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双馈风力发电机运行控制及其空间矢量分析

双馈风力发电机（DoublyFedInductionGenerator，DFIG）是

一种常用于风力发电中的发电机，具有高效、稳定、可靠等特

点。这种发电机的运行控制对于提高风力发电效率、保障电网

稳定运行具有非常重要的意义。因此，本文将从双馈风力发电

机的基本原理入手，对其运行控制进行分析，最后进行空间矢

量分析，以期能够更深入地理解双馈风力发电机运行的基本原

理及其控制方法。

一、双馈风力发电机的基本原理

双馈风力发电机是一种异步发电机，其转子采用鼠笼型结构形

式，由于采用了双馈结构，因此可以在一定程度上控制发电机

的转速和输出功率。双馈风力发电机主要由定子和转子两部分

组成，其中定子由三相绕组和定子铁心组成，转子由三相鼠笼

型转子和转子铁心组成。

在风力发电机运行过程中，风轮叶片转动带动发电机转子旋转，

同时定子中的绕组接收到控制系统输出的三相交流电源，形成

旋转磁场，使得转子内部产生电流。但是，由于转子电流是通

过转子与定子之间的转子定子绕组之间相互耦合进行调节的，

因此双馈风力发电机可以实现在一定范围内调节转速和输出功

率的目的。

二、双馈风力发电机的运行控制

1、转速控制

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转速控制是双馈风力发电机运行控制的一个重要组成部分，常

见的转速控制方法包括半导体功率调节和桥臂绕组控制。其中，

半导体功率调节是指通过调节发电机中的半导体设备电路来改

变发电机输出的有功功率，从而控制发电机的转速；而桥臂绕

组控制则是指通过调节发电机中的桥臂绕组来实现发电机的转

速控制。

2、无功控制

无功控制是指在保证有功输出一定的情况下，通过调节发电机

产生的无功功率来控制电网电压的稳定。一般来说，无功控制

可以分为定常无功控制和暂态无功控制两种。其中，定常无功

控制是指在发电机输出功率不变的情况下，通过调节发电机产

生的无功功率来控制电网电压稳定；而暂态无功控制则是指当

电网电压发生暂态变化时，通过双馈风力发电机的控制系统进

行调节，以保护电网的稳定性，同时保证发电机的安全运行。

3、综合控制

综合控制是指在以上两种控制模式的基础上，将转速控制、无

功控制以及其他控制模式进行综合，以实现发电机的稳定运行。

在风力工程中，综合控制通常采用微型控制器（MCU）进行

实现，包括机械部分、电气部分以及控制部分，可以通过地面

终端进行实时监控和控制。

三、空间矢量分析

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空间矢量分析是一种常见的电机控制方法，其基本思想是通过

对电机内部的空间矢量进行分析和控制，以实现对电机输出的

控制。对于双馈风力发电机而言，空间矢量控制通常采用基于

电流矢量控制的方法，以实现对发电机输出功率、速度以及无

功功率的实时控制。

在空间矢量控制中，通常需要进行矢量变换，在双馈风力发电

机中，变换矢量通常采用Park变换和Clarke变换进行实现。

其中，Park变换是一种将三相参考系变换到旋转参考系的方

法，通过旋转变换可以将三相交流信号转换为直流信号；而

Clarke变换则是一种将三相信号变换到ABC坐标系的方法，

通过将三相信号分解成为一个正常量和两个相位信号，实现对

发电机控制的分离。

综上所述，空间矢量分析可以通过对双馈风力发