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直驱式永磁同步风力发电机概述永磁同步发电机是一种以永磁体进行励磁的同步电机，应用于风力发电系统，称为永磁同步风力发电机。
永磁同步风力发电机一般不用齿轮箱，而将风力机主轴与低速多极同步发电机直接连接，为“直驱式”，所以称为直驱式永磁同步风力发电机，以下本章除特指外均简称为永磁同步发电机。
一、永磁同步发电机的特点1.与传统电励磁同步发电机比较同步发电机是一种应用广泛的交流电机，其显著特点是转子转速n与定子电流频率f之间具有固定不变的关系，即n=n0=60f/p，其中n为同步转速，p为极对数。
现代社会中使用的交流电能几乎全部由同步发电机产生。
永磁同步发电机是一种结构特殊的同步发电机，它与传统的电励磁同步发电机的主要区别在于：其主磁场由永磁体产生，而不是由励磁绕组产生。
与普通同步发电机相比，永磁同步发电机具有以下特点：（1）省去了励磁绕组、磁极铁芯和电刷-集电环结构，结构简单紧凑，可靠性高，免维护。
（2）不需要励磁电源，没有励磁绕组损耗，效率高。
（3）采用稀土永磁材料励磁，气隙磁密较高，功率密度高，体积小，质量轻。
（4）直轴电枢反应电抗小，因而固有电压调整率比电励磁同步发电机小。
（5）永磁磁场难以调节，因此永磁同步发电机制成后难以通过调节励磁的方法调节输出电压和无功功率（普通同步发电机可以通过调节励磁电流方便地调节输出电压和无功功率）。
（6）永磁同步发电机通常采用钕铁硼或铁氧体永磁，永磁体的温度系数较高，输出电压随环境温度的变化而变化，导致输出电压偏离额定电压，且难以调节。
（7）永磁体存在退磁的可能。
目前，永磁同步发电机的应用领域非常广泛，如航空航天用主发电机、大型火电站用副励磁机、风力发电、余热发电、移动式电源、备用电源、车用发电机等都广泛使用各种类型的永磁同步发电机，永磁同步发电机在很多应用场合有逐步代替电励磁同步发电机的趋势。
2.与非直驱式双馈风力发电机比较虽然双馈风力发电机是目前应用最广泛的机型，但随着风力发电机组单机容量的增大，双馈型风力发电系统中齿轮箱的高速传动部件故障问题日益突出，于是不用齿轮箱而将风力机主轴与低速多极同步发电机直接连接的直驱式布局应运而生。
直驱式风力发电机组变桨系统控制直驱式风力发电机组是风力发电机的一种，这里我们对直驱风力发电机组的变桨系统控制进行简单探讨。
1 直驱式风力发电机组简介直驱永磁风力发电机取消了沉重的增速齿轮箱，发电机轴直接连接到叶轮轴上，转子的转速随风速而改变，其交流电的频率也随之变化，经过置于地面的大功率电力电子变换器，将频率不定的交流电整流成直流电，再逆变成与电网同频率的交流电输出。
无齿轮箱直驱风力发电机，多沿用低速多极永磁发电机，并使用一台全功率变频器将频率变化的风电送入电网。
直接驱动式风力发电机组由于没有齿轮箱，零部件数量相对传统风电机组要少得多。
其主要部件包括：叶轮叶片、轮毂、变桨系统、发电机转子、发电机定子、偏航系统、测风系统、底板、塔架等（如图 1.1所示）。
1.1直驱型风力发电机总体设计方案直驱型风力发电机组采用水平轴、三叶片、上风向、变桨距调节、直接驱动、永磁同步发电机并网的总体设计方案，相对于传统的异步发电机组其优点如下：（1）由于传动系统部件的减少，提高了风力发电机组的可靠性和可利用率；（2）永磁发电技术及变速恒频技术的采用提高了风电机组的效率（3）机械传动部件的减少降低了风力发电机组的噪音；（4）可靠性的提高降低了风力发电机组的运行维护成本；（5）机械传动部件的减少降低了机械损失，提高了整机效率；（6）利用变速恒频技术，可以进行无功补偿；（7）由于减少了部件数量，使整机的生产周期大大缩短。
2 直驱风力发电机组变桨特性叙述直驱型风力发电机组为变桨距调节型风机，叶片在运行期间，它会在风速变化的时候绕其径向轴转动。
因此，在整个风速范围内可能具有几乎最佳的桨距角和较低的切入风速。
在高风速下，改变桨距角以减少功角，从而减小了在叶片上的气动力。
这样就保证了叶轮输出功率不超过发电机的额定功率。
对于变桨距调节后对的功率特性的影响等等问题，这里我们将对机组叶片上的气动性能进行分析，从而进一步的了解变桨后，对风力发电机组的性能影响2.1 不同变桨角度下的特性根据叶素理论，当一个叶素在流畅中运动时，叶素的上表面是负压力（吸力）；下表面是正压力。
用于直驱型风力发电系统的变流器Introduction：现在的能源越来越受到人们的关注，各种新的能源板块不断涌现。
在这其中，风能便是一种十分有前景的新能源，因此风力发电也是目前非常热门的产业之一，风力发电系统的核心组成部分就是变流器，本篇文章将围绕直驱型风力发电系统的变流器展开讨论。
直驱型风力发电系统的变流器变流器是能够将非直流电源转化成直流电源的电子设备，其作用在于将交流电能转化成可用直流电能。
风力发电系统的核心组成部分之一即为变流器，变流器可以将风起的旋转运动转换成直流电能，从而保证整个系统的正常运转。
因此直驱型风力发电系统的变流器是一个至关重要的部分。
直驱型风力发电系统的优点直驱型风力发电系统，顾名思义，即是指直接驱动风能发电机，适用于风速较大的场合。
相对于其它类型的风力发电系统，直驱型风力发电系统具有以下优点：1. 比传统型低速轴噪音小。
2. 没有减速箱，磨损小，寿命长。
3. 不需要润滑油，环保无污染。
4. 在风速越大时功率输出越高，效率相对较高。
直驱型风力发电系统的缺点然而，直驱型风力发电系统同样存在着缺点：1. 直驱式发电机，大功率和大尺寸难以实现高效、低成本和高可靠性。
2. 接口限制：没有旋转的传动部分，要直接接到风轮，因此不能使用具有偏心量的风刀片减小振动和抗风力突变的能力。
3. 运行稳定性有待提高。
直驱型风力发电系统中变流器的作用直驱型风力发电系统中的变流器具有将可变频率的风能产生的电能转换为稳定频率的电能输出的功能，从而满足系统对电能的要求。
直驱式变流器的核心是一个PWM逆变器，负责将直驱式风机的三相电能转换成电网电能，调节电压、电流、功率等参数，保证电网的稳定性和安全性。
直驱型风力发电系统中变流器的原理直驱型风力发电系统采用电子变频技术，因此变流器是其核心部件。
变流器能够将风力发电机转化所得的交流电转化为稳定的直流电，以保证系统的正常运转。
其中一个非常重要的环节就是控制变流器的换向工作。
永磁直驱风力发电机结构：永磁直驱风力发电机的结构主要包括风轮、永磁同步发电机、机架及偏航系统、主控系统、变流器、空－空循环冷却系统、液压系统、润滑系统、变压器、中央监控系统、塔架和机舱等部分。
风轮是永磁风力发电机的核心部件，也是最直接受到风能作用的部分。
它由多个叶片组成，通过风力的作用使得风轮旋转。
风轮通常采用可调角度的叶片设计，以便在不同风速下获得最高效率的转动。
发电机通过法兰与风轮直接相连，省去了影响风机可靠性的最薄弱环节———齿轮箱，以及主轴系统、联轴器等传动部件。
风轮与发电机转子直联，简化了结构，缩短了传动链，最大限度地提高了机组的可靠性和传动效率。
机架和偏航系统支持整个发电机组的运行，并能根据风向的变化自动调整机舱的角度，以保证风轮始终对准风向，提高发电效率。
主控系统负责整个发电机组的运行控制，包括启动、停机、偏航、故障保护等功能。
变流器将发电机产生的电能转换为符合电网要求的电能，空－空循环冷却系统则负责冷却发电机和变流器等发热部件。
液压系统和润滑系统则分别提供机组运行所需的液压动力和润滑。
此外，永磁直驱风力发电机还包括变压器、中央监控系统、塔架和机舱等部分。
变压器将发电机产生的电能升压后送入电网，中央监控系统则负责监控整个发电机组的运行状态和性能。
塔架和机舱则构成了发电机组的支撑结构和运行环境。
双馈、直驱、半驱风力发电机工作原理双馈、直驱和半驱风力发电机是目前常见的几种风力发电机构。
它们分别采用不同的工作原理来转换风能为电能，并在风力发电行业中得到广泛应用。
我们来了解一下双馈风力发电机的工作原理。
双馈风力发电机是一种采用异步发电机的结构，其转子由两部分组成：一个是固定子，另一个是转子。
风力通过叶片传递给转子，转子通过传动系统将机械能转化为电能。
在双馈风力发电机中，转子的定子通过拖动转子的磁场，使得风力发电机可以实现变频调速。
双馈风力发电机具有转矩平稳、响应速度快的优点，可以适应不同风速下的工作状态。
接下来，我们介绍一下直驱风力发电机的工作原理。
直驱风力发电机是一种采用永磁同步发电机的结构，其转子由永磁体构成。
风力通过叶片传递给转子，转子通过直接驱动发电机产生电能。
直驱风力发电机不需要传动系统，减少了能量转换的损失，提高了发电效率。
直驱风力发电机具有结构简单、体积小、维护成本低等优点，逐渐成为风力发电领域的主流技术。
我们来了解一下半驱动风力发电机的工作原理。
半驱动风力发电机是双馈风力发电机和直驱风力发电机的结合体，它采用了双馈发电机的转子结构和直驱发电机的永磁体。
风力通过叶片传递给转子，转子通过传动系统将机械能转化为电能。
半驱动风力发电机兼具双馈风力发电机和直驱风力发电机的优点，具有较高的发电效率和稳定性。
双馈、直驱和半驱风力发电机是目前常见的几种风力发电机构。
它们分别采用不同的工作原理来转换风能为电能，并在风力发电行业中发挥重要作用。
双馈风力发电机通过变频调速实现转矩平稳，响应速度快；直驱风力发电机通过永磁同步发电机实现高效发电；半驱动风力发电机兼具双馈和直驱的优点，具有较高的发电效率和稳定性。
随着风力发电技术的不断发展，这些风力发电机构将进一步完善和提升，为可持续能源的开发和利用做出更大贡献。
直驱型风力发电机的优越性先进性没有了齿轮箱的整个机组，不仅降低了成本，减轻了整机重量，同时避免了齿轮箱过热、噪音大等缺陷，大大降低了故障率。
经济性发电机采用永磁式，提高了发电机的输出电压，减少了在传输过程中的线损，节省了箱变的费用。
通过对风机机组的零部件的优化设计、计算及检验，能够大幅度的延长整机的工作寿命。
安全性合理的机舱提升机设计安装在机舱内部，避免了工作人员直接与机舱尾部的窗口接触，扩大了活动空间，大大提高了安全性能。
在整机零部件之间加入防雷保护系统，可以很好的避免雷雨天气对风机的损坏，并在设计过程中全方位的考虑了天气的变化对机组的影响；塔筒之间采用高强度的螺栓连接，保证了塔筒的稳定性。
可靠性产品在研发和生产过程中，进行了全方位的认证工作，与国内多家知名认证公司保持着长期联系，并达成一致，为我们生产的直驱型风力发电机组进行全面的认证工作，包括设计认证、型式认证等。
完善的售后服务体系在安装过程中，我们有大量的技术人员会进行全程跟踪指导，建立客户档案，定期进行交流，经常保持与客户的联系，及时解决客户遇到的问题和困难。
我们的所有部件的采购都是选择著名且已获认证的供货商，保证了所有的零部件的高质量、高性能，能够满足广大用户的需求；同时我们有专业的研究开发人员，能够为用户提供详细的技术指导。
直驱型风力发电机的主要特点直驱永磁风力发电机组取消了沉重的增速齿轮箱，发电机轴直接连接到叶轮轴上，转子的转速随风速而改变，其交流电频率也随之变化。
，经过置于地面的大功率电力电子变换器，将频率不定的交流电整流成直流电，再逆变成与电网同频率的交流电输出。
国际先进的无齿轮箱直驱风力发电机，多沿用低速多极永磁发电机，并使用一台全功率变频器将频率变化的风电送入电网。
直接驱动式风力发电机组由于没有齿轮箱，零部件数量相对传统风电机组要少得多。
其主要部件包括：叶轮叶片、轮毂、变桨系统、发电机转子、发电机定子、偏航系统、测风系统、底板、塔架。
你好,你的这个问题问的比较广。
我大概给你阐述下,对于现在国内国外大型水平轴风力发电机组,有双馈机和永磁直驱发电机。
永磁直驱发电机顾名思义是在传动链中不含有增速齿轮箱。
总所周知,一般发电机要并网必须满足相位、幅频、周期同步。
而我国电网频率为50hz这就表示发电机要发出50hz的交流电。
学过电机的都知道。
转速、磁极对数、与频率是有关系的n=60f/p。
所以当极对数恒定时,发电机的转速是一定的。
所以一般双馈风机的发电机额定转速为1800r/min。
而叶轮转速一般在十几转每分。
这就需要在叶轮与发电机之间加入增速箱。
而永磁直驱发电机是增加磁极对数从而使得电机的额定转速下降,这样就不需要增速齿轮箱,故名直驱。
而齿轮箱是风力发电机组最容易出故障的部件。
所以,永磁直驱的可靠性要高于双馈。
对于永磁直驱发电机的磁极部分是用钕铁硼的永磁磁极,原料为稀土。
风轮吸收风能转化为机械能通过主轴传递给发电机发电,发出的电通过全功率变流器之后过升压变压器上网。
不知道有木有解释清楚。
还有什么不清楚可以继续追问,知无不言。
风力发电机也在逐步的永磁化。
采用永磁风力发电机,不仅可以提高发电机的效率,而且能在增大电机容量的同时,减少体积,并且因为发电机采用了永磁结构,省去了电刷和集电环等易耗机械部件,提高了系统的可靠性,这也是风电发电机的发展趋势之一。
风力机的直驱化也是当前的一个热点趋势。
目前大多风电系统发电机与风轮并不是直接相连,而是通过变速齿轮相连,这种机械装置不仅降低了系统的效率,增加了系统的成本,而且容易出现故障,是风力发电急需解决的瓶颈问题。
直驱式风力发电机可以直接与风轮相连,增加了系统的稳定性,同时增大了电机的体积和设计制造以及控制的难度。
直驱型风力发电系统是采用风轮直接驱动多极低速永磁同步发电机发电,通过功率变换电路将电能转换后并入电网,相对于双馈型发电系统,直驱式发电机采用较多的极对数,使得在转速较低时,发电机定子电压输出频率仍然比较高,完全可以在电机的额定等级下工作,并且其定子输出电压通过变流器后再和电网相接,定子频率变化并不会影响电网频率。
直驱式永磁同步风力发电机组建模及其控制策略一、本文概述随着全球能源需求的持续增长和环境保护的日益紧迫，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，正受到越来越多的关注。
直驱式永磁同步风力发电机（Direct-Drive Permanent Magnet Synchronous Wind Turbine Generator, DDPMSG）作为一种新型风力发电技术，以其高效率、高可靠性以及低维护成本等优点，逐渐成为风力发电领域的研究热点。
本文旨在对直驱式永磁同步风力发电机组的建模及其控制策略进行深入研究。
文章将介绍直驱式永磁同步风力发电机的基本结构和工作原理，为后续建模和控制策略的研究奠定基础。
接着，文章将详细阐述直驱式永磁同步风力发电机组的数学建模过程，包括机械部分、电气部分以及控制系统的数学模型，为后续控制策略的设计提供理论支持。
在控制策略方面，本文将重点研究直驱式永磁同步风力发电机组的最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking, MPPT）控制和电网接入控制。
最大功率点跟踪控制旨在通过调整发电机组的运行参数，使风力发电机组在不同风速下都能保持最佳运行状态，从而最大化风能利用率。
电网接入控制则关注于如何确保发电机组在并网和孤岛运行模式下的稳定运行，以及如何在电网故障时实现安全可靠的解列。
本文还将探讨直驱式永磁同步风力发电机组的控制策略优化问题，以提高发电机组的运行效率和稳定性。
通过对控制策略进行优化设计，可以进一步减少风力发电机组的能量损失，提高风电场的整体经济效益。
本文将对直驱式永磁同步风力发电机组的建模及其控制策略进行总结，并展望未来的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，可以为直驱式永磁同步风力发电机组的实际应用提供理论指导和技术支持，推动风力发电技术的持续发展和优化。
二、直驱式永磁同步风力发电机组的基本原理直驱式永磁同步风力发电机组（Direct-Drive Permanent Magnet Synchronous Wind Turbine Generator，简称DD-PMSG）是一种将风能直接转换为电能的装置，其基本原理基于风力驱动、机械传动、电磁感应和电力电子控制等多个方面。
直驱式永磁同步风力发电机最大功率跟踪的基本控制方法一、最大风能捕获控制的基本原理风能作用在风轮上，风能只有一部分可以被风轮吸收。
风力机从风能中捕获的功率Pw可表示为式中Pw——风力机从风能中捕获的风功率；ρ——空气密度；A——风力机扫风面积；v——风速；C p ——风力机的风能利用系数。
在桨距角一定的情况下，Cp是叶尖速比λ的函数，λ为式中ωw——风力机机械角速度；Rtur——风轮半径；v——风速。
在实际应用中常用风能利用系数Cp对叶尖速比λ的变化曲线表示该风轮的空气动力特性，如图7-4和图7-5所示。
图7-4 风轮气动特性（Cp-λ）曲线图7-5 永磁同步发电机不同转速从短路状态到开路状态的全特性曲线时就可以获得最大风能利当桨距角一定时，风力机运行于最佳叶尖速比λopt，此时风力机的转换效率最高，即用系数Cpmax式中ω——风力机的最优机械角速度；optλ——最佳叶尖速比。
opt成比例调节，以保持λ总在最优。
上式要求风轮机组的转速ω可以随风速v1在直驱式永磁同步风力发电系统中，风力发电机与风力机直接相连，风力发电机组的动态特性可以用一个简单的数学模型描述为——风力发电机组的转动惯量；式中Jtur——风力机的气动转矩；TturT——风力发电机电磁转矩。
em为风力机气动转矩Ttur其中式中ρ——空气密度；β——桨距角；CT——风力机转矩系数；Cp——风能利用系数。
稳态时，当风力机运行在一个最佳叶尖速比λopt 时，有一个最佳功率系数Cpopt与之对应，且转矩系数CT =Cpopt/λopt=CTopt也为常数，此时捕获的风能为最大，为式中S——风轮扫风面积。
稳态时，当忽略摩擦阻力转矩，发电机的电磁转矩应该与风力机气动转矩相等，即式（7-7）是在稳态条件下推导出来的发电机电磁转矩与转速之间的关系，它可以作为用于控制电机转矩的给定值，是发电机转速的函数。
即当风速在额定风速以下时，发电机的电磁转矩按照式（7-12）的关系控制，整个系统就能够实现最大风能的捕获，这就是额定风速以下最大风能捕获的基本原理。
第一章双PWM型变流电路简介本文讨论克驱式风电系统的一种电力变换装拓扑结构，选取背靠背双PWM型变流电路为研究对彖.直驱式风电系统结构原理如图1-1所示。
风轮电机图1-1永磁同步电机直驱式风力发电系统并网结构图双脉宽调制(pulse-width modulation, PWM)变流器是由2个电压源型变流器(voltage source converter, VSC)背靠背连接构成，2 VSC直流侧通过直流母线并联，两极直流母线Z间并联滤波电容器以提高直流电压的电能品质。
由于该电路结构是完全镜面对称的，文献中称这种结构为背靠背连接。
背靠背双PWM变流器以其控制功能灵活、交流侧功率因数可调和直流电压可控等诸多优点，在轻型直流输电、统潮流控制器和柔性功率调节器等柔性交流输电技术领域中获得了广泛的应用。
该电路拓扑结构如图1-2所示，整流和逆变部分都采用PWM三相桥实现，这种结构的优点：输入电流为正弦波，减少了发电机的铜耗和铁耗；发电机功率因数可调节为1,且能够与大阻抗的同步发电机相联接。
凤轮图1-2三相电压型PWM逆变器的拓扑结构第二章双PWM变流器动态数学模型三相桥式拓扑结构构中交流侧采用三相对称的无中线连接方式, 图中L代表交流侧滤波电感参数，R为电感中的寄生电阻，图中直流电压源1｝血代表并网变流器直流母线电压，同时也是与发电机转了绕组相连的变流器直流母线电压。
为建立三相电压源型并网变流器的数学模型，根据其其拓扑结构，首先作以下假设：1.电网电动势为平稳的纯正弦波电动势（e a,e b,e c）o2・主电路开关元器件为理想开关，无损耗。
3・三相参数是对称的。
4・网侧滤波电感L是线性的，且不考虑饱和。
以A相为例，当VI导通V2关断时，直流电源Ude正极直接加到节点a处，由图可知，U M1 =U dc/2；当V2导通VI关断时，直流电源Ude负极接于节点a处，同理可知，=-U dc/2,同理易知节点b和c也是根据上下MOS管V5、V6 ）导通情况决定其电位的，由此可见，三相中任一相输出的相电压都有正负两个电平，因此这种结构的逆变器称为三相两电平逆变器。
图中1｝如是逆变器输入的直流电压，Ug,b,c）、i（a,b,c）分别为逆变器输出的电压和电流，e（a,b,cj是电网的正弦波电压。
通过对VI至V6六个MOS管进行合适的PWM控制，就可以实现逆变器输出电流与电网电压相位相同这一目标。
在上述假设条件下，根据三相有源逆变器的拓扑结构和三相电压源型PWM并网变流器的开关工作原理，利用基尔霍夫电压、电流定律，建立得到三相有源逆变器的一般数学描述。
根据三相桥式电压型逆变器特性分析需要，三相桥式电压型逆变器可采用开关函数或占空比描述两种形式建立其一般数学模型，本文逆变器控制系统的仿真采用开关函数描述的数学模型，因为采用开关函数描述的数学模型是对三相桥式电压型逆变器开关过程的精确描述，较适合于逆变器的波形仿真。
2.1三相静止坐标系(a, b, c)下的数学模型为了使得采用开关函数描述的电压型逆变器数学模型易于理解, 首先作如下定义：单极性二值逻辑开关函数Sxcfl上桥臂导通，下桥曹关断“ k、*■(0上桥臂关断，下桥臂导通(' ,£)表2-1列举了各开关函数对应关系表，逆变器的开关信号(S a,S b,S c)可以产生8种状态。
开关状态(S/S氛SJ 相电压(如如如) 线电压(I仏％如) 000000000001・Ud」3532U/3053010532U dc f3・」・Ud/3UdQ0011U dc J3U Jc/30331002UM3•U/3S/3%/30S./3101如3・2%/3U dc/3U/3•Ude/30110%3U dc/3・2%30如3111000000表2-1各开关函数对应关系表由表2-1可以得到用开关信号(S a,Sb，S』表示的逆变器交流侧相电压和线电压，它们分别是：采用基尔霍夫电压定律可以建立三相逆变器各相回路电压方程为:式中Em ——电网相电压的幅值;U) ---- 电网基波角频率。
对式(2-4)进行化简，整理得到逆变器三相坐标系交流侧数学模 型的状态方程为 「％111 0 0'1_1 0 0' 51~-R 0 0 _ 4L 0 1 00 1 0 % + _ L-R 0 ■ lb0 0 1 A.0 0 1 A.0 0 -R •dt从(2-5 )式可知，三相电路之间相互独立，即三相电压型逆变 器表现为线性解耦系统，通过调节逆变器输出电压％,业,和1%，从 而改变交流侧电流Jh 和J 来实现逆变器的控制，从根本上讲就是通 过调节逆变器交流侧输出电压的幅值和相位来达到控制的目的；这种 数学模型有直观、物理意义清晰等优点，但其缺点也较显著，在这种 数学模型中包含时变的交流量，不利于控制系统设计，因此可以转换2 -1u b 厶 -12 If3-1-1% -U<ir X ■ 1 0 -1 1 0_-1 £-1 0 1 S.ua = % + Riu + LT (b 二勺 + Rib +L叭=e + R — + L dt%dt e a = Eicosa 其中《 勺=E m cos(fiX-2^/3)e c = E m cos(a + 2JF /3)dt-1 Sb 2到两相旋转坐标系上，将交流量变换为直流量，从而实现控制上的解 耦。
2.2两相静止坐标系（a , p ）下的数学模型坐标变换通常可分成以下两种：第一种，“等量”坐标变换即2/3 变换，是指变换前后通用矢量相等；第二种，“等功率”变换或称为 72?3变换，是指在坐标变换前后功率不变，本文采用“等功率”变 换建立（a ,卩）坐标系下的模型。
在（a,b,c ）与（a ,卩）坐标系之间的变换中，选4相绕组的轴 线为a 轴，p 轴方向由a 轴沿逆时针旋转90 °得到，（a , 0 ）坐 标系上的各分量与坐标系（a, b, c ）与各分量之间，有如下关系:■ ■A 1f"1-%.A p.A‘％变量采用2-7式代替，整理可得三相有源逆变器在两相静止坐标下 交流侧数学模型的状态方程：dt由式（2-8 ）可以看出，虽然逆变器交流侧的状态方程在a （3坐 标系下是解耦的，但变量还是时变的交流量，因此有必要将其转换到 与电网基波频率3同步旋转的dq 坐标系下。
2.3两相旋转坐标系（d,q ）下的数学模型根据以上坐标变换关系, 结合式（2-5 ）,把三相静止坐标下的 dia dt1 ~-R0 ■ ia 1 + —叽—J~L _ 0 -R % L M ~e p_AP两相同步旋转坐标系中，在坐标轴上的分量是静止直流量，因此 可以简化控制系统的设计，若同步旋转坐标系在初始时刻d 轴与两 相静止坐标系的a 轴重合，逆时针旋转90 °则为q 轴方向，d 、 q 轴分别表示有功分量和无功分量，这样就可以独立的控制有功和无 功分量，根据瞬时无功功率理论，将旋转坐标系dq 中d 轴按电网 电压矢量方向，从静止坐标系到旋转坐标系的变换，其变换阵必然是 时间的函数，a p 坐标系到dq 坐标系之间的变换关系如下：4/_cos 曲sin^x A'一 sin 血cos eut■■COSftX-sin^uf_A P.sin cotcos 处式中Ad , Aq ——dq 坐标系中的变量; A a , Ap ——a P 坐标系中的变量；U)——电网基波角频率。
上式整理得：3.1内环控制双PWM 变流器中的2个VSC 控制均采用内外双环控制。
其中， 各外环控制根据VSC 待实现的控制功能，确定VSC 电网侧输出电流id 、结合(2-8 )和(2-10 ),可以得到dq 坐标系下的三相逆变器 的状态方程：■ ■.叫一爲(1 (「cos6i/ -sin^zr 14刃 cosC0S6L T -sine i dCOST?/1 cosctl 一sinM L si nr?/COSO/第三章 双PWM 变流器闭环控制设计-CD+屮宀iq分量的目标值。
内环控制用于实现VSC输出调制电压的控制，通过对调制电压皋波分量的准确控制，使VSC交流侧实际输出电流的id、iq分量快速跟踪外环控制输出的电流参考值。
背靠背VSC系统是5阶非线性耦合系统，其中idl、id2、iql、iq2、 %为状态变量，nidi、m（!2、n】qi、niq2为控制量；当控制量给定后，则可确定一组状态变量的解。
但是，可以同时看出其d、q轴电流分量之间存在耦合，仅仅对d、q轴电流进行负反馈控制并不能消除d 轴和q轴Z间的电流耦合，因此，如何对id和iq进行解耦控制将是实现双PWM变流器内环控制的核心。
以图1-2所示的VSC1为例，d、q轴电流除受控制量51（5广叫15c）、U ql（U ql=n）ql U dc）的影响外，还受d、q轴耦合电压分量3］Liiqi、-U）］Liidi以及电网电压Es, Esq的影响。
为了消除这些影响，可通过在式（l）U dl> %屮引入VSC1电网侧d、q轴电流和电网电压Esd、Esq,构建能够抵消这些耦合控制分量的合成控制量，从而实现对d、q轴电流的解耦控制，同时消除电网电压对2个电流分量控制的扰动。
引入电流反馈和电压前馈补偿的Udi、Uqi控制量为51 = -kpWdgf一z di）一V（Z dlref + ①厶心 +Uql = _kp2（df - ％1）-勺2 J（Z qlref 一心）击一①厶心+乓q式4 idT、iqlref分别为VSC1电网侧有功电流和无功电流iq］的参考值。
Ud］和Uqi中PI调节器的采用是为了实现变流器输出电流对目标电流的准确跟踪。
将式（5）代入式（1）可得-右)+ kfj O'dlref 一 )山=厶+ Rgl - fql) + 勺2 JOqlref _Z ql)^ =心1( GrefA +用ql由式（6）可以看出，引入电流状态反馈可实现d、q轴电流的独立控制，使对电流控制呈现出简单的一阶惯性环节特性。
引入的电网电压前馈补偿，则可使系统的动态性能进一步得到提高。
电流内环控 制的原理如图2所示。
图3-1电流内环控制原理3.2外环控制3.2.1直流电压恒定控制尽管双PWM 变流器根据其在电力系统具体应用的不同，其外环控制 的控制策略也不相同，但归纳起来，双PWM 变流器外环控制主要用 于实现2个构成VSC 并联直流母线电压的恒定控制、按给定参考电 压动态调节VSC 交流侧输出电压以及按给定参考功率动态调节VSC 输入输出有功和无功功率等多种控制功能。
在忽略双PWM 变流器屮VSC 的功率损耗情况下，要保持直流电压恒定, 需使流入和流出双PWM 变流器的有功功率平衡。
