图2。1 定桨距风力机性能曲线

某一个风机当取最大时取得的就称作最佳叶尖速比记做，取得的最大风能系数记为。

变桨距风力机的特性曲线可以用来表示，如图2。2所示。

图2。2 变桨距风力机性能曲线

DFIG功率控制是风速低于额定风速时，改变风力机的转速，使得在风速变化同时最佳叶尖速比不变化，获得最大的。风速大于额定风速时基于转速和功率等限制，通过控制桨距角来限制功率，最后获得恒定的功率。

2。2双馈风力发电机组的结构和功率传递

双馈电机主要由风力机、发电机、变流器、控制检测系统等组成。

双馈风力发电机在其结构上和绕线式异步电机相似，其定子与电网相连，转子由一台频率、电压可调的低频电源（一般是交-交或交-直-交变频器）供电。定转子全都和电网有能量传递，因而被称为“双馈”。由异步电机的原理可以知道当异步电机稳定运行时，定子磁场和转子磁场不相对运动。设定子磁场转速，转子磁场相对于转子转速，转子机械转速，定子电流的频率，转子电流频率，极对数。可得文献综述

由、，可得

当转子转速因为一些情况发生变化，可以改变转子电流频率使得定子电流频率保持不变，这样就可以实现发电机变速恒频的工作要求。根据发电机转速大小可以把双馈发电机分为三种运行状态，如果转速小于定子磁场转速那么处于次同步运行状态，转子通过功率变换器从电网吸收功率；如果转速和定子磁场转速相同，那么处于同步运行的状态，转子不吸收也不发出功率，变换器向转子侧提供直流励磁电流；如果转速大于定子磁场转速，那么处于超同步运行的状态，转子侧通过功率变换器为电网提供功率。

结合双馈风力发电机的结构图，可以分析有功功率和无功功率的传递线路。

1）有功功率的传递：

不计损耗，按照定子侧取发电机惯例，转子侧取电动机惯例，发电机定子侧的有功功率输出为，转子侧的有功功率输入为，电机轴上的机械功率为，

根据绕线式感应电机定子功率和转子功率的关系有：

其中：s为转差率，

由式子（2。4）、（2。5）得到发电机在次同步运行状态（），转子绕组从电网吸收电功率，从转子输送到定子上面的电功率是，风机输送到定子的功率是。发电机在超同步状态运行时（）时，转子向电网侧输送电能，这时定、转子都在发电，风力机送出功率为。双馈发电机在次同步和超同步状态下功率的流向是不同的，所以必须使用双向的功率变换器。

2）无功功率的传递：

系统从电网吸收的无功功率，转子侧吸收的无功功率，同时定子侧送出的无功功率，发电机系统为电网送出的无功功率等于。

2。3 双馈电机数学模型的建立来,自.优;尔:论[文|网www.youerw.com +QQ752018766-

对DFIG进行分析，要对实际的电机进行理想化假设，一般有以下几点：

（1）DFIG绕组空间结构是对称的，定转子绕组的A、B、C三相空间角度互差120°；

（2）电机的气隙是均匀的；

（3）磁路是线性的，不考虑磁饱和的影响；

（4）忽略铁芯损耗的影响。

当风力机转动带动发电机转子以n的转速运行时，转子绕组通入对称三相电源的转差频率，转子电流的基波磁势为，相对转差速度为，定子上基波磁势与同步磁场的转速相同，相对是静止的，于是在气隙中组合成磁势。由电磁感应定律可以推得，会形成磁链，在定转子绕组上产生感应电势和，然后把转子侧的分量折算到定则侧计算，可以得到等式：