变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术分析
摘要：随着经济发展的不断壮大，对能源的需求指数日渐增长。风能以其优异的特性成为了各国广泛追求的一种新能源，并明显取得好的开端。双馈电机变速恒频（VSCF）风力发电系统在变速恒频控制方面，主要是通过对转子绕组励磁电流的相位、幅值、相序及频率的调节来实现的。因此文章就变速恒频双馈风力发电机励磁控制技术分析。
关键词：变速恒频；双馈分离发电机；励磁控制
目前我国的风电场装机绝大多数是恒速恒频机组。而国外风电领域，变速恒频机组已经成为主流，以双馈风力发电机组为主。采用变速恒频双馈风电机组，风力机可以根据不同的工况变速运行，实现最大风能追踪，工作效率高。双馈型发电机的最大特点是在发电机转子侧进行交流励磁，发电系统可根据风力机的转速变化调节励磁电流的频率，实现恒频输出；通过改变励磁电流的幅值和相位实现发电机有功、无功功率的独立调节。这样，双馈型风力发电机组转子侧的电力电子变换器只要控制总能量的一小部分（20～30），也就是转差功率和换流器需要控制总功率的直驱型风力发电机系统相比，电力电子变流器的损耗可以减小，变流器的造价降低。基于以上优点，双馈电机变速恒频（VSCF）风力发电机的研究备受关注，针对变速恒频双馈风力发电系统来讲，其其关键技术就是以电力电子、计算机控制为基础的交流励磁控制技术。
一、VSCF风力发电机的工作原理分析
（一）双馈电机VSCF控制原理分析
针对VSCF风力发电系统来讲，其由多部分构成，如控制器、双馈发电机、风力机、双向变流器及增速箱等。对于双馈发电机而言，其定子绕组与电网相连；由于转子绕组具有能够可根据实际需要调节频率的三相电源激励，因此，通常情况下，系统会选用两种供电方式，其一为交交变流器供电，其二为交直交变流器供电。针对双馈发电机而言，其无论在何种转速下，均能保持运行状态，并且其转速能够随着风速的改变而进行调整，因而能使风力机始终维持在最佳运行状态，始终获得最佳的风能利用率。如果电机的转速、负载发生改变时，通过对馈入转子绕组的电流进行适当调节，除了可以保障定子持续输出稳定不变的频率与电压外，还能根据实际需要，对发电机的功率因数进行合理调节。依据感应电机转子绕组、定子绕组电流能够产生相对静止的旋转磁场的原理得知，VSCF风力发电机的转速与转子绕组、定子绕组的电流频率之间存在如下关系：
f160±f2（1）
在此公式中，f1表示定子电流频率，f2表示r