直接功率控制的基本原理

受到鼠笼型异步电机直接转矩控制的启发，有学者提出了变速恒频双馈风力发电系统的直接功率控制。其控制原理可由图2.1所示的矢量图来说明。

图2.1直接功率控制矢量图
当采用定子磁链矢量定向后，转子的T轴分量只影响发电机的有功功率，而M轴分量只影响发电机的无功功率。以次同步速运行为例，在图2.1(a)中，令转子电流分量iMr=0，转子电流分量iTr从0增加到满载，转子磁链的轨迹由B到A，此时转子磁链与定子磁链之间的角度变化，而转子磁链的幅值基本不变。

在图1.1(b)中，令转子电流分量iTr为常数，电流分量iMr从0增加到额定值时，转子磁链的轨迹由C到D，此时转子磁链幅值变化，而转子磁链与定子磁链之间的角度基本不变。
图2.2 (a)是在MT坐标系下，某一输入条件下仿真计算所得的有功无功输出波形，图2.2 (b)是同一条件下转子磁链与定子磁链夹角与幅值波形，由图可知，转子磁链相角与幅值的变化，基本上对应于有功功率与无功功率的变化。

      
图2.2(a) 有功功率(w)与无功功率(VA)      　　      图2.2(b) 转子磁链相位(弧度)以及幅值
由上述理论分析与仿真均可知，在MT坐标系统上，转子电流iTr变化，则定子侧的有功功率变化，同时转子磁链矢量和定子磁链矢量的夹角亦随之变化；转子电流iMr变化，则定子侧的无功功率变化，同时转子磁链的幅值亦随之变化。因此，可以通过控制转子磁链矢量的角度和幅值来实现有功无功的调控。