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大功率风力发电并网系统是目前倍受关注的一种新能源利用方式。无刷双馈电机(BDFIG)消除了电刷和滑环,和异步发电机一样,结构简单、坚固耐用,运行安全可靠,维护成本低。因此在风力发电系统,尤其是海上风力发电这种受电刷滑环问题影响较大的领域具有十分重要的意义。然后与BDFIG风力发电系统变流器控制相关的理论和研究尚未形成完整体系,具体表现在对电网故障的动态响应控制——低电压穿越(LVRT)控制研究仍然缺乏,虽然BDFIG和DFIG同为半耦合型异步电机。具有一定的可借鉴性,但考虑到BDFIG的结构区别会造成系统等效阻抗等多项因素的变化,需要进行深入的对比分析。本文主要研究工作与创新包括:(1)针对系统建模问题,分析并对比普通DFIG与BDFIG的数学模型,指出二者在功率潮流上的区别。建立适合于LVRT分析的BDFIG等效电路。在此基础上分析并仿真验证了 BDFIG风力发电系统的稳态控制策略。(2)结合电网故障模型和新能源系统并网导则分析BDFIG在电网故障条件下的系统特性,基于BDFIG数学模型分析BDFIG在电网故障条件下的瞬态模型与电磁过渡过程,指出其与普通DFIG动态特性的区别。在此基础上,针对浅度的电网故障,本文分别提出了基于控制绕组定子侧电流闭环控制与基于功率绕组磁链检测的LVRT控制策略;针对深度电网故障,本文提出基于撬棒的BDFIG风力发电系统的LVRT变流器控制策略。针对不平衡电网故障,本文提出了 BDFIG风力发电系统LVRT不平衡功率控制策略。(3)针对DFIG与BDFIG的LVRT能力对比问题,通过引入庞特里亚金极小值算法分析BDFIG与DFIG风力发电系统的控制绕组侧变流器的电压最优值,得到整个系统LVRT极限控制范围。分析结果表明,BDFIG比普通DFIG具有更加优异的LVRT能力;针对DFIG与BDFIG的LVRT条件下的无功输出极限问题,通过引入具有约束范围的最优化算法验证了BDFIG风力发电系统输出正序无功电流的最大值,从无功电流输出角度分析BDFIG系统的LVRT能力。论文最后构建了 BDFIG与DFIG的大功率风力发电系统的半实物仿真模拟实验平台,有效验证MW级BDFIG风力发电系统的LVRT控制策略与系统极限控制范围。