风能作为一种可再生能源,越来越受到人们的重视,风力发电技术的研究也日益深入和成熟。可实现最大风能追踪的变速恒频双馈风力发电系统成为研究开发的热点,而交流励磁电源的设计与控制是关键。本文主要针对变速恒频风力发电系统转子侧变换器的相关技术进行研究。论文首先分析了交流励磁发电机的工作原理和数学模型,给出了变速恒频风力发电时的定子磁链定向矢量控制策略,实现了双馈电机有功、无功功率的解耦控制。其次,讨论了交流励磁风力发电机的并网控制,建立了基于磁场定向矢量控制的空载并网控制方案。在此基础上,对励磁系统加以改进,将电网电压的动态变化引入系统,在考虑电网电压波动情况下建立了风力发电励磁控制系统。此外,本文在MATLAB/SIMULINK环境中搭建了变速恒频风力发电转子侧的P、Q解耦运行模型以及并网前的空载运行模型,对各种工况进行了仿真研究。在此基础上,设计了一套15kW的交流励磁风力发电实验平台,采用IPM模块作为双PWM变换器,用直流电机模拟风机,进行了变速恒频发电系统的实验研究,实现了基于定子磁链定向的空载并网运行,实验结果验证了仿真分析和控制方案的正确性和可行性。