，要直接接到风轮，因此不能使用具有偏心量的风刀片减小振动和抗风力突变的能力。
3. 运行稳定性有待提高。
直驱型风力发电系统中变流器的作用直驱型风力发电系统中的变流器具有将可变频率的风能产生的电能转换为稳定频率的电能输出的功能，从而满足系统对电能的要求。
直驱式变流器的核心是一个PWM逆变器，负责将直驱式风机的三相电能转换成电网电能，调节电压、电流、功率等参数，保证电网的稳定性和安全性。
直驱型风力发电系统中变流器的原理直驱型风力发电系统采用电子变频技术，因此变流器是其核心部件。
变流器能够将风力发电机转化所得的交流电转化为稳定的直流电，以保证系统的正常运转。
其中一个非常重要的环节就是控制变流器的换向工作。
永磁直驱风力发电机结构
永磁直驱风力发电机结构：永磁直驱风力发电机的结构主要包括风轮、永磁同步发电机、机架及偏航系统、主控系统、变流器、空－空循环冷却系统、液压系统、润滑系统、变压器、中央监控系统、塔架和机舱等部分。
风轮是永磁风力发电机的核心部件，也是最直接受到风能作用的部分。
它由多个叶片组成，通过风力的作用使得风轮旋转。
风轮通常采用可调角度的叶片设计，以便在不同风速下获得最高效率的转动。
发电机通过法兰与风轮直接相连，省去了影响风机可靠性的最薄弱环节———齿轮箱，以及主轴系统、联轴器等传动部件。
风轮与发电机转子直联，简化了结构，缩短了传动链，最大限度地提高了机组的可靠性和传动效率。
机架和偏航系统支持整个发电机组的运行，并能根据风向的变化自动调整机舱的角度，以保证风轮始终对准风向，提高发电效率。
主控系统负责整个发电机组的运行控制，包括启动、停机、偏航、故障保护等功能。
变流器将发电机产生的电能转换为符合电网要求的电能，空－空循环冷却系统则负责冷却发电机和变流器等发热部件。
液压系统和润滑系统则分别提供机组运行所需的液压动力和润滑。
此外，永磁直驱风力发电机还包括变压器、中央监控系统、塔架和机舱等部分。
变压器将发电机产生的电能升压后送入电网，中央监控系统则负责监控整个发电机组的运行状态和性能。
塔架和机舱则构成了发电机组的支撑结构和运行环境。
双馈、直驱、半驱风力发电机工作原理
双馈、直驱、半驱风力发电机工作原理双馈、直驱和半驱风力发电机是目前常见的几种风力发电机构。
它们分别采用不同的工作原理来转换风能为电能，并在风力发电行业中得到广泛应用。
我们来了解一下双馈风力发电机的工作原理。
双馈风力发电机是一种采用异步发电机的结构，其转子由两部分组成：一个是固定子，另一个是转子。
风力通过叶片传递给转子，转子通过传动系统将机械能转化为电能。
在双馈风力发电机中，转子的定子通过拖动转子的磁场，使得风力发电机可以实现变频调速。
双馈风力发电机具有转矩平稳、响应速度快的优点，可以适应不同风速下的工作状态。
接下来，我们介绍一下直驱风力发电机的工作原理。
直驱风力发电机是一种采用永磁同步发电机的结构，其转子由永磁体构成。
风力通过叶片传递给转子，转子通过直接驱动发电机产生电能。
直驱风力发电机不需要传动系统，减少了能量转换的损失，提高了发电效率。
直驱风力发电机具有结构简单、体积小、维护成本低等优点，逐渐成为风力发电领域的主流技术。
我们来了解一下半驱动风力发电机的工作原理。
半驱动风力发电机是双馈风力发电机和直驱风力发电机的结合体，它采用了双馈发电机的转子结构和直驱发电机的永磁体。
风力通过叶片传递给转子，转子通过传动系统将机械能转化为电能。
半驱动风力发电机兼具双馈风力发电机和直驱风力发电机的优点，具有较高的发电效率和稳定性。
双馈、直驱和半驱风力发电机是目前常见的几种风力发电机构。
它们分别采用不同的工作原理来转换风能为电能，并在风力发电行业中发挥重要作用。
双馈风力发电机通过变频调速实现转矩平稳，响应速度快；直驱风力发电机通过永磁同步发电机实现高效发电；半驱动风力发电机兼具双馈和直驱的优点，具有较高的发电效率和稳定性。
随着风力发电技术的不断发展，这些风力发电机构将进一步完善和提升，为可持续能源的开发和利用做出更大贡献。
直驱型风力发电机的优越性和特点
直驱型风力发电机的优越性先进性没有了齿轮箱的整个机组，不仅降低了成本，减轻了整机重量，同时避免了齿轮箱过热、噪音大等缺陷，大大降低了故障率。
经济性发电机采用永磁式，提高了发电机的输出电压，减少了在传输过程中的线损，节省了箱变的费用。
通过对风机机组的零部件的优化设计、计算及检验，能够大幅度的延长整机的工作寿命。
安全性合理的机舱提升机设计安装在机舱内部，避免了工作人员直接与机舱尾部的窗口接触，扩大了活动空间，大大提高了安全性能。
在整机零部件之间加入防雷保护系统，可以很好的避免雷雨天气对风机的损坏，并在设计过程中全方位的考虑了天气的变化对机组的影响；塔筒之间采用高强度的螺栓连接，保证了塔筒的稳定性。
可靠性产品在研发和生产过程中，进行了全方位的认证工作，与国内多家知名认证公司保持着长期联系，并达成一致，为我们生产的直驱型风力发电机组进行全面的认证工作，包括设计认证、型式认证等。
完善的售后服务体系在安装过程中，我们有大量的技术人员会进行全程跟踪指导，建立客户档案，定期进行交流，经常保持与客户的联系，及时解决客户遇到的问题和困难。
我们的所有部件的采购都是选择著名且已获认证的供货商，保证了所有的零部件的高质量、高性能，能够满足广大用户的需求；同时我们有专业的研究开发人员，能够为用户提供详细的技术指导。
直驱型风力发电机的主要特点直驱永磁风力发电机组取消了沉重的增速齿轮箱，发电机轴直接连接到叶轮轴上，转子的转速随风速而改变，其交流电频率也随之变化。
，经过置于地面的大功率电力电子变换器，将频率不定的交流电整流成直流电，再逆变成与电网同频率的交流电输出。
国际先进的无齿轮箱直驱风力发电机，多沿用低速多极永磁发电机，并使用一台全功率变频器将频率变化的风电送入电网。
直接驱动式风力发电机组由于没有齿轮箱，零部件数量相对传统风电机组要少得多。
其主要部件包括：叶轮叶片、轮毂、变桨系统、发电机转子、发电机定子、偏航系统、测风系统、底板、塔架。
永磁直驱式风力发电机的工作原理
你好,你的这个问题问的比较广。
我大概给你阐述下,对于现在国内国外大型水平轴风力发电机组,有双馈机和永磁直驱发电机。
永磁直驱发电机顾名思义是在传动链中不含有增速齿轮箱。
总所周知,一般发电机要并网必须满足相位、幅频、周期同步。
而我国电网频率为50hz这就表示发电机要发出50hz的交流电。
学过电机的都知道。
转速、磁极对数、与频率是有关系的n=60f/p。
所以当极对数恒定时,发电机的转速是一定的。
所以一般双馈风机的发电机额定转速为1800r/min。
而叶轮转速一般在十几转每分。
这就需要在叶轮与发电机之间加入增速箱。
而永磁直驱发电机是增加磁极对数从而使得电机的额定转速下降,这样就不需要增速齿轮箱,故名直驱。
而齿轮箱是风力发电机组最容易出故障的部件。
所以,永磁直驱的可靠性要高于双馈。
对于永磁直驱发电机的磁极部分是用钕铁硼的永磁磁极,原料为稀土。
风轮吸收风能转化为机械能通过主轴传递给发电机发电,发出的电通过全功率变流器之后过升压变压器上网。
不知道有木有解释清楚。
还有什么不清楚可以继续追问,知无不言。
风力发电机也在逐步的永磁化。
采用永磁风力发电机,不仅可以提高发电机的效率,而且能在增大电机容量的同时,减少体积,并且因为发电机采用了永磁结构,省去了电刷和集电环等易耗机械部件,提高了系统的可靠性,这也是风电发电机的发展趋势之一。
风力机的直驱化也是当前的一个热点趋势。
目前大多风电系统发电机与风轮并不是直接相连,而是通过变速齿轮相连,这种机械装置不仅降低了系统的效率,增加了系统的成本,而且容易出现故障,是风力发电急需解决的瓶颈问题。
直驱式风力发电机可以直接与风轮相连,增加了系统的稳定性,同时增大了电机的体积和设计制造以及控制的难度。
直驱型风力发电系统是采用风轮直接驱动多极低速永磁同步发电机发电,通过功率变换电路将电能转换后并入电网,相对于双馈型发电系统,直驱式发电机采用较多的极对数,使得在转速较低时,发电机定子电压输出频率仍然比较高,完全可以在电机的额定等级下工作,并且其定子输出电压通过变流器后再和电网相接,定子频率变化并不会影响电网频率。
直驱式永磁同步风力发电机组建模及其控制策略
直驱式永磁同步风力发电机组建模及其控制策略一、本文概述随着全球能源需求的持续增长和环境保护的日益紧迫，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，正受到越来越多的关注。
直驱式永磁同步风力发电机（Direct-Drive Permanent Magnet Synchronous Wind Turbine Generator, DDPMSG）作为一种新型风力发电技术，以其高效率、高可靠性以及低维护成本等优点，逐渐成为风力发电领域的研究热点。
本文旨在对直驱式永磁同步风力发电机组的建模及其控制策略进行深入研究。
文章将介绍直驱式永磁同步风力发电机的基本结构和工作原理，为后续建模和控制策略的研究奠定基础。
接着，文章将详细阐述直驱式永磁同步风力发电机组的数学建模过程，包括机械部分、电气部分以及控制系统的数学模型，为后续控制策略的设计提供理论支持。
在控制策略方面，本文将重点研究直驱式永磁同步风力发电机组的最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking, MPPT）控制和电网接入控制。
最大功率点跟踪控制旨在通过调整发电机组的运行参数，使风力发电机组在不同风速下都能保持最佳运行状态，从而最大化风能利用率。
电网接入控制则关注于如何确保发电机组在并网和孤岛运行模式下的稳定运行，以及如何在电网故障时实现安全可靠的解列。
本文还将探讨直驱式永磁同步风力发电机组的控制策略优化问题，以提高发电机组的运行效率和稳定性。
通过对控制策略进行优化设计，可以进一步减少风力发电机组的能量损失，提高风电场的整体经济效益。
本文将对直驱式永磁同步风力发电机组的建模及其控制策略进行总结，并展望未来的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，可以为直驱式永磁同步风力发电机组的实际应用提供理论指导和技术支持，推动风力发电技术的持续发展和优化。
二、直驱式永磁同步风力发电机组的基本原理直驱式永磁同步风力发电机组（Direct-Drive Permanent Magnet Synchronous Wind Turbine Generator，简称DD-PMSG）是一种将风能直接转换为电能的装置，其基本原理基于风力驱动、机械传动、电磁感应和电力电子控制等多个方面。
直驱式永磁同步风力发电机最大功率跟踪的基本控制方法
直驱式永磁同步风力发电机最大功率跟踪的基本控制方法一、最大风能捕获控制的基本原理风能作用在风轮上，风能只有一部分可以被风轮吸收。
风力机从风能中捕获的功率Pw可表示为式中Pw——风力机从风能中捕获的风功率；ρ——空气密度；A——风力机扫风面积；v——风速；C p ——风力机的风能利用系数。
在桨距角一定的情况下，Cp是叶尖速比λ的函数，λ为式中ωw——风力机机械角速度；Rtur——风轮半径；v——风速。
在实际应用中常用风能利用系数Cp对叶尖速比λ的变化曲线表示该风轮的空气动力特性，如图7-4和图7-5所示。
图7-4 风轮气动特性（Cp-λ）曲线图7-5 永磁同步发电机不同转速从短路状态到开路状态的全特性曲线时就可以获得最大风能利当桨距角一定时，风力机运行于最佳叶尖速比λopt，此时风力机的转换效率最高，即用系数Cpmax式中ω——风力机的最优机械角速度；optλ——最佳叶尖速比。
opt成比例调节，以保持λ总在最优。
上式要求风轮机组的转速ω可以随风速v1在直驱式永磁同步风力发电系统中，风力发电机与风力机直接相连，风力发电机组的动态特性可以用一个简单的数学模型描述为——风力发电机组的转动惯量；式中Jtur——风力机的气动转矩；TturT——风力发电机电磁转矩。
em为风力机气动转矩Ttur其中式中ρ——空气密度；β——桨距角；CT——风力机转矩系数；Cp——风能利用系数。
稳态时，当风力机运行在一个最佳叶尖速比λopt 时，有一个最佳功率系数Cpopt与之对应，且转矩系数CT =Cpopt/λopt=CTopt也为常数，此时捕获的风能为最大，为式中S——风轮扫风面积。
稳态时，当忽略摩擦阻力转矩，发电机的电磁转矩应该与风力机气动转矩相等，即式（7-7）是在稳态条件下推导出来的发电机电磁转矩与转速之间的关系，它可以作为用于控制电机转矩的给定值，是发电机转速的函数。
即当风速在额定风速以下时，发电机的电磁转矩按照式（7-12）的关系控制，整个系统就能够实现最大风能的捕获，这就是额定风速以下最大风能捕获的基本原理。
直驱式永磁同步风力发电系统
一、概述 1.为什么风力发电系统中需要齿轮箱 2. 齿轮箱带来的问题 3. 如何能够省去齿轮箱 4. 直驱式永磁同Байду номын сангаас风力发电系统的两种典型结构
二、不控整流+Boost控制的PMSG工作原理 最大功率追踪原理、控制思路、优缺点。
三、PWM变换器控制的PMSG工作原理 1.PMSG的数学模型 2.PMSG的矢量控制与最大功率追踪
id 、iq分别是定子电流的dq轴分量
(3)磁链方程
⎧⎪ψ d = Ldid +ψ f ⎨⎪⎩ψ q = Lqiq
⎧⎪ ⎨ ⎪⎩
Ld Lq
= =
Ldm Lqm
+ Lσ s + Lσ s
(2)电压方程
vs
=
Rs is
+
d (Lsis ) dt
+
d dt
(ψ
f
e jθe
)
vs 为发电机的定子端电压矢量 Rs为发电机的定子绕组的电阻 is 为定子电流矢量 Ls 为定子电感
θe 为转子转过的电角度 ψ f为永磁体产生的磁场与定子绕组交链得到的磁链
同步旋转坐标系统下，d轴正方向为转子磁极直轴的正方向，q
四、PWM并网变换器的工作原理
一、概述
1.为什么风力发电系统中需要齿轮箱
风力发电系统中，风力机的额定转速较低，一般为几十 r/min~ 300r/min，而且叶片越长，风力机的额定转速越低。
提示：从最佳叶尖速比的角度考虑。
λopt
=
ωR
v
叶片数相同的风力机，其叶尖速比相近，在相同的风速下， 风轮的半径越大，风力机的转速须越小，才能保证叶尖速比 为最佳叶尖速比。
直驱式和双馈式风力发电机组介绍
直驱式和双馈式风力发电机组介绍
直驱式风力发电机组的风轮直接驱动发电机，主要由风轮、传动装置、发电机、控制系统等组成。
为了提高低速发电机式风力发电机组采用大幅度增加极对数（一般极数提高到100左右）来提高风能利用率，采用全功率变流器实现风力发速。
直驱发电机按照励磁方式可分为电励磁和永磁两种。
电励磁直驱风力发电机组采用与水轮发电机相同的工作原理，技术成熟，德国公司在这方面取得了很好市场业绩。
永磁直驱是近年来研发的风电技术，该技术用永磁材料替代复杂的电励磁系统，发电结构简单对励磁直驱机组较轻。
但永磁部件存在长期强冲击振动和大范围温度变化条件下的磁稳定性问题，永磁材料的抗盐雾腐蚀问题，空金属颗粒在永磁材料上的吸附从而引起发电机磁隙变化问题，以及在强磁条件下机组维护困难问题等。
此外，永磁直驱式风力发电造过程中，需要稀土这种战略性资源的供应，成本较高。
双馈式风力发电机组的叶轮通过多级齿轮增速箱驱动发电机，主要结构包括风轮、传动装置、发电机、变流器系统、控制系统等。
双馈式风力发电机组的系统将齿轮箱传输到发电机主轴的机械能转化为电能，通过发电机定子、转子传送给电网。
发电机定子绕组网连接，转子绕组和频率、幅值、相位都可以按照要求进行调节的变频器相连。
变频器控制电机在亚同步和超同步转速下都保持发在超同步发电时，通过定转子两个通道同时向电网馈送能量，这时逆变器将直流侧能量馈送回电网。
在亚同步发电时，通过定子向能量、转子吸收能量产生制动力矩使电机工作在发电状态，变流系统双向馈电，故称双馈技术。
直驱式永磁同步风力发电机组并网与保护
直驱式永磁同步风力发电机组并网与保护一、并网条件和方式1.并网条件永磁同步风力发电机组并联到电网时，为了防止过大的电流冲击和转矩冲击，风力发电机各相端电压的瞬时值要与电网端对应相电压的瞬时值完全一致，满足的条件：①波形相同；②幅值相同；③频率相同；④相序相同；⑤相位相同。
并网时因风力发电机旋转方向不变，只要使发电机的各相绕组输出端与电网各相互相对应，条件④就可以满足；而条件①可由发电机设计、制造和安装保证；因此并网时主要完成其他3个条件的检测和控制，其中频率相同必须满足。
2.并网方式（1）自动准同步并网。
满足上述理想并联条件的并网方式称为准同步并网，在这种并网方式下，并网瞬间不会产生冲击电流，电网电压不会下降，也不会对定子绕组和其他机械部件造成冲击。
永磁同步风力发电机组的起动与并网过程如下：当发电机在风力机带动下的转速接近同步转速时，励磁调节器给发电机输入励磁电流，通过调节励磁电流使发电机输出的端电压与电网电压相近。
在风力发电机的转速几乎达到同步转速、发电机的端电压与电网电压的幅值大致相同，并且断路器两端的电位差为零或很小时，控制断路器合闸并网。
永磁同步风力发电机并网后通过自整步作用牵入同步，使发电机电压频率与电网一致。
以上的检测与控制过程一般通过微机实现。
（2）自同步并网。
自动准同步并网的优点是合闸时没有明显的电流冲击，缺点是控制与操作复杂、费时。
当电网出现故障而要求迅速将备用发电机投入时，由于电网电压和频率出现不稳定，自动准同步法很难操作，往往采用自同步法实现并网运行。
自同步并网的方法是，同步发电机的转子励磁绕组先通过限流电阻短接，发电机中无励磁磁场，用原动机将发电机转子拖到同步转速附近（差值小于5%）时，将发电机并入电网，再立刻给发电机励磁，在定子、转子之间的电磁力作用下，发电机自动牵入同步。
由于发电机并网时转子绕组中无励磁电流，因而发电机定子绕组中没有感应电动势，不需要对发电机的电压和相角进行调节和校准，控制简单，并且从根本上排除不同步合闸的可能性。
直驱式永磁同步风力发电机控制与运行概述
直驱式永磁同步风力发电机控制与运行概述一、直驱式永磁同步风力发电机运行区间根据风力机的功率特性把风速划分为5个区间：①风速低于切入风速；②风速在切入风速和额定转速之间；③风速超过风轮额定转速，发电机组运行在恒转速区；④风速继续增大到切出风速以下，发电机运行在恒功率区；⑤风速大于切出风速。
风力发电机组运行区域如图7-1所示。
图7-1 风力发电机组运行区域（1）停机模式。
风力机在风速小于切入风速或大于切出风速时，风能转化效率为零，称为停机模式。
当风速低于风力机的切入风速时，其产生的功率很小甚至低于内部消耗的功率，因此处于停机模式，此时叶片处于完全顺风状态，风力机的机械制动器处于开启状态；当风速超过风力机的切出风速时，为了保护风力机的安全，叶片被调至完全顺桨状态，风力机转速也下降为零，风力机将被锁定进入停机模式。
其他3个风速区间是风力发电机的正常运行状态，为了捕获到更多的风能，同时保证发电机组的安全运行，在不同的风速阶段对桨距角采用了不同的控制策略。
（2）最佳叶尖速比运行区。
即第②区间，即图7-1的AB区间。
当风速超过切入风速时，风力发电机组开始作为发电机运行。
此时要调节桨距角到最佳值使风能利用系数C恒定为最大值，以保证风力发电机组运行在最大功率点跟踪状p态。
（3）恒转速运行区间。
即第③区间，即图7-1的BC区间。
为了保证风力发电机组的安全稳定运行，一般都会根据风力发电机组的特性设定一个额定风速点对应图7-1中B点的速度，这个额定风速点应小于发电机的额定转速。
当风力机转速超过额定风速点时，随着风速的继续增大，要调节桨距角使Cp值减小，以保证风力发电机组进入恒转速区间。
但此时发电机的功率随风速的增加而增加，但仍然在额定功率以下。
（4）恒功率运行区间。
即第④区间，即图7-1中的CD段。
当风速继续增大，不仅发电机转速到达其额定值，同时发电机的输出功率也到达额定功率。
此时如果仍然按照最大风能捕获的控制策略将会使发电机的输入功率大于输出功率，发电机组将会导致“飞车”而使整个机组脱网。
直驱型风力发电系统概述
直驱型风力发电系统概述1引言随着风电机组单机容量的增大，双馈型风电系统中齿轮箱的高速传动部件故障问题日益突出，于是没有齿轮箱而将主轴与低速多极同步发电机直接连接的直驱式布局应运而生；从中长期来看，直驱型和半直驱型传动系统将逐步在大型风电机组中占有更大比例，另外在传动系统中采用集成化设计和紧凑型结构是未来大型风电机组的发展趋势。
在大功率变流技术和高性能永磁材料日益发展完善的背景下，大型风电机组越来越多地采用pmsg, pmsg不从电网吸收无功功率，无需励磁绕组和直流电源，也不需要滑环碳刷，结构简单且技术可靠性高，对电网运行影响小。
pmsg与全功率变流器结合可以显著改善电能质量，减轻对低压电网的冲击，保障风电并网后的电网可靠性和安全性，与双馈型机组（变流器容量通常为1/3风电机组额定功率）相比，全功率变流器更容易实现低电压穿越等功能，更容易满足电网对风电并网日益严格的要求［1-2］。
中国风电行业发展迅速，但与国际发展水平还有很大差距，目前主要依靠进口，对外依赖性强；基于pmsg和背靠背双pwm变流器的直驱型风电系统是一种发展很快的技术，具有优良的性能，国外大型风电厂商已有成熟的直驱风电产品，国内在理论研究与产品性能方面，都还亟需提高与改进，因此很有必要对其涉及的关键技术进行研究。
2直接驱动型风力发电系统介绍图1是典型的永磁直驱型变速恒频风力发电系统，包括永磁同步发电机（pmsg和全功率背靠背双pwm变流器，无齿轮箱。
pmsg通过全功率变流器直接与电网连接，通常极对数较多，低转速，大转矩，径向尺寸较大，轴向尺寸较小，呈圆环状；由于省去了齿轮箱，从而简化了传动链，提高了系统效率，降低了机械噪声，减小了维修量，提高了机组的寿命和运行可靠性；发电机通过变流器与电网隔离，因此其应对电网故障的能力更强，与dfig风电系统相比，更容易实现低电压穿越功能。
但是永磁材料目前的成本仍然较高；变流器容量较大，损耗较大，变流器的成本较高。
永磁同步风力发电系统的组成、工作原理及控制机理
永磁同步风力发电系统的系统基本组成、工作原理、控制模式论述1.系统的基本组成：直驱式同步风力发电系统主要采用如下结构组成：风力机（这里概括为：叶片、轮毂、导航罩）、变桨机构、机舱、塔筒、偏航机构、永磁同步发电机、风速仪、风向标、变流器、风机总控系统等组成。
其中全功率变流器又可分为发电机侧整流器、直流环节和电网侧逆变器。
就空间位置而言，变流器和风机总控系统一般放在塔筒底部，其余主要部件均位于塔顶。
2.工作原理：系统中能量传递和转换路径为：风力机把捕获的流动空气的动能转换为机械能，直驱系统中的永磁同步发电机把风力机传递的机械能转换为频率和电压随风速变化而变化的不控电能，变流器把不控的电能转换为频率和电压与电网同步的可控电能并馈入电网，从而最终实现直驱系统的发电并网控制。
3.控制模式：风力发电机组的控制系统是综合性控制系统。
它不仅要监视电网、风况和机组运行参数，对机组运行进行控制。
而且还要根据风速与风向的变化，对机组进行优化控制，以提高机组的运行效率和发电量。
风力发电控制系统的基本目标分为三个层次：分别为保证风力发电机组安全可靠运行，获取最大能量，提供良好的电力质量。
控制系统主要包括各种传感器、变距系统、运行主控制器、功率输出单元、无功补偿单元、并网控制单元、安全保护单元、通讯接口电路、监控单元。
具体控制内容有：信号的数据采集、处理，变桨控制、转速控制、自动最大功率点跟踪控制、功率因数控制、偏航控制、自动解缆、并网和解列控制、停机制动控制、安全保护系统、就地监控、远程监控。
一、系统运行时控制：1、偏航系统控制：偏航系统的控制包括三个方面：自动对风、自动解缆和风轮保护。
1)自动对风正常运行时偏航控制系统自动对风，即当机舱偏离风向一定角度时，控制系统发出向左或向右调向的指令，机舱开始对风，当达到允许的误差范围内时，自动对风停止。
2)自动解缆当机舱向同一方向累计偏转2~3圈后，若此时风速小于风电机组启动风速且无功率输出，则停机，控制系统使机舱反方向旋转2~3圈解绕；若此时机组有功率输出，则暂不自动解绕；若机舱继续向同一方向偏转累计达3圈时，则控制停机，解绕；若因故障自动解绕未成功，在扭缆达4圈时，扭缆机械开关将动作，此时报告扭缆故障，自动停机，等待人工解缆操作。
永磁直驱式风力发电机的工作原理
永磁直驱式风力发电机的工作原理概述风力发电是一种绿色、可再生的能源形式，近年来逐渐受到人们的重视，并已经成为了不同国家的电力部门战略的一部分。
最新的风力发电机设计中普遍采用永磁直驱式风力发电机作为核心动力。
本文将介绍永磁直驱式风力发电机的工作原理。
永磁直驱式风力发电机永磁直驱式风力发电机简单来说就是将风能转化成电能的装置，它通过天线承受风力并转化为动能，转化后的能量被永磁直驱电机接收并被转换为可用的电能。
那么它是如何工作的呢？下面是详细解释。
工作原理永磁直驱式风力发电机利用叶轮旋转过程中的风能驱动转子旋转，发电机将叶轮的旋转转换为磁场的旋转，通过系统上的电路转变成直流电并输出。
磁场的产生永磁体作为最基本的部分，它产生的磁场为转子在正常工作时的磁场。
对于永磁直驱式风力发电机，主要采用了永磁体的磁场以产生转矩、增大效率。
在转子内部固定有许多磁钢，其成对固定在转子和定子上的相邻表面，形成有序且闭合环路的磁力线。
磁场的产生使得产生能量和承载载荷的磁力线逐渐发生变化，从而增加或减小空间磁场的强度。
磁场的转化将空间磁场转换为电力的方式很简单，利用部分转子上的线圈共同作用于磁场时，会产生一个电动势，然后流经线圈释放出的能量就作为输出电能传输至整个风力电站的主轴。
线圈位置设计在直驱发电机中，由于转子上的线圈应该共同作用于磁场，因此它们应该被两两固定在相对位置。
这样，就能产生一个比较强大而稳定的磁场。
对于风力发电机中的整个系统，转子中线圈的数量应该根据总发电机负载确定。
永磁直驱式风力发电机的运行是由风轮将风能转换为机械能，进而通过驱动永磁直驱电机的转子带动电机作业的。
转子的磁铁产生的磁场信息被转换成电动势以及电流，这些能量被输出到电池组上再进入电网供应电量。
理解永磁直驱式风力发电机的工作原理至关重要，他对于整个系统的运行效率和能量获取能力都具有重要的影响。
《基于永磁同步电机的直驱型风力发电系统控制策略的研究》范文
《基于永磁同步电机的直驱型风力发电系统控制策略的研究》篇一一、引言随着可再生能源的持续发展，风力发电作为一种绿色、环保的能源方式，已逐渐成为全球范围内的研究热点。
在风力发电系统中，永磁同步电机（PMSM）因其高效率、高功率密度和低维护成本等优点，被广泛应用于直驱型风力发电系统。
本文旨在研究基于永磁同步电机的直驱型风力发电系统的控制策略，以提高系统的运行效率和稳定性。
二、永磁同步电机基本原理永磁同步电机（PMSM）是一种以稀土永磁材料作为转子磁场的电机。
其基本原理是利用电子控制系统控制定子电流的相位和幅值，使电机产生恒定的电磁转矩，从而实现电机的稳定运行。
PMSM具有高效率、高功率密度、低噪音等优点，适用于直驱型风力发电系统。
三、直驱型风力发电系统概述直驱型风力发电系统是指风能直接驱动永磁同步电机进行发电的系统。
该系统无需齿轮箱等传动装置，简化了系统结构，提高了系统的可靠性。
同时，由于直接利用风能驱动电机，使得系统的能量转换效率更高。
四、控制策略研究针对直驱型风力发电系统，本文研究以下控制策略：1. 最大功率点跟踪（MPPT）控制策略：为充分利用风能资源，通过控制电机的工作点在最佳工作曲线附近，实现最大功率输出。
通过实时监测电机的输出功率和风速等信息，调整电机的转速和电压等参数，实现MPPT控制。
2. 速度和电流双闭环控制策略：为保证电机的稳定运行和输出功率的稳定性，采用速度和电流双闭环控制策略。
外环为速度环，根据风速和系统要求设定目标转速；内环为电流环，根据电机定子电流的实际值与参考值之间的误差调整电流控制器，实现对电机转速的精确控制。
3. 故障诊断与保护策略：为保证系统的安全运行，设计故障诊断与保护策略。
通过实时监测电机的运行状态和系统参数，及时发现并处理系统故障。
当系统出现异常时，自动切断电源或调整系统工作状态，避免设备损坏或事故发生。
五、实验与分析为验证所提出的控制策略的有效性，本文进行了实验分析。
直驱风电变流器的工作原理
直驱风电变流器的工作原理一、直驱风电发电原理直驱风电系统是指由风轮机直接驱动发电机，不经过齿轮箱来提高转速的方案。
直驱发电机输出低速高扭矩的电能，而关闭通电断形成二极管电流，将正常工作的发电机驱动其转子。
由于转子是由稳态转速，可有效增大电磁磁场的产生。
本原理满足了直驱机的工作要求，可行性强，“零回馈”再次验证了直驱机传动的理论合理性。
二、直驱风电变流器的功能直驱风力发电系统旨在将风轮机产生的机械能转换为电能，并将其接入电网。
而直驱风电变流器则扮演了转换风轮机产生的交流电能为直流电能的角色，并且将其接入电网的关键角色。
直驱风电变流器的功能可以归纳为以下几个方面：1. 将风轮机产生的交流电能转换为直流电能2. 控制变流系统，使其在不同风速下工作可靠3. 与电网连接，将直流电能转换为电网所需的交流电能4. 监测和保护系统，确保变流器的正常运行和安全在接下来的部分，我们将分别详细介绍这些功能的工作原理和相关知识。
三、直驱风电变流器的工作原理1. 将风轮机产生的交流电能转换为直流电能风轮机产生的交流电能需要被转换为直流电能，这样才能被更高效地转换为电网所需的交流电能。
直驱风电变流器的核心部件之一就是整流器，它的作用是将交流电能转换为直流电能。
整流器由多个晶闸管或者二极管构成，通过适当的控制晶闸管的导通角度和时间，可以将风轮机产生的交流电能进行整流。
这样就可以得到稳定的直流电能，为后续的电能转换做好准备。
2. 控制变流系统，使其在不同风速下工作可靠直驱风电变流器需要根据风速的变化来调节输出的电能，以保证系统的稳定运行并获得最大的发电效率。
变流系统一般由PWM（Pulse Width Modulation）控制技术控制，通过控制开关管的导通时间和频率来调整输出电压和频率。
当风速较小时，需要较低的电压和频率来保证系统的正常运行；而当风速较大时，则需要较高的电压和频率来提高发电效率。
变流系统通过PWM技术可以精确控制输出电能，使其能够适应不同风速下的工作需求。
MW级直驱式三电平背靠背风力发电控制系统
MW级直驱式三电平背靠背风力发电控制系统
近年来，随着全球对可再生能源的需求不断增加，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式得到了广泛应用。
为了提高风力发电系统的效率和可靠性，研究人员开发了MW级直驱式三电平背靠背风力发电控制系统。
MW级直驱式三电平背靠背风力发电控制系统是一种先进的风力发电技术，它通过将风能转化为机械能，并通过直驱发电机将机械能转化为电能。
与传统的风力发电系统相比，这种控制系统具有更高的转换效率和更低的能量损耗。
该控制系统采用背靠背拓扑结构，由两个三电平逆变器和两个直驱发电机组成。
这种结构使得系统能够在不同风速下实现最佳的功率转换效率。
此外，控制系统还配备了先进的电子元件和传感器，用于监测和控制发电机的运行状态。
MW级直驱式三电平背靠背风力发电控制系统具有多种优势。
首先，它具有较高的转换效率，能够更有效地利用风能。
其次，该系统具有较低的噪音和振动水平，能够减少对周围环境和居民的干扰。
此外，该系统还具有较高的可靠性和稳定性，能够在恶劣的气候条件下继续运行。
然而，MW级直驱式三电平背靠背风力发电控制系统也面临一些挑战。
首先，该系统的建设和维护成本较高，需要大量的资
金和技术支持。
其次，系统的容量较大，需要较大的空间进行安装。
最后，系统的运行需要对风力发电机进行定期检查和维修，以确保其正常运行。
总的来说，MW级直驱式三电平背靠背风力发电控制系统是一种先进的风力发电技术，具有较高的转换效率和可靠性。
尽管面临一些挑战，但随着技术的不断发展和成本的降低，相信这种控制系统将在未来得到更广泛的应用，为可持续发展做出贡献。
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第一章双PWM型变流电路简介本文讨论克驱式风电系统的一种电力变换装拓扑结构，选取背靠背双PWM型变流电路为研究对彖.直驱式风电系统结构原理如图1-1所示。
风轮电机图1-1永磁同步电机直驱式风力发电系统并网结构图双脉宽调制(pulse-width modulation, PWM)变流器是由2个电压源型变流器(voltage source converter, VSC)背靠背连接构成，2 VSC直流侧通过直流母线并联，两极直流母线Z间并联滤波电容器以提高直流电压的电能品质。
由于该电路结构是完全镜面对称的，文献中称这种结构为背靠背连接。
背靠背双PWM变流器以其控制功能灵活、交流侧功率因数可调和直流电压可控等诸多优点，在轻型直流输电、统潮流控制器和柔性功率调节器等柔性交流输电技术领域中获得了广泛的应用。
该电路拓扑结构如图1-2所示，整流和逆变部分都采用PWM三相桥实现，这种结构的优点：输入电流为正弦波，减少了发电机的铜耗和铁耗；发电机功率因数可调节为1,且能够与大阻抗的同步发电机相联接。
凤轮图1-2三相电压型PWM逆变器的拓扑结构第二章双PWM变流器动态数学模型三相桥式拓扑结构构中交流侧采用三相对称的无中线连接方式, 图中L代表交流侧滤波电感参数，R为电感中的寄生电阻，图中直流电压源1｝血代表并网变流器直流母线电压，同时也是与发电机转了绕组相连的变流器直流母线电压。
为建立三相电压源型并网变流器的数学模型，根据其其拓扑结构，首先作以下假设：1.电网电动势为平稳的纯正弦波电动势（e a,e b,e c）o2・主电路开关元器件为理想开关，无损耗。
3・三相参数是对称的。
4・网侧滤波电感L是线性的，且不考虑饱和。
以A相为例，当VI导通V2关断时，直流电源Ude正极直接加到节点a处，由图可知，U M1 =U dc/2；当V2导通VI关断时，直流电源Ude负极接于节点a处，同理可知，=-U dc/2,同理易知节点b和c也是根据上下MOS管V5、V6 ）导通情况决定其电位的，由此可见，三相中任一相输出的相电压都有正负两个电平，因此这种结构的逆变器称为三相两电平逆变器。
图中1｝如是逆变器输入的直流电压，Ug,b,c）、i（a,b,c）分别为逆变器输出的电压和电流，e（a,b,cj是电网的正弦波电压。
通过对VI至V6六个MOS管进行合适的PWM控制，就可以实现逆变器输出电流与电网电压相位相同这一目标。
在上述假设条件下，根据三相有源逆变器的拓扑结构和三相电压源型PWM并网变流器的开关工作原理，利用基尔霍夫电压、电流定律，建立得到三相有源逆变器的一般数学描述。
根据三相桥式电压型逆变器特性分析需要，三相桥式电压型逆变器可采用开关函数或占空比描述两种形式建立其一般数学模型，本文逆变器控制系统的仿真采用开关函数描述的数学模型，因为采用开关函数描述的数学模型是对三相桥式电压型逆变器开关过程的精确描述，较适合于逆变器的波形仿真。
2.1三相静止坐标系(a, b, c)下的数学模型为了使得采用开关函数描述的电压型逆变器数学模型易于理解, 首先作如下定义：单极性二值逻辑开关函数Sxcfl上桥臂导通，下桥曹关断“ k、*■(0上桥臂关断，下桥臂导通(' ,£)表2-1列举了各开关函数对应关系表，逆变器的开关信号(S a,S b,S c)可以产生8种状态。
开关状态(S/S氛SJ 相电压(如如如) 线电压(I仏％如) 000000000001・Ud」3532U/3053010532U dc f3・」・Ud/3UdQ0011U dc J3U Jc/30331002UM3•U/3S/3%/30S./3101如3・2%/3U dc/3U/3•Ude/30110%3U dc/3・2%30如3111000000表2-1各开关函数对应关系表由表2-1可以得到用开关信号(S a,Sb，S』表示的逆变器交流侧相电压和线电压，它们分别是：采用基尔霍夫电压定律可以建立三相逆变器各相回路电压方程为:式中Em ——电网相电压的幅值;U) ---- 电网基波角频率。
对式(2-4)进行化简，整理得到逆变器三相坐标系交流侧数学模 型的状态方程为 「％111 0 0'1_1 0 0' 51~-R 0 0 _ 4L 0 1 00 1 0 % + _ L-R 0 ■ lb0 0 1 A.0 0 1 A.0 0 -R •dt从(2-5 )式可知，三相电路之间相互独立，即三相电压型逆变 器表现为线性解耦系统，通过调节逆变器输出电压％,业,和1%，从 而改变交流侧电流Jh 和J 来实现逆变器的控制，从根本上讲就是通 过调节逆变器交流侧输出电压的幅值和相位来达到控制的目的；这种 数学模型有直观、物理意义清晰等优点，但其缺点也较显著，在这种 数学模型中包含时变的交流量，不利于控制系统设计，因此可以转换2 -1u b 厶 -12 If3-1-1% -U<ir X ■ 1 0 -1 1 0_-1 £-1 0 1 S.ua = % + Riu + LT (b 二勺 + Rib +L叭=e + R — + L dt%dt e a = Eicosa 其中《 勺=E m cos(fiX-2^/3)e c = E m cos(a + 2JF /3)dt-1 Sb 2到两相旋转坐标系上，将交流量变换为直流量，从而实现控制上的解 耦。
2.2两相静止坐标系（a , p ）下的数学模型坐标变换通常可分成以下两种：第一种，“等量”坐标变换即2/3 变换，是指变换前后通用矢量相等；第二种，“等功率”变换或称为 72?3变换，是指在坐标变换前后功率不变，本文采用“等功率”变 换建立（a ,卩）坐标系下的模型。
在（a,b,c ）与（a ,卩）坐标系之间的变换中，选4相绕组的轴 线为a 轴，p 轴方向由a 轴沿逆时针旋转90 °得到，（a , 0 ）坐 标系上的各分量与坐标系（a, b, c ）与各分量之间，有如下关系:■ ■A 1f"1-%.A p.A‘％变量采用2-7式代替，整理可得三相有源逆变器在两相静止坐标下 交流侧数学模型的状态方程：dt由式（2-8 ）可以看出，虽然逆变器交流侧的状态方程在a （3坐 标系下是解耦的，但变量还是时变的交流量，因此有必要将其转换到 与电网基波频率3同步旋转的dq 坐标系下。
2.3两相旋转坐标系（d,q ）下的数学模型根据以上坐标变换关系, 结合式（2-5 ）,把三相静止坐标下的 dia dt1 ~-R0 ■ ia 1 + —叽—J~L _ 0 -R % L M ~e p_AP两相同步旋转坐标系中，在坐标轴上的分量是静止直流量，因此 可以简化控制系统的设计，若同步旋转坐标系在初始时刻d 轴与两 相静止坐标系的a 轴重合，逆时针旋转90 °则为q 轴方向，d 、 q 轴分别表示有功分量和无功分量，这样就可以独立的控制有功和无 功分量，根据瞬时无功功率理论，将旋转坐标系dq 中d 轴按电网 电压矢量方向，从静止坐标系到旋转坐标系的变换，其变换阵必然是 时间的函数，a p 坐标系到dq 坐标系之间的变换关系如下：4/_cos 曲sin^x A'一 sin 血cos eut■■COSftX-sin^uf_A P.sin cotcos 处式中Ad , Aq ——dq 坐标系中的变量; A a , Ap ——a P 坐标系中的变量；U)——电网基波角频率。
上式整理得：3.1内环控制双PWM 变流器中的2个VSC 控制均采用内外双环控制。
其中， 各外环控制根据VSC 待实现的控制功能，确定VSC 电网侧输出电流id 、结合(2-8 )和(2-10 ),可以得到dq 坐标系下的三相逆变器 的状态方程：■ ■.叫一爲(1 (「cos6i/ -sin^zr 14刃 cosC0S6L T -sine i dCOST?/1 cosctl 一sinM L si nr?/COSO/第三章 双PWM 变流器闭环控制设计-CD+屮宀iq分量的目标值。
内环控制用于实现VSC输出调制电压的控制，通过对调制电压皋波分量的准确控制，使VSC交流侧实际输出电流的id、iq分量快速跟踪外环控制输出的电流参考值。
背靠背VSC系统是5阶非线性耦合系统，其中idl、id2、iql、iq2、 %为状态变量，nidi、m（!2、n】qi、niq2为控制量；当控制量给定后，则可确定一组状态变量的解。
但是，可以同时看出其d、q轴电流分量之间存在耦合，仅仅对d、q轴电流进行负反馈控制并不能消除d 轴和q轴Z间的电流耦合，因此，如何对id和iq进行解耦控制将是实现双PWM变流器内环控制的核心。
以图1-2所示的VSC1为例，d、q轴电流除受控制量51（5广叫15c）、U ql（U ql=n）ql U dc）的影响外，还受d、q轴耦合电压分量3］Liiqi、-U）］Liidi以及电网电压Es, Esq的影响。
为了消除这些影响，可通过在式（l）U dl> %屮引入VSC1电网侧d、q轴电流和电网电压Esd、Esq,构建能够抵消这些耦合控制分量的合成控制量，从而实现对d、q轴电流的解耦控制，同时消除电网电压对2个电流分量控制的扰动。
引入电流反馈和电压前馈补偿的Udi、Uqi控制量为51 = -kpWdgf一z di）一V（Z dlref + ①厶心 +Uql = _kp2（df - ％1）-勺2 J（Z qlref 一心）击一①厶心+乓q式4 idT、iqlref分别为VSC1电网侧有功电流和无功电流iq］的参考值。
Ud］和Uqi中PI调节器的采用是为了实现变流器输出电流对目标电流的准确跟踪。
将式（5）代入式（1）可得-右)+ kfj O'dlref 一 )山=厶+ Rgl - fql) + 勺2 JOqlref _Z ql)^ =心1( GrefA +用ql由式（6）可以看出，引入电流状态反馈可实现d、q轴电流的独立控制，使对电流控制呈现出简单的一阶惯性环节特性。
引入的电网电压前馈补偿，则可使系统的动态性能进一步得到提高。
电流内环控 制的原理如图2所示。
图3-1电流内环控制原理3.2外环控制3.2.1直流电压恒定控制尽管双PWM 变流器根据其在电力系统具体应用的不同，其外环控制 的控制策略也不相同，但归纳起来，双PWM 变流器外环控制主要用 于实现2个构成VSC 并联直流母线电压的恒定控制、按给定参考电 压动态调节VSC 交流侧输出电压以及按给定参考功率动态调节VSC 输入输出有功和无功功率等多种控制功能。
在忽略双PWM 变流器屮VSC 的功率损耗情况下，要保持直流电压恒定, 需使流入和流出双PWM 变流器的有功功率平衡。