1 基于变增益的速度控制

由于采用拖动电机及电力电子装置模拟风轮转矩特性，系统具有一定的滞后性。另外，在机组起动并网后且桨叶尚在开桨阶段时，发电机转速同时受桨距和转矩控制器二者约束。桨距控制器根据转速偏差改变桨距角指令，转矩控制器根据转速偏差改变转矩指令，对转速实施耦合控制。为提高系统响应能力，使机组桨叶尽快达到目标位置吸收较大功率，提出基于变增益速度控制，实现最优转速与最大风能跟踪控制。在起动过程中桨距控制优先于转矩控制，使机组转速大幅度爬升。当桨叶达到目标位置后，转矩控制优先于桨距控制，此后桨距控制主要控制机组额定功率。

2 并网控制

永磁与双馈风力发电机因其结构、特性不同，转矩控制算法也不同。永磁风力发电机励磁电流一般设为常值零，双馈风力发电机转子励磁电流随转速变化。对采用矢量控制的永磁、双馈风力发电机模拟控制进行验证。

风机达到并网转速，网侧变流器完成电容充电合闸，机侧变流器开始动态调节励磁电流。对于永磁风力发电机，变流器直接调节转矩电流向电网发电。对于双馈风力发电机，转子励磁电流使发电机定子产生电压，检测定子电压满足并网要求后闭合并网开关，且调节转矩电流向电网发电。若未达到并网要求，转速被变桨系统维持在并网转速以下。当风电机组完成并网后，主控系统根据反馈电磁转矩与转速得出变流器转矩参考值，此阶段主要模拟风轮、发电机及变桨系统。

并网后机组发出功率，负荷增加，风轮转矩增加且随风功率变化。当达到额定风速后，变桨系统将发电功率保持在额定功率以下。当风速低于起动风速时，发电机给定转矩降为零，变流器与电网断开，桨叶处于关桨阶段。

3 低电压穿越控制

为验证所提出并网型风电机组风力机模拟控制算法的有效性，在电网电压跌落情况下，采用永磁风力发电机进行仿真分析，实现其低电压穿越功能。由于电网电压跌落，导致变流器母线电压骤升，向电网输出电流增大。传统低电压穿越控制策略为定子及直流母线回路增加额外回路或者增大变流器过流、过压能力，增加了机组成本。为此提出机侧变流器与变桨改进控制策略，完善风力发电系统模拟控制算法进行完善。

当低电压故障持续到超过允许时间625ms没有回升时，风电机组需完全退出运行，直流母线电容并联卸荷电路维持2～3s时间。

电网卸荷电路在母线电压超出规定值时使用，相比单纯的耗能电路而言，结构简单，能耗较小，不需要考虑较多成本与散热难题。卸荷电路由电阻和IGBT组成，其阻值大小表征机组可承受穿越功率的能力。

通过对永磁风力发电机模拟控制策略建模，进行低电压穿越仿真，永磁风力发电系统参数:齿轮箱变比i 为1;风轮桨叶数3;桨叶半径62.94m;风轮转速0～20r/min;额定风速12m/s;电动机额定功率15kW;电动机额定电压400V;电动机额定电流30A;电动机额定频率51Hz;电动机额定转速1500r/min;永磁发电机额定功率10kW;发电机定子额定电压380V;发电机定子额定电流30A;发电机额定频率50Hz;发电机额定转速110r/min;发电机定子电阻0.9Ω;发电机直轴电抗4.2Ω;发电机交轴电抗16.6Ω;直流母线电压580V。仿真时间为1s，在0.03s时电网电压跌落至20%，跌落时间为625ms。电网电压跌落瞬间，母线电压增大，发电机功率立即由10kW减小至2 kW左右。随后由于功率有效减少，母线电压逐渐恢复平稳。在0.655s时恢复电网电压正常，功率也跟随恢复正常值，由于功率变化率较大，导致母线电压出现波动。基于风力机模拟控制策略实现了永磁风力发电机低电压穿越功能 。