“安徽皖南电机引领风电设备创新升级”

在我国风电行业飞速发展的背景下，风电机组的创新技术成为推动行业进步的关键。目前，风电机组主要分为恒速恒频（CSCF）和变速恒频（VSCF）两大类。其中，VSCF机组凭借其根据风速变化调整发电机转速的能力，能够有效吸收阵风能量、降低机械应力、提高风能利用率，因而被视为CSCF机组的升级版，成为全球风电领域研究的热点。安徽皖南电机作为国内风电设备制造的重要力量，其产品在行业内享有盛誉。

在风力机建模及其特性模拟方面，风力机按轴方向可分为水平轴和垂直轴，而商业运行多采用水平轴。建模方法主要有叶素理论和流体能量转换理论，它们分别模拟风力机的静态和动态特性。风速模型是模拟系统的关键，常用的模型包括四分量风速模型和基于Weibull分布的模型。在风力机模拟系统中，原动机通常采用直流或异步电机，控制策略包括PWM技术和矢量控制技术。

皖南电机生产的D-PMSG（双电枢永磁同步发电机）采用全功率变换器，分为低压和中压系统。其背靠背的双PWM变换器拓扑结构，通过控制电机转速实现*大输出功率点跟踪（MPPT），从而提高系统性能。变换器并联运行可以增加系统电流容量，但同时也存在传输损耗等问题。多电平变换器拓扑结构主要有NPC和级联H桥型，它们能够提高输出电压的谐波质量。

在D-PMSG变换器控制策略方面，*大输出功率调节主要在风速低于额定风速时通过MPPT提高风力机运行效率；风速等于或大于额定风速时，通过调节桨距角保持额定输出功率。MPPT方法包括叶尖速比控制、功率信号反馈和爬山搜索法等。为提高MPPT效率，可以结合智能控制技术，如小信号扰动法、灰色理论等。

机侧变换器控制策略可采用二极管不控型器件和全控型器件两种方式。对于不控整流型拓扑，采用Boost升压斩波器实现功率因数校正和调速范围；对于全控型器件拓扑，主要研究系统建模和永磁同步电机控制策略，如ISD=0控制、单位功率因数控制等。

网侧变换器控制策略与PWM整流器类似，主要有间接电流控制和直接电流控制，如矢量控制、状态反馈控制、预测电流控制等。LCL滤波器在大功率风电机组中的应用可提高滤波性能。采用变换器并联运行方式可增大机组单机容量，但需注意零序环流问题。

针对D-PMSG的LVRT（低电压穿越）控制策略，我国对风电场的LVRT能力要求偏低，同时缺少对无功功率补偿、调峰调频能力、保护配置等方面的规定。PMSG的LVRT控制方案中，D-PMSG在电网故障时，通过限制发电机的电磁转矩实现低电压穿越。此外，通过网侧变换器提供无功功率，也有助于支持电网的快速恢复。

风电场并网运行对电网电能质量和稳定性具有重要影响，如电压偏差、频率偏差等。为提高电网电能质量和稳定性，可采用无功补偿装置、储能系统、柔性交流输电系统等。同时，风电场功率预测对电力系统运行具有重要意义，可采用时间序列、人工神经网络、卡尔曼滤波等算法进行预测。

综上所述，本文详细介绍了与直驱永磁风力发电系统相关的控制技术，为该技术的推广应用提供了理论支持，对安徽皖南电机等国内风电设备制造商的技术创新和产品升级具有重要意义。