全功率驱动的异步风电机组的控制策略研究
风力发电技术与功率控制策略初探 刘明
风力发电技术与功率控制策略初探刘明摘要：随着社会经济的快速发展，人们对能源的需求越来越大，传统的能源供给面临巨大的压力。
风力发电技术的出现，极大地缓解了社会生产中的能源需求问题。
在使用风力发电技术的同时通过功率控制，有效提高了风力发电机组风能的利用率。
论文主要对风力发电技术做了分析，探讨了风力发电技术功率控制策略。
关键词：风力发电技术；功率控制；策略1引言相对于传统能源来说，风能的开发利用不仅成本低，而且环保安全，最重要的是风能是可再生能源。
目前风能的开发利用主要是风力发电。
在实际工作中，风力发电机组对风力的利用率是比较低的，因此专家对风力利用率的提高技术研究一直没有间断。
2风力发电技术概述2.1风力发电技术原理风力发电技术指的是将风能通过风力发电机转化为电能的技术。
风力发电的过程就是把风能经由机械能转换为电能的过程，风能转化为机械能的过程由风轮实现，机械能转化为电能的过程由风力发电机及其控制系统实现。
风力发电技术的基本原理是风的动能通过风轮转换为机械能，再带动发电机发电转换为电能。
在这个过程中，风力发电机组大多为水平轴式风力发电机，它由多个部件组成，包括叶片、轮毂、增速齿轮箱、发电机、主轴、偏航装置、控制系统、塔架等。
2.2风力发电的特点风能发电在近 10 年来已取得飞速发展，目前，全球风电装机容量已近 4 270亿MW。
风力发电技术能够得到大量的推广与它的特点是分不开的。
风能属于可再生能源，风力发电有充足的能源支持；风力发电技术建设周期短以及装机规模灵活，在风能充足的地方可以用最短的时间建立风力发电基础设施，可以用最快的速度将风能转化为需要的电能；可靠性高和成本低使得风力发电的推广使用迅速提高；风力发电在操作运行方面也是比较简单的，而且风力发电建设占地面积小。
风力发电的特点总结下来就是能源充足，操作简单，成本低无污染。
3风力发电技术的发展趋势随着风力发电技术的推广和使用，在不断的实践操作中，得到了越来越多的改善。
基于SVPWM的异步风力发电机直接转矩控制方法的研究
基于SVPWM的异步风力发电机直接转矩控制方法的研究异步风力发电机直接转矩控制是风力发电系统中的核心技术之一，其能够确保发电系统的安全运行和高效输出。
在传统控制方法中，由于异步发电机特性的不确定性以及外部环境干扰的影响，控制精度和效率较低。
而基于SVPWM的异步风力发电机直接转矩控制方法能够解决这些问题，并具有出色的控制性能和稳定性。
本文将对此方法进行深度研究和详细阐述。
1. 基于SVPWM的风力发电机直接转矩控制原理SVPWM即空间矢量脉宽调制技术，它是一种高效的PWM控制方法，能够将三相交流电压转换为两个合成对称的方波信号，从而实现对电机速度和转矩的精密控制。
同时，SVPWM也能够有效减小齿槽谐波以及换相过程中的电压尖峰，保证电机运行的平稳性和稳定性。
异步风力发电机的直接转矩控制主要应用了磁场定向控制和电流内环闭环控制原理。
在该控制方法中，电机的速度和位置信息由编码器或者传感器获取，并通过转速控制器反馈至控制器。
根据此信息，控制器能够实现对电机输出磁场定向电流以及转矩电流的控制。
具体来说，SVPWM控制方法主要分为三个步骤：1）采样输入电压和电流信号，并进行四象限运算，确定电机转矩和位置信息。
2）将电机电流信号转化为abc坐标系下的矢量信号，计算出合成矢量以及其所在扇区。
3）根据合成矢量和扇区，进行开关管的开关控制，实现磁场定向和转矩控制。
在SVPWM控制过程中，关键是要确定合成矢量和扇区。
首先，通过坐标变换将三相电流转换为abc坐标系下的矢量；其次，根据矢量的和差性和相邻矢量的夹角，计算出合成矢量以及其所在扇区。
最后，根据合成矢量与各相基波的相对关系，确定开关管的开关方式和时序，实现对电机转矩和速度的控制。
2. 基于SVPWM的异步风力发电机直接转矩控制方法的实现基于SVPWM的异步风力发电机直接转矩控制方法的实现主要包括以下步骤：1）采集电机的速度和位置数据，通过速度控制器实现转速反馈，控制电机的速度。
探究风力发电并网技术的应用及电能质量控制策略
探究风力发电并网技术的应用及电能质量控制策略摘要：在电力事业快速发展中，重视风力发电并网技术的应用，可实现对风力资源的有效开发与运用，践行环境保护理念的同时提升电能质量。
另外，明确不同风力发电并网技术的优劣势，并通过电压波动以及闪变抑制、增强电能消纳水平、实现电网智能化发展、机组设计改进等策略实现电能质量的控制，推进风力电网并网发展。
关键词：风力发电并网技术；应用；电能质量；控制策略引言当前，我国的风力发电技术已经有较为成熟的应用，并且已经为社会用电发挥了重要作用。
但是，风电并网会在一定程度上对电网产生影响，而且随着风电容量的不断增加，这种影响也越来越明显和严重，所以，要采取有效的方法控制这种不利影响，从而为社会提供更高质量的电能。
1风力发电技术的特点及发展状态风电主要就是将风的动能转变为电力，风能作为一种可再生的清洁能源，受到了全世界的关注。
风能本身就富有丰富的能量，比地球上可开发的水能总量高出十倍左右。
我国的风能资源十分丰富，可开发并利用的风能高达10亿千瓦。
风本身就是一种无公害的能源，且在使用过程中是取之不尽用之不竭的一种能源。
在全球范围内还存在缺水、缺燃料以及交通不便的城市，选择风力发电能规避出现的诸多能源消耗问题。
海上风电也是可再生能源发展的关键领域，同时也是推动风电技术进步及产业升级与发展的必备力量，在当前能源结构调整等诸多前提下，采用风电能够更好地促进调整的体系推进。
当前风力发电技术发展状态可以以下四点进行分析。
单机容量稳步提升。
从20世纪80年代开始，我国单机功率55kW为主要发电功率，从90年代初期开始提升为100~300kW为主要发电功率，从90年代中期开始提升为450~600kW为主要发电功率。
在持续不断地单机容量发展中能够看出，我国风力发电技术也在不断扩大；变桨调节方式替代传统失速功率调节模式。
失速功率调节模式主要存在的问题是由于风力发电组性能受到叶片失速性的影响，整体额定风速持续变高，在风速超过额定数值后发电的功率就会不断下降。
风力发电系统控制策略研究
风力发电系统控制策略研究随着全球能源需求不断增长，石油等化石燃料资源的枯竭也逐渐显现。
对于可再生能源的需求越来越高，其中风力发电逐渐受到了人们的关注和青睐。
然而，由于其天气条件的变化和风轮转动速度的不稳定，风力发电也存在一些问题，如何进行控制和优化风力发电已经成为目前亟需解决的问题。
风力发电可以提供清洁、可再生的电能，使其成为我们生活中的重要组成部分。
随着技术的不断进步，风力发电的效率和性能也在不断提高。
然而，风力发电系统控制策略问题是目前需要优先解决的。
风力发电系统包含风能转换系统、变压器和输电系统等组成，其控制策略主要有以下几种：1.最大功率点跟踪控制策略（MPPT）最大功率点跟踪控制策略是指在风力发电机组输出功率最大的工作状态，即最大功率点附近调整风力机转速和桨角，保持风轮叶片始终处于最佳状态，实现发电系统效率最大化。
MPPT控制策略的目标是稳定风机输出功率，提高风机的发电效率，减少功率损耗。
最大功率点跟踪控制策略已经被广泛应用到风力发电系统中,对于提高整个系统的效率起到了积极的作用。
2.暂态功率控制策略（TPC）暂态功率控制策略是指在风能转换系统出现变化时，如风速发生变化、传动机构出现故障等情况，通过调整风机转矩或桨角，使得风机输出功率保持在稳定值附近，控制能够更好地适应不同的外部环境变化。
3.场励控制策略（FEC）场励控制策略是指通过调节风机的发电机转速，间接改变风机输出功率的控制策略，对于控制系统的稳定性和抗干扰性有很好的保障作用，在风速较低的情况下能够提高风机输出功率。
除了上述的控制策略之外，还有其他一些控制策略，如基于模型预测控制的策略、建立时域模型等。
这些策略都有其独特的优势和适用场景，在实际应用中需要根据具体的市场和技术需求进行选择和调整。
然而，风力发电系统也存在着一些问题，如怎样利用多个风力发电机组的协同发电，以及如何提高系统效率，让风力发电在成本和经济效益上更具竞争力。
对于这些问题的解决，需要在控制策略的基础上进行进一步研究和优化。
全功率变流器风电机组的工作原理及控制策略
全功率变流器风电机组的工作原理及控制策略CATALOGUE 目录•全功率变流器风电机组概述•全功率变流器风电机组的工作原理•全功率变流器风电机组的控制策略•全功率变流器风电机组的性能评估与优化•全功率变流器风电机组的发展趋势与挑战CHAPTER全功率变流器风电机组概述风能发电简介风能是一种清洁、可再生的能源，具有广泛的应用前景。
风力发电技术经过多年的发展，已经逐渐成熟并被广泛应用于电力领域。
风能发电的基本原理是利用风能驱动风力发电机转动，进而驱动发电机产生电能。
全功率变流器是风电机组中重要的组成部分，主要作用是将风力发电机产生的电能进行变换和调节，以满足电网的需求。
全功率变流器具有高效率、高可靠性、高灵活性等特点，能够有效提升风电机组的整体性能。
全功率变流器的作用风电机组与电网的交互风电机组需要与电网进行良好的配合，以保证电能的质量和稳定性。
风电机组需要适应电网的运行要求，如电压、频率、相位等参数，以保证风电场的稳定运行。
风电机组与电网的交互是实现风能发电的重要环节之一。
CHAPTER全功率变流器风电机组的工作原理风轮齿轮箱将风轮的转速提升，并将其传递给发电机。
齿轮箱通常位于风轮和发电机之间。
齿轮箱发电机01020303开关全功率变流器的电力电子器件01整流器02逆变器最大风能追踪电力控制全功率变流器的控制原理CHAPTER全功率变流器风电机组的控制策略最大风能追踪控制变速恒频控制1直交轴电流控制23直交轴电流控制是一种用于抑制风电机组运行过程中产生的谐波电流的控制策略。
该控制策略通过实时监测发电机电流，将其中谐波电流分量消除或减弱，以减小谐波对电网的污染。
直交轴电流控制通常采用PWM整流器来实现，通过控制PWM的占空比和相位，实现谐波电流的抑制和功率因数的优化。
矢量控制策略CHAPTER全功率变流器风电机组的性能评估与优化性能评估方法发电效率评估01电网稳定性评估02抗干扰能力评估03控制策略优化最大风能追踪控制滑模变结构控制电力电子器件的优化与保护电力电子器件的选型与配置全功率变流器风电机组需要选择适当的电力电子器件，如IGBT、IGCT等，并配置相应的保护电路，以确保其在高电压、大电流等极端环境下能够安全、可靠地运行。
风力发电机组控制策略研究
风力发电机组控制策略研究随着可再生能源产业的迅猛发展，风力发电作为其中的重要组成部分，正逐渐成为解决能源供需平衡和减少环境污染的有效途径。
风力发电机组控制策略的研究，对于提高风力发电的效率、降低运行成本以及保证系统可靠性具有重要意义。
本文将对风力发电机组控制策略的研究进行讨论，并针对当前面临的挑战提出相应的解决方案。
风力发电机组的控制策略可分为整机控制策略和发电机控制策略。
整机控制策略旨在优化风力机组的性能以及风能的利用率，包括速度控制策略、功率调整策略和最大功率点跟踪策略等。
而发电机控制策略主要涉及到发电机的转矩控制以及电网连接控制。
在整机控制策略方面，速度控制策略是一种常用的方法。
该策略通过调整风力发电机组的转子转速，使其在不同风速条件下都能工作在最佳转速范围，从而提高发电效率。
此外，功率调整策略也是一种常见的整机控制策略，其重点在于维持机组输出的电功率稳定，并进行功率平衡调节。
最大功率点跟踪策略则是通过实时测量风速和机组输出功率，并通过控制转矩和转速来跟踪最大功率点，从而最大限度地提高利用率。
发电机控制策略则是确保风力发电机组与电网稳定连接的关键。
发电机的转矩控制是其中的重要一环。
通过调整转矩实现风力机组对风速的快速响应，可以提高发电机的输出功率和控制性能。
此外，电网连接控制策略也是确保风力发电机组安全、稳定地与电网交互的关键。
该策略需要确保风力发电机组与电网的频率和电压保持一致，并在电网异常情况下能够快速切换到并网或脱网状态。
然而，当前风力发电机组控制策略研究面临着一些挑战。
首先，由于风力发电机组具有非线性、时变和互联特性，控制策略的设计需要克服这些复杂性。
其次，随着风力发电规模的不断扩大，风力发电机组的运行安全和可靠性也变得更加重要。
因此，如何设计出适应不同工况的控制策略，以提高风力发电的可靠性和安全性，成为了当前的研究热点。
针对以上挑战，研究人员提出了一些解决方案。
首先，采用先进的控制算法和人工智能技术，可以增强风力发电机组的控制性能和适应性。
风电发电系统建模与控制策略研究
风电发电系统建模与控制策略研究随着全球对可再生能源发电的需求日益增长，风能成为了最受关注的一种可再生能源之一。
风电发电系统已经成为了全球主流的电力生产方式。
控制策略和系统建模是风电系统设计中最关键的方面之一，也是未来风能行业发展和实现高效利用的关键。
一、风电系统建模风电系统模型是对系统的数学描述，用于分析系统性能和特性的工具。
风电系统模型一般包括机械子系统、电气子系统和电网子系统三个方面。
机械子系统包括风轮、转子、齿轮箱、发电机和塔架等部分。
电气子系统包括变流器、变压器、电容器等部分。
电网子系统包括机组出力或网络气象条件的变化、电网负荷和运行工况等因素。
对于风电系统的建模，需要考虑到系统各种子系统及其之间的耦合关系，并确定合适的模型参数和模型形式。
各子系统之间不同类型成分之间的耦合关系是非常关键的，例如机械子系统中风轮和发电机间的转矩耦合、电子系统中变流器与发电机的电气耦合以及电气系统中负荷改变和电容器的影响等。
为了更好地模拟风电系统的行为，建模还需要考虑稳态与瞬态两种特性。
通常在建模时，使用等效电路模型或者传递函数模型的方法，这两种方法也是目前风电系统建模的主要方法。
二、风电控制策略风电系统控制是保证风电系统稳定运行和高效工作的关键。
风电控制策略是提高风电系统全局性能的关键规则和指导方针。
常用的风电控制策略包括：（1）桨叶安装角度控制策略该策略根据风速和机组状态来调节桨叶安装角度，控制风轮的收集力，从而保证系统的电能贡献和安全性。
（2）切除/ 自动故障检测策略该策略用于检测异常事件，如大风或系统故障，以及监测机组内层子系统和外层子系统之间的互动行为，有效降低系统失效风险并保证电网稳定性。
（3）功率跟踪为了维持电网系统的电能贡献，风电系统需要基于当前风速和电网反馈信息来跟踪机组出力。
三、风电系统发展趋势未来，随着风电系统的技术改进和不断的经验积累，风电系统将在可靠性和控制策略等方面得到进一步的改进。
风力发电系统功率控制策略的优化研究
风力发电系统功率控制策略的优化研究随着环保意识的增强，近年来风力发电已经成为了不少国家重要的新能源发展方向之一，而且这个领域的技术和设备也在不断的得到改进和完善。
然而，在实际利用中，风力发电也存在不少问题，其中之一就是功率控制问题。
这篇文章主要就是针对这个问题，探讨一些优化的方法和策略。
一、背景风力发电的原理是利用风来推动转子旋转，从而带动发电机电动势的变化，最终输出电能。
但是，由于风力是随机的、不稳定的、受环境影响较大的，因此风力发电系统的功率输出也会很不稳定。
这就需要采取一些措施来进行功率控制，保证风力发电系统的安全、稳定和高效。
二、功率控制方法和策略风力发电系统的功率控制一般有两种方法，分别是变桨控制和变频控制。
变桨控制是通过调节桨叶的角度来改变转子的受力情况，从而调整输出功率。
变频控制是通过调节发电机输出电压的频率来控制输出功率的大小。
两者各有优缺点，例如变桨控制比较简单、可靠，但是调节范围较小，容易出现控制滞后；而变频控制的调节范围很大，再加上现代数字化控制器的应用，控制精度很高，但是设备成本较高。
除了变桨控制和变频控制两种比较传统的控制方法外，还有一些其他的方法和策略，例如基于有限状态机的动态功率控制策略，基于人工神经网络的自适应控制策略，等等。
这些方法能够更好地适应复杂的实际环境和劣质的电网负荷情况，提高风力发电系统的响应速度和控制精度。
三、功率控制的应用实例关于功率控制的应用实例，可以参考一些国内外已有的研究成果。
例如，德国某公司的一项研究表明，采用基于模型预测控制的方案，可以大幅提高风力发电系统的效率和电网稳定性。
另外，日本某大学的研究表明，采用基于模糊控制的策略，可以较好地解决风力发电系统输出功率波动大的问题。
总之，对于风力发电系统的功率控制来说，优化方法和策略有很多，要根据实际情况选用合适的控制方案。
整个产业链的各个环节都可能影响到风力发电系统的稳定性和效率，因此，要建立起完整的质量控制体系，不断提高技术水平和管理水平，确保风力发电系统的电力输出能够始终处于安全、稳定和高效状态。
全功率变流器风电机组的工作原理及控制策略
全功率变流器风电机组的工作原理及控制策略全功率变流器是一种将风力发电机产生的交流电能转换为电网所需的直流电能的电子装置。
它的主要功能是实现风电机组的功率调节、保护以及与电网的连接。
全功率变流器由三个主要的模块组成：整流器、逆变器和控制单元。
整流器模块将风电机组产生的交流电能转换为直流电能，通过控制交流电能的整流部件（如晶闸管或IGBT）的导通角度，可以实现对输出直流电压的控制。
整流器的输出直流电压通过一个滤波电容进行平滑，以减小输出的脉动。
逆变器模块将整流器输出的直流电能转换回交流电能，通过控制逆变部件（如IGBT）的开关状态和频率，可以实现对输出交流电压和频率的控制。
逆变器的输出交流电能经过一个输出滤波器进行滤波，以去除输出的高次谐波。
控制单元对整个全功率变流器进行监测和控制。
它通过读取风电机组和电网的各种参数，如转速、电压、电流等，来实现对整流器和逆变器的控制。
控制单元采用先进的控制算法，如PID控制算法，来实现对全功率变流器的稳定运行和动态响应。
调频控制方式是通过控制风电机组的转速来实现对输出功率的控制。
该控制方式根据电网的需要，调节风电机组的转速，以使输出功率与电网的需求匹配。
调频控制可以使风电机组在不同的风速下运行在最佳转速范围内，提高风电机组的发电效率。
功率控制方式是通过控制全功率变流器的输出功率来实现对风电机组的控制。
该控制方式通过调节变流器的导通角度或输出电压，以控制风电机组的输出功率。
功率控制可以使风电机组根据电网的需求进行平稳的功率输出，提高电网的稳定性。
此外，全功率变流器还具有多种保护功能，如过电流保护、过电压保护、过温保护等，以确保风电机组和电网的安全运行。
控制单元还可以实现对功率输出的统计和调度，以优化风电机组的运行效果。
总之，全功率变流器通过整流器和逆变器的转换作用，将风力发电机产生的交流电能转换为电网需要的直流电能，并通过控制单元的监测和控制实现对全功率变流器的稳定运行和动态响应。
全功率驱动的异步风电机组的控制策略研究
捕 获 到 最 大 风 能 ，相 对 于 定 速 风 力 发 电 机 组 在 效 机 组 ，但 需 采 用 高 速 比齿 轮 箱 和 全 功 率 变流 器 。
率 和 可 控 性 上 具 有 很 大 优 势 。 目前 变 速 恒 子 Ｓ ＷＴ一３ ６—１ ７风 ． ０
第 ２ 第 ７期 ８卷
２１ ０ ２年 ７月
电
力
科
学
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Ｖｏ Ｌ２８． ． Ｎｏ ７
Ｅｌｃ ｒｃ Ｐ ｗｅ ｃ ｅ ｃ ｎ ｇｎ ｅ ｉ ｇ ｅ ｔ ｉ ｏ ｒ Ｓ ｉ ｎ ｅ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ
Ｊ１２ １ ｕ． ０ ２ ，
全 功 率 驱 动 的 异 步 风 电机 组 的 控 制 策 略 研 究
磁 同 步 电 机通 过 全 功 率 变 流 器 实 现 并 网 发 电 ， 由 于风 力 机 直 接 驱 动 发 电 机 ，省 去 了 增 速 齿 轮 箱 ，
种 异 步机 通 过 全 功 率 变 流 器 并 网 的控 制 策 略 ，定 子侧 变 流器 采 用 不 需 要 磁 链 传 感 器 的 间 接 矢 量 控
磁 发 电机 组 有 很 大 的成 本 优 势 。但 双 馈 发 电 机 转 制 系统 中 ，减 小 参 数 误 差 对 系 统 的影 响 。 变 速 恒 频 风 电机 组 可 以在 风 速 变 化 的情 况 下 ，
子侧 存 在 滑 环 ，使 得 维 护 成 本 大 大 增 加 ，而 且 发 通 过 对 风 力 机 桨 叶 和 转 速 的 调 节 ，使 风 力 机 捕 获 电 机 直 接 与 电 网 相 连 ，故 障 穿 越 能 力 也 不 如 通 过 最 大 风 能 ，运 行 在 最 大 功 率 点 上 。变 速 恒 频 风 电
全功率变流器风电机组的工作原理及控制策略
全功率变流器风电机组的发展趋势
要点一
控制策略的不断优化
要点二
集群控制和智能运维
随着电力电子技术和计算机控制技术 的发展，全功率变流器风电机组的控 制策略将不断优化，以实现更高的运 行效率和更强的抗干扰能力。
未来全功率变流器风电机组将实现集 群控制和智能运维，通过集中控制和 智能化管理，提高风电场的效率和可 靠性。
要点三
与储能系统结合
全功率变流器风电机组将与储能系统 结合，以实现能量的就地消纳和存储 ，提高风电场的稳定性和经济性。
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风轮
捕获风能并转换为机械能。
发电机
将机械能转换为电能。
变速器/齿轮箱
将风轮的慢速旋转转化为发电机所 需的高速旋转。
塔筒
支撑风轮和发电机等设备。
风力发电系统的运行原理
当风吹过风轮时， 风能转化为机械能 。
发电机产生的电能 通过电缆传输到电 网。
风轮带动发电机旋 转，产生电能。
风力发电系统的优缺点
优点
矢量控制优点
矢量控制能够实现精确的磁场控制，同时可以优化转矩控制，从而提高风电机组 的效率和稳定性。
直接功率控制策略
直接功率控制原理
直接功率控制是一种基于功率滞环比较器的控制方法，将实 际功率与参考功率进行比较，通过调节变流器开关管的占空 比来控制输出功率。
直接功率控制优点
直接功率控制具有简单易行、响应速度快、抗干扰能力强等 优点，适用于高速运行的风电机组。
全功率变流器在风电机组中的作用
提高风电机组的效率和可靠性 ，降低维护成本。
控制风电机组的运行状态，使 其在各种风速条件下都能保持
最佳性能。
实现最大风能追踪功能，提高 风电机组的发电量。
风力发电系统的最优功率控制策略研究
风力发电系统的最优功率控制策略研究风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，逐渐受到了广泛的关注和应用。
然而，由于风能的不稳定性和不可控性，风力发电系统的最优功率控制成为了一个复杂而关键的问题。
本文将探讨风力发电系统的最优功率控制策略的研究，并分析其关键问题和挑战。
第一部分：风力发电系统的特点风力发电系统是一种将风能转化为电能的设备，其核心部分是风力发电机组。
风力发电系统具有以下几个特点：1. 高度依赖于风能资源：风力发电系统的效率和产能直接受制于风能资源的强度和分布。
因此，选择合适的风能资源地点和采用适当的风力发电机组是确保系统性能的重要因素。
2. 不稳定性和季节性：风能的强度和方向随时间呈现出较大的变化，导致风力发电系统的输出功率存在明显的不稳定性和季节性波动。
这就要求系统能够根据风能变化实时调整发电机组的控制策略，以实现最优的功率输出。
3. 多变性：风力发电系统的组成部分较多且复杂，包括风力发电机组、逆变器、变压器等多个子系统。
这就给系统的控制设计带来了一定的挑战。
第二部分：最优功率控制的关键问题风力发电系统的最优功率控制是指在不同风能条件下，使风力发电机组能够以最高的效率提供最大的电能输出。
然而，由于风能的不确定性和系统多变性的影响，最优功率控制面临以下几个关键问题：1. 风能预测：风能预测是风力发电系统最优功率控制的前提条件。
通过准确地预测未来一段时间内的风能变化，可以为系统提供合理的运行策略，使电能输出达到最大化。
但是，由于风能预测的复杂性和不确定性，目前的风能预测方法仍存在一定的误差和可优化的空间。
2. 风力发电机组的控制策略：风力发电机组的控制策略直接影响到系统的功率输出。
合理的控制策略应考虑到风能资源的变化情况，并根据实时的风速、风向和功率需求等参数进行相应调整。
目前，常用的控制策略包括最大功率点跟踪、恒定功率控制和变桨角控制等。
不同的控制策略在不同的风能条件下会产生不同的效果，需要根据实际情况进行选择和优化。
风力发电技术与功率控制策略
0引言当前，不仅我国尤为重视风力发电，其他国家也对其密切关注，将其确定为一种必须加大发展力度的新能源技术。
风力发电技术与功率控制策略文/李 宁漠、荒岛及沿海的浅海中建造，占用耕地规模大大减少。
运用风力发电，不会产生废物或废气，不会对环境和人类造成影响。
例如，年发电量为 207 871.9毫瓦小时的风电场，与燃煤电厂相比，按照火电煤耗312 克每千瓦·时计算，每年可节约标煤66 700吨，每年可减少CO2排放量约170 800吨、SO2排放量约81.1吨、烟尘约6.6吨、氮氧化合物排放量约72.8吨。
2风力发电技术的基本发电原理风力发电主要是把风能变成机械能，然后将其转变成电力能源。
风力发电机组是风力发电中运用的一种设备装置，其主要可以分为3个部分，即塔架、风机主机、叶轮。
叶轮装置将风能转变成机械能，其主要包括：三片螺旋桨形状的桨叶、轮毂。
在风的作用下，桨叶上形成的气动力带动了叶轮的转动。
风力发电机的塔架，即一套为整个叶轮、风机主机提供支撑的构架。
在对塔架的高度进行设置时，需要全面考虑当地风速、实际环境地面障碍物以及叶轮直径大小对风速造成影响，确保设置塔架的高度符合风力发电机组实际工作的要求。
通常风机主机的组成部分包括：发电机、增速机、转体和尾翼，这些部分均发挥了重要作用。
实际工作中，在风力的作用下，风机叶轮开始旋转，借助增速机使旋转速度加快，向发电机传递机械能。
一般发电机转子均是使用励磁体或永磁体，利用定子绕阻切割磁力线促使电能产生，最后由发电机把机械能转化为电能。
为了保证叶轮在工作中一直对准风向，实现功率最大化，在实际使用时需要把尾翼安装在叶轮后，风力发电机的转体和尾翼可以保证叶轮一直和风向保持一致，以获得最大的风力作用力。
3风力发电技术的发展趋势3.1风力发电从陆地风电朝着海上风电发展现阶段，陆地上的风力发电应用范围越来越广，但陆地上风能充足，具有电力消纳能力且符合开发条件地方并不多，所以风力发电风能逐渐从陆地风能转移到海上风能。
全功率变流器风电机组的工作原理及控制策略
第五章全功率变流器风电机组的工作原理及控制策略5.1 全功率变流器风电机组的工作原理........................5.1.1全功率变流器风电机组传动链形式...................5.1.2同步发电机.......................................5.1.3永磁同步风力发电机结构及特点.....................5.1.4电励磁同步风力发电机结构及特点...................5.2 全功率变流器风电机组变流器............................5.2.1 电机侧变流器控制策略............................5.2.1 电网侧变流器控制策略............................5.1 全功率变流器风电机组的工作原理5.1.1全功率变流器风电机组传动链形式随着现代风电机组的额定功率呈现上升趋势，风轮桨叶长度逐渐增加而转速降低。
例如：额定功率为5MW的风电机组桨叶长度超过60米，转子额定转速为10rpm左右。
当发电机为两对极时，为了使5MW风力发电机通过交流方式直接与额定频率为50Hz的电网相连，机械齿轮箱变速比应为150。
齿轮箱变速比的增加，给兆瓦级风电机组变速箱的设计和制造提出了挑战。
风电机组功率及变速箱变速比增大时，其尺寸、重量及摩擦磨损也在增加。
作为另外一种选择，风力发电机可以采用全功率变流器以AC/DC/AC的方式与电网相连。
全功率变流器是一种由直流环节连接两组电力电子变换器组成的背靠背变频系统。
这两个变频器分别为电网侧变换器和发电机侧变换器。
发电机侧变换器接受感应发电机产生的有功功率，并将功率通过直流环节送往电网侧变换器。
发电机侧变换器也用来通过感应发电机的定子端对感应发电机励磁。
电网侧变换器接受通过直流环节输送来的有功功率，并将其送到电网，即它平衡了直流环节两侧的电压。
风力发电机群控制策略研究
风力发电机群控制策略研究一、引言随着能源紧缺和环境污染问题日益突出，新能源的开发和利用已成为全球关注的热点。
风力发电作为一种环保、安全、可持续发展的新能源，其发电量已占到全球可再生能源发电的比重之一，并不断增长。
但是，风力发电的可靠性和经济性方面仍存在问题，因此，对风力发电机群的控制策略进行深入研究具有重要意义。
二、研究背景风力发电机群是指同时运行的多台风力发电机，它们通过同步运转的方式向电网输送电能。
为了提高风力发电机的利用效率和安全性，风力发电机群控制技术已成为研究的重点之一。
在群控制系统中，需要实现风力发电机之间的协调和同步，使得整个发电机群能够稳定运行，同时还需要考虑风电场的负荷均衡和安全控制等方面的问题。
三、研究现状目前，针对风力发电机群的控制策略主要包括传统的无控制策略、集中控制策略和分布式控制策略等。
其中，传统的无控制策略多用于小型风电场中，而大型风电场则需要更为高效的控制策略。
集中控制策略主要是指通过一个中心控制器对整个发电机群进行集中控制，这种方式可以保证整个群体的协调性，但各个发电机之间的通信量较大，容易出现通讯故障，同时也不易扩展。
分布式控制策略则是将整个发电机群分为多个子系统，每个子系统都拥有独立的控制器，实现分布式控制，这种方式可以提高整体的可靠性和安全性，并且便于扩展。
当前，分布式控制方式已成为风力发电机群控制的主流方向。
四、群控制策略的研究1. 控制策略设计在设计风力发电机群的控制策略时，需要考虑控制结构的设计、控制器参数调节和控制算法的选择等。
其中，控制结构的设计包括集中式和分散式控制结构两种，控制器参数调节是指对控制器的参数进行调整，以便满足不同的控制要求。
2. 控制策略实现控制策略的实现需要通过软件和硬件两个方面来实现。
其中，软件方面需要开发出相应的控制算法和控制界面，并进行模拟和测试。
硬件方面则需要完成控制器的硬件设计和组装等工作。
3. 控制策略的优化为了提高风力发电机群的运行效率和安全性，需要对控制策略进行不断的优化。
双馈风电机组异步模式控制策略研究
双馈风电机组异步模式控制策略研究摘要：随着低风速风资源不断被开发，以及平价上网与竞价上网时代的到来，提高风电机组的发电效率，尤其是双馈风电机组在低风速下的发电效率具有重要意义，为此，国内外学者做了大量研究。
研究了双馈风电机组双模柔性切换问题，提出了一种模式柔性切换控制方法，但是，该研究对于该控制在实际工程应用中将面临的问题思考较少。
在分析双馈风电机组发电效率构成及影响因素的基础上，提出了在低风速时段将双馈发电机定子短接的方法，使其工作在感应异步电机状态，但是该研究没有介绍具体的控制策略。
关键词：双馈风电机组；异步模式；控制策略1现有控制策略分析由空气动力学可知，风电机组从风中所能获取的能量可表示为：其中：ρ为空气密度；S为风轮扫掠面积；v为机组风速；Cp为风能利用系数。
由公式可知，风电机组捕获的能量P与Cp成正比。
对于同样长度的桨叶，在相同的风速条件下，如果风电机组控制运行点对应的Cp越大，机组捕获的风能将越大。
在风电机组变速运行区间，控制系统通过转矩与最优桨距角协同控制将风电机组控制运行在最优叶尖速比上，实现风电机组最大风能捕获，风电机组特性曲线中的最高点。
由参考文献：可知，叶尖速比等于风轮转速除以风速。
根据叶尖速比与风速、风轮转速三者关系，由于发电机受制于电机转子端口电压，双馈风电机组运行转速受限，导致其无法在切入风速到额定风速的整个范围内实现追求最佳Cp控制。
2异步控制方案2.1异步控制电气方案在变流器侧需要增加发电机组定子短接接触器，并使其与原并网接触器实现互锁，以保障风电机组安全。
接收到控制系统下发的异步运行指令之后，变流器将闭合定子短接接触器，控制双馈发电机组以异步模式并网发电运行，然后接收并响应主控给定的转矩指令；当接收到双馈运行指令时，将断开定子短接接触器，控制双馈发电机组以双馈模式并网发电运行，然后接收并响应主控给定的转矩指令。
2.2主控控制方案双馈风电机组模式切换包括双馈到异步以及异步到双馈的两个切换过程。
风力发电机组的动力系统及控制策略设计
风力发电机组的动力系统及控制策略设计风力发电机组是一种利用风能转换为电能的装置，它由动力系统和控制策略组成。
动力系统包括风轮、传动系统和发电机，而控制策略则是确保风力发电机组高效运行的重要因素。
本文将详细介绍风力发电机组动力系统和控制策略的设计原理和要点。
一、动力系统设计1. 风轮设计：风轮是风力发电机组的核心部分，它负责将风能转换为机械能。
在设计风轮时，需要考虑到风力的大小和方向变化。
通常采用的是三叶式风轮设计，该设计能够最大程度地利用风能，提高风力发电机组的发电效率。
2. 传动系统设计：传动系统将机械能从风轮传递给发电机，使其产生电能。
传动系统的设计需要考虑到输出功率和转速的匹配，以及传动效率的提高。
常用的传动系统包括齿轮传动和链条传动，选择适合的传动系统可以提高转动的平稳性和传输效率。
3. 发电机设计：发电机是将机械能转化为电能的关键设备。
发电机的设计需要考虑到输出功率和效率的要求。
常用的发电机有同步发电机和异步发电机，选择合适的发电机类型对于整个风力发电机组的性能至关重要。
二、控制策略设计1. 风能预测：通过风能预测，可以预先了解到未来一段时间内风力的大小和方向，从而帮助调整转速和输出功率，提高发电效率。
风能预测可以通过气象数据的收集和分析来实现，以预测风力及其变化趋势。
2. 转速控制：通过控制风轮的转速，可以实现在不同风速下的最佳转速调整。
转速控制策略的目标是在保证安全运行的前提下，最大限度地提高发电效率。
常用的转速控制方式有变桨控制和变速控制，根据风速和功率输出要求进行合理调整。
3. 偏航控制：偏航控制是确保风轮始终面向风向的重要策略。
通过偏航控制，可以保证风轮始终受到足够的风力作用，提高发电效率。
常见的偏航控制方式有机械偏航和电子偏航，根据实际情况选择最适合的方式。
4. 故障检测和保护：风力发电机组在运行过程中可能会遇到各种故障和异常情况，及时检测和保护是确保系统安全运行的重要环节。
风力发电机组机组控制策略研究
风力发电机组机组控制策略研究随着能源消耗量的不断增长，环保意识的不断提升，风力发电成为了未来可持续能源的一种重要形式。
风力发电已经被广泛应用，并成为了全球能源领域的一个重要研究方向。
在风力发电系统中，风力发电机组（简称风机）是实现能量转换的关键环节，而风机的控制策略对提高风电系统的性能起着重要的作用。
本文将从风机控制策略的现状分析、控制策略的设计要点以及未来发展趋势三个方面对风机控制策略进行研究。
一、风机控制策略的现状分析目前，风机控制策略主要有PWM控制策略、PID控制策略、MPPT控制策略等。
其中，PWM控制策略结构简单，可靠性高，运行稳定，常用于小功率风机的控制；PID控制策略能够实现风机在最大功率输出下的控制，用于中等功率风机的控制；MPPT控制策略则是最新的控制策略，其能够实时计算风机输出功率的最大值并实现控制，已经应用于大型风机的控制。
尽管现有的风机控制策略已经取得了一定的成就，但仍存在一定的问题。
例如，PWM控制策略在大功率运行时存在谐波问题；PID控制策略需要调整控制参数以满足不同运行状态下的性能要求；而MPPT控制策略需要快速准确地计算输出功率的最大值，这对算法的计算效率提出了更高的要求。
因此，对风机控制策略的研究仍具有重要意义。
二、风机控制策略的设计要点在设计风机控制策略时，需要关注以下要点：（1）风机转速控制风机的转速控制是风机控制的重点之一。
目前常用的速度控制方法包括PID控制和模型预测控制（MPC）。
其中PID控制是一种经典的控制方法，可以实现对风机转速的稳定控制；而MPC则可以解决控制器非线性的问题，提高速度响应的快速性和准确性。
（2）功率控制制定科学的功率控制策略是提高风机性能的重要手段。
目前已经实现了多种功率调节方法，例如脉宽调制、滑模控制、强化学习等。
其中，滑模控制在功率调节方面表现出色，其控制效果稳定、响应时间短、精确度高等优点。
强化学习则是最近兴起的一种学习框架，其应用广泛，尤其适用于在复杂环境中的无模型控制。
全功率变流器风电机组的工作原理及控制策略
全功率变流器风电机组的工作原理及控制策略
一、工作原理：
1.风能转换：当风能发电机接收到风能时，风轮叶片被风推动旋转，驱动风能转换机械将机械能转换成电能。
2.三相桥式整流：风能转换后的电能为三相交流电能，需要经过三相桥式整流电路进行整流，将交流电能转换成直流电能。
3.全功率变流：直流电能通过全功率变流器进行变流，将直流电能转换成与电网频率相同的交流电能。
4.电网连接：变流器输出的交流电能与电网的相电压相同，可以直接连接到电网。
二、控制策略：
1.风能最大化控制策略：风能最大化控制策略的目标是使风电机组能够最大化地利用风能并输出到电网。
该策略通过控制风能转换机械和全功率变流器的工作状态，以及叶片的角度等参数，实现不同风速下的最大功率输出。
2.无功功率控制策略：无功功率控制策略是为了确保电网的稳定运行而采取的控制策略。
根据电网的需求，风电机组通过控制全功率变流器的无功功率输出来调节电网的功率因数。
总结：
全功率变流器风电机组的工作原理是通过风能转换、整流和变流等步骤将风能转换成交流电能输出到电网。
其控制策略包括风能最大化控制策
略和无功功率控制策略，通过优化和调整控制策略，可以提高风电机组的发电量和电网的稳定性。
风力发电机组控制策略研究
风力发电机组控制策略研究随着全球能源紧张形势的日益严峻，风力发电作为一种可再生能源，受到越来越多的重视和关注。
在风力发电站中，风力发电机组的控制策略对整个风力发电站的运行和发电量起着至关重要的作用。
本文将从控制策略的角度，对风力发电机组的控制问题进行研究和分析。
第一部分：控制策略的分类目前，风力发电机组的控制策略主要有三种：速度控制、功率控制和电压控制。
1. 速度控制速度控制指的是在整个发电站内，通过对机组的叶片角度进行调整，保持机组的转速恒定，从而达到发电的目的。
速度控制通常采用PID等闭环控制方式。
与功率控制方式相比，速度控制方式稳定性更高，但在风速波动较大或风速低于额定风速的情况下能量利用率降低，因为此时机组无法将所有的风能都转化为电能。
2. 功率控制功率控制指的是优化机组的叶片角度，使机组输出的功率稳定在额定功率水平，从而保持电网的稳定，同时尽可能地提高能量利用率。
功率控制主要分为基于功率曲线的控制和基于最大功率点跟踪的控制两种方式。
基于功率曲线的控制方式使用MPPT（maximum power point tracking）技术，在风速低于额定风速或风速波动较大的情况下实现发电机组的功率输出平稳。
但是，功率曲线的切换需要消耗一定的时间和能量，而且在极端气象条件下可能不适用。
最大功率点跟踪（maximum power point tracking, MPPT）控制方法是一种有效的控制方法，能够确保实时跟踪到发电机组的最大功率点。
这种方法可以使风力发电机组在各种风速下保持较高的能量利用率，在电网变化较小时，也可以保持电网的稳定。
3. 电压控制电压控制方法可以使在风速较大或电网电压波动较大的情况下，发电机组的输出电压保持在稳定状态。
电压控制主要分为场励控制和无刷直流发电机控制两种。
场励控制方法保持发电机组的电磁场恒定，从而在电网电压波动时保持发电机组的输出电压恒定。
无刷直流发电机控制方法采用PWM技术，将电压输出前的变换器控制为电压源，根据电网电压和电流的信息实时控制发电机组的输出电压。
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第２８卷第７期电力科学与工程Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．７，１ 全功率驱动的异步风电机组的控制策略研究王瑞新，王 毅，孙 品（华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定０７１００３）摘要：通过全功率ＰＷＭ变流器并网的笼型异步风力发电机组（ｔｈｅ Ｆｕｌｌ Ｒａｔｅｄ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｇｅｎｅｒ－ａｔｏｒ，ＦＲＣ－ＩＧ），以其低成本、高可靠性和易维护的特点引起了人们的关注。
在分析笼型异步风电机组数学模型的基础上，对全功率ＰＷＭ变流器的控制策略进行了研究，给出了基于转矩给定的最大功率跟踪控制策略，通过对电磁转矩的调节间接控制发电机转速来跟随最大功率曲线。
网侧变流器采用并网电压控制策略，根据并网电压的幅值来调节无功功率抑制电网电压的波动，在保证风电机组安全运行的同时降低了机组并网对电网的影响。
仿真结果表明所采用的控制策略能很好地实现风电机组的最大风能跟踪，降低并网点电压波动。
在电网电压故障期间，并网电压控制策略还可以有效地提高机组的低电压穿越能力，保障风电机组稳定运行。
关键词：笼型异步发电机；最大功率跟踪；风力发电；全功率变流器中图分类号：ＴＭ６１４ 文献标识码：Ａ收稿日期：２０１２－０６－０５。
基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０９７７０２８）。
作者简介：王瑞新（１９８６－），男，硕士研究生，研究方向为笼型异步变速恒频风力发电系统，Ｅｍａｉｌ：ｒｉｓａｎ１２２１＠１６３．ｃｏｍ。
０ 引言 近年来风力发电得到了迅速发展，并且开始在电力供应中发挥重要作用。
变速恒频风力发电机组可以在不同的风速下调节风力机转速，从而捕获到最大风能，相对于定速风力发电机组在效率和可控性上具有很大优势［１］。
目前变速恒频风力发电的主流机型是永磁直驱风力发电机组和双馈风力发电机组［２，３］。
永磁直驱风力发电机组由永磁同步电机通过全功率变流器实现并网发电，由于风力机直接驱动发电机，省去了增速齿轮箱，提高了机组的可靠性，并且运行维护量较小。
但随着机组容量的不断增大以及永磁材料涨价，体积大和成本高的问题日益突出。
双馈风电机组采用的是绕线式异步电机作为发电机，定子侧直接并网，转子侧变流器只传递转差功率，相对于永磁发电机组有很大的成本优势。
但双馈发电机转子侧存在滑环，使得维护成本大大增加，而且发电机直接与电网相连，故障穿越能力也不如通过全功率变流器并网的永磁直驱风电机组。
基于上述两种机型的优缺点，又提出了一种以笼型异步电机代替永磁电机的变速恒频发电机型［４～６］，将笼型异步发电机通过全功率变流器连接到电网实现并网发电。
该机型在成本和可靠性上优于永磁风电机组，在并网控制能力和维护方面优于双馈机组，但需采用高速比齿轮箱和全功率变流器。
目前采用该机型的西门子ＳＷＴ－３．６－１０７风电机组［７］已获得实际应用，但对此种机型控制策略研究的文献却相对较少。
文献［８］提出了一种异步机通过全功率变流器并网的控制策略，定子侧变流器采用不需要磁链传感器的间接矢量控制，降低了系统传感器的成本。
文献［９］对ＦＲＣ－ＩＧ机组在电网电压跌落时，通过电机电磁转矩的调节使风电机组安全穿越电网故障。
文献［１０］将模糊控制应用到ＦＲＣ－ＩＧ风电机组的控制系统中，减小参数误差对系统的影响。
变速恒频风电机组可以在风速变化的情况下，通过对风力机桨叶和转速的调节，使风力机捕获最大风能，运行在最大功率点上。
变速恒频风电专栏·新能源技术ＮＥＷ ＥＮＥＲＧＹ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２ 电力科学与工程２０１２年机组的最大功率跟踪控制方式［１１］多种多样，对于风电场数据不明且转动惯量小的小型风力发电系统，最大功率跟踪可以采用寻优法［１２，１３］来实现。
本文研究对象为兆瓦级风力发电系统，转动惯量较大，寻优法很难实现最大功率跟踪。
在以风电场数据为依赖的控制策略中，可以通过给定的特性曲线［１４～１６］控制发电机来实现最大风能的捕获。
最优转速曲线就是其中的代表，然而最优转速的确定不仅需要参考风力机数据，而且还需测量风速，风速测量误差会使转速偏离实际最优值。
本文采用转矩给定的最大功率跟踪，结合异步机的矢量控制策略，可以很好的实现风电机组对最大功率的捕获，避免了对风速的测量，同时降低风电场的数据误差带来的影响，提高最大功率跟踪的准确性。
本文主要研究基于全功率驱动的异步风电机组的控制策略，实现风电机组的最大功率跟踪以及安全并网。
首先对风力机和异步机的数学模型和最大功率跟踪原理进行了分析，给出了一种最优转矩给定的最大功率跟踪策略，通过机侧变流器对异步发电机进行矢量控制跟踪最大风能。
网侧变流器采用并网电压控制，实现风电机组安全并网的同时抑制电网电压的波动。
最后，在Ｍａｔ－ｌａｂ仿真平台上搭建了基于笼型异步机的风力发电系统模型，对异步风电机组控制策略的可行性以及最大功率跟踪策略的正确性进行了验证，并对在电网电压跌落下风电机组的响应做了仿真分析。
１ 风电机组结构与数学模型ＦＲＣ－ＩＧ风电机组拓扑结构如图１所示。
采用笼型异步机作为发电机，风力机通过增速齿轮箱拖动发电机，发电机定子侧通过背靠背全功率ＰＷＭ变流器连接到电网，从而实现风能到电能的转换。
图１ ＦＲＣ－ＩＧ风电机组拓扑结构Ｆｉｇ．１ Ｔｏｐｏｌｏｇｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ＦＲＣ－ＩＧ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ在异步风电机组中，风力机将捕获的风能转换为机械功率，通过齿轮箱输送给异步发电机，发电机起着机械功率与电功率转换的作用，机侧变流器将发电机产生的有功功率输送到直流母线环节，并向异步机提供励磁所需的无功功率。
网侧变流器稳定直流母线环节电压，将有功功率输送到电网。
１．１ 风力机运行特性 风力机是风力发电系统中将风能转化为机械能的重要部分，由风力机的空气动力学可知，风力机输出的机械功率可表示为：Ｐｖ＝１２Ｃｐ（λ，β）ρＳｗｖ３（１）式中：ρ为空气密度；Ｓｗ为风力机叶片迎风扫掠面积；ｖ为风速；Ｃｐ是风能利用系数，与桨距角β和叶尖速比λ有关。
叶尖速比λ是叶尖线速度与风速之比：λ＝Ｒｗωｗｖ（２）式中：Ｒｗ为风力机叶片半径；ωｗ为风力机叶片转速；当桨距角不变、风速给定的情况下，则存在一个最优叶尖速比λｏｐｔ，对应于一个最优转速ωｏｐｔ，使得风力机捕获到最大风能。
将不同风速下的最优转速对应的最大功率点连接起来即可得到最大功率追踪曲线。
１．２ 异步发电机数学模型 异步发电机是风力发电系统中将风力机输出的机械功率转换为电功率的重要环节，而电机本质上又是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，如何实现对电机的高性能控制，是风力发电系统实现最大功率跟踪的关键所在。
根据笼型异步电机的特点，采用适合笼型异步电机的转子磁链定向的矢量控制策略，通过笼型异步电机在三相静止坐标系下的数学模型到两相同步旋转坐标系下的变换，实现对电机磁链和转矩的完全解耦控制。
笼型异步电机在两相同步旋转坐标系下的电压方程可表示为：ｕｓｄ＝Ｒｓｉｓｄ＋ｐψｓｄ－ω１ψｓｑｕｓｑ＝Ｒｓｉｓｑ＋ｐψｓｑ＋ω１ψｓｄｕｒｄ＝０＝Ｒｒｉｒｄ＋ｐψｒｄｕｒｑ＝０＝Ｒｒｉｒｑ＋ωｓψｒ烅烄烆ｄ（３）专栏·新能源技术ＮＥＷ ＥＮＥＲＧＹ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ第７期王瑞新，等全功率驱动的异步风电机组的控制策略研究３ 定、转子磁链方程：ψｓｄ＝Ｌｓｉｓｄ＋Ｌｍｉｒｄψｓｑ＝Ｌｓｉｓｑ＋Ｌｍｉｒｑψｒｄ＝Ｌｍｉｓｄ＋Ｌｒｉｒｄψｒｑ＝Ｌｍｉｓｄ＋Ｌｒｉｒ烅烄烆ｄ（４）式中：ω１为两相旋转坐标系旋转电角速度；ωｓ为ω１与转子电角速度ωｒ之差；Ｌｓ为定子电感；Ｌｒ为转子电感；Ｌｍ为励磁电感；ｐ为积分算子；ｉｓｄ，ｉｓｑ为定子电流在同步旋转坐标系下的ｄｑ轴分量。
通过对转子磁链矢量ψｒ的幅值和角度的计算，将同步旋转坐标ｄ轴定向在转子磁链矢量方向上，即ψｒ＝ψｒｄ，ψｒｑ＝０，简化电机定、转子磁链表达式，通过整理可得到在转子磁链定向坐标系下电机数学模型。
定子电压表达式：ｕｓｄ＝Ｒｓｉｓｄ＋σＬｓｐｉｓｄ－σω１Ｌｓｉｓｑｕｓｑ＝Ｒｓｉｓｑ＋σＬｓｐｉｓｑ＋ω１Ｌｓｉｓ烅烄烆ｄ（５）转子磁链表达式：ψｒｄ＝Ｌｍ１＋τｒｐｉｓｄ（６）电磁转矩表达式：Ｔｅ＝ｎｐＬｍＬｒψｒｄｉｓｑ（７）式中：σ＝１－Ｌｍ２／（ＬｒＬｓ）为漏磁系数；τｒ为转子时间常数，ｎｐ为电机极对数，σω１Ｌｓｉｓｑ和ω１Ｌｓｉｓ ｄ为定子电压解耦项。
根据转子磁链表达式和电磁转矩表达式可知，转子磁链只与定子电流ｄ轴分量ｉｓｄ有关，而在转子磁链恒定的情况下，电磁转矩由定子电流ｑ轴分量ｉｓｑ决定。
因此，定子电流ｄ轴分量可以称为励磁电流分量，定子电流ｑ轴分量为转矩电流分量。
２ 全功率变流器控制策略２．１ 最大功率跟踪控制策略 对于特定的风力机，其最大功率曲线是确定的。
由于风机是通过一个固定变比的增速齿轮箱与发电机转子相连，在标幺值系统中，风机转速与发电机转速具有等效性。
在不同的风速下，为了保证风力发电机组能够安全稳定运行，最大功图２ 最大功率跟踪曲线Ｆｉｇ．２ Ｍａｘｉｍｕｍ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｃｕｒｖｅ率跟踪曲线可按照图２所示分为启动阶段、最大功率跟踪区、转速恒定区和功率恒定区。
最大功率跟踪区是当风力发电机组并入电网并运行在额定转速ω１下时，为了最大限度的捕获风能，发电机转速随风速的变化而相应调节，确保风能利用系数Ｃｐ保持在最大值。
当发电机组转速随着风速的增大达到额定转速ω１时，发电机组将运行在转速恒定区，不再进行最大功率跟踪，限制转速的增加以保护机组不受损坏。
风速的进一步增大，发电机组的输出功率将稳定在功率限幅值，运行在功率恒定区。
最大功率参考值Ｐ＊ｏｐｔ可以由发电机转速通过式（８）给出：Ｐ＊ｏｐｔ＝ｋｏｐｔωｒ３ （ω０＜ωｒ＜ω１）（Ｐｍａｘ－ｋｏｐｔω１３）（ωｍａｘ－ω１）（ωｒ－ωｍａｘ）＋Ｐｍａｘ（ω１＜ωｒ＜ωｍａｘ）Ｐｍａｘ （ωｒ＞ωｍａｘ烅烄烆）（８）式中：ｋｏｐｔ为最大功率跟踪曲线的比例系数；ω０为风电机组的切入转速对应的电角速度；ω１为进入转速恒定区时的电角速度；ωｍａｘ为转速限幅值对应的电角速度；Ｐｍａｘ为输出功率限幅值。
２．２ 机侧变流器控制策略 与异步发电机定子侧相连的变流器称之为机侧变流器，不仅需要向异步发电机提供建立磁场所需的无功功率，还要控制发电机跟踪最大功率曲线，并将发电机产生的有功功率输送到直流母线上。
通过上述对异步电机在转子磁链定向下的两相旋转坐标系数学模型分析，对异步发电机采用转子磁链定向的矢量控制策略，定子ｄ轴电压控制异步电机的转子磁链，定子ｑ轴电压控制异专栏·新能源技术ＮＥＷ ＥＮＥＲＧＹ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ４ 电力科学与工程２０１２年步电机的电磁转矩，实现励磁和转矩的解耦控制，控制电机实现最大功率跟踪。
机侧变流器控制框图如图３所示。