风力发电作为新兴可再生能源的重要组成部分,风电机组的核心技术是变流器。本文通过理论分析、仿真试验和样机试验平台对网侧变流器的结构、控制理论以及其工作特性三个方面进行研究。首先,在研究系统结构时,对IGBT桥路与电网之间的L和LCL滤波器进行分析,发现LCL滤波器的变流器控制结构与单电感L结构的一致性,并推导出LCL滤波器变流器的简化控制数学模型。通过基于DSP的能量回馈变流器实验平台对基于电压前馈的电流解耦控制策略进行了试验。一个典型的电压型PWM变流器包括三个部分:线性滤波器,逆变桥路和直流电压环节。单电感器L是最常用的线性滤波器。此外,LCL拓扑结构比L型滤波器具有更好的谐波衰减特性和更好的线路电压抗扰动能力。其次,在三相静止、两相静止及两相旋转坐标系上建立了三相电压型PWM变流器的高频和低频数学模型。在此基础上对三相电压型PWM变流器的控制进行了详细的理论分析,并对桥路的SVPWM和SPWM调制方法进行比较分析,构建了SVPWM调制与同步坐标系下的PI解耦控制的具体控制方法。在研究SVPWM和SPWM调制方法时,发现SPWM和SVPWM算法本质是一致性的。其直流电压利用率高。为避免谐波问题,在进行样机试验时,选择了线电压作为检测参数,从而减小了系统输出的低次谐波。为了将直流侧的直流电能逆变为交流电能,提高逆变电能质量,主要工作集中在对不同控制方案和检测方法的研究上。另一个研究发现LCL滤波比单电感L滤波变流器具有更好的工作特性。第三,为了更深入了解基于同步PI解耦控制结构的工作特性,利用仿真和试验样机对电网正常和异常情况下的变流器工作情况进行研究。特别是在电网出现失电或进入低电压状态时,对网侧变流器的工作状态和保护进行了研究。当电网失电时,变流器将进入孤岛状态。提出了反孤岛控制方案。这个反孤岛方案是基于两个部分:正反馈和dq坐标系下控制结构。此外,电网电压跌落故障的快速准确检测是实现风电系统安全运行及低电压穿越能力的重要前提条件。最后需要说明的一点是为方便观测交流电压和电流波形的幅值和相位,在仿真和试验时,所选电流的参考方向不同。当变流器在发电状态时,以电网为参考正方向,则单位功率因数下网侧电流和电压相位互差180°;而以变流器为参考为正方向时,网侧电压和电流同相位。