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风能作为一种绿色的可再生能源,得到了世界各国的高度重视。风力发电技术已成为目前世界上发展最快、最成熟的清洁能源生产技术。双馈风力发电机组因其能量转换效率高、安全可靠性高、并网功率控制灵活等诸多优点,已成为目前风电开发的的主流机型。随着风电装机容量的不断增大,风电功率的波动性和间歇性将对电网的安全稳定运行带来巨大影响,建立合适的风电场等值模型有着重要的意义。本文以双馈风力发电机组为研究对象,重点对双馈风电机组的建模、控制策略及风电场等值建模问题进行了深入研究。主要内容归纳如下:首先,介绍了课题研究背景及意义、综述了国内外风力发电的发展概况和风力发电控制技术;给出了双馈风电机组的基本结构及各部分的作用、运行原理及不同运行状态下的能量流动关系。其次,引入坐标变换思想,详细推导了双馈风电机组三相静止坐标系及同步旋转坐标系下的数学模型,为开展双馈风电机组的建模工作奠定了理论基础。阐述了风力机的运行特性、最大功率点跟踪原理,并设计了桨距角控制系统。第三,围绕着转子侧和网侧变换器控制策略展开研究。对于转子侧变换器控制系统的设计,采用定子电压定向矢量控制技术,实现有功功率和无功功率的解耦、最大风能捕获的控制目标。而对于网侧变换器控制系统的设计,采用电网电压定向的矢量控制技术,实现保持直流侧母线电压稳定及单位功率因数运行的控制目标。第四,在RSCAD仿真环境下,建立了完整的双馈风力发电仿真系统,其中包括风力机模型、双馈发电机模型、双PWM变流器模型、控制系统模型及SVPWM模块等。深入研究了双馈风电机组并网运行的动态特性和电网故障时的暂态特性,分析各种现象产生的原因。并通过仿真验证了本文所建立的双馈风电机组各部分数学模型的正确性及其相应控制策略的有效性。第五,基于聚合法建立了双馈风力发电机风电场等值模型,分析了恒风速下和电网三相短路故障情况下风电场的运行特性。仿真结果对比验证了所用等值方法的