对于风力发电来说,风能是一种具有可再生性和不稳定性等特征的清洁能源。为满足要求不断提高的并网规范,双馈型变速恒频发电技术成为风力发电领域的研究热点。无刷双馈发电机取消了电刷和滑环结构,既克服了传统有刷双馈电机电刷滑环易损坏,维护成本高的缺点,又继承了对变频器容量要求小、能变速恒频运行等优点,能够在多种模式下工作,在变速恒频发电领域具有十分重要的应用价值。风电的快速发展对无刷双馈发电系统的性能和安全也提出了更高的要求,然而当前关于无刷双馈电机参数辨识等问题研究还不够深入,成为其推广应用的障碍。主要的研究内容概括如下:1.首先对无刷双馈发电机的运行原理进行分析,得到其变速恒频运行的理论基础。对电机处于不同工况下绕组间的能量变换关系进行了分析。基于电机在两相旋转坐标系下的数学模型设计矢量控制策略,在此基础上对控制系统的性能进行探讨,包括对不同矢量定向控制系统的稳定性进行分析对比,分析控制系统动态响应能力。对电机并网过程进行分析,并设计一种相位控制器改善该过程。2.矢量控制策略中的旋转电势会带来耦合扰动,对无刷双馈电机输出功率解耦和系统的动态性能造成影响。本文引入前馈控制对耦合扰动进行消除,对前馈参数准确性与耦合扰动及控制系统动态性能的关系进行探讨,研究表明设计合适的前馈参数高度依赖电机参数。基于发电系统控制模型特点及解耦控制条件,提出一种利用闭环传递函数辨识集成耦合参数的方法。该方法只关注控制所需的参数,绕开了对电机具体参数的辨识。3.电网电压故障对电机定、转子的电压电流造成冲击。为加强无刷双馈电机发电系统在电网故障期间的穿越能力,通过分析故障条件下电机的数学模型和过渡过程设计相应的控制策略。对于电网电压对称故障,采用虚拟电阻控制抑制控制绕组电压电流瞬态响应的振荡。对于电网电压不平衡故障,采用双同步旋转坐标系和虚拟电阻共同控制策略改善控制性能。4.搭建无刷双馈电机发电系统实验平台,验证无刷双馈电机发电系统变速恒频发电运行、软并网控制和有功功率和无功功率的解耦控制;对所提的参数辨识方法进行实验,验证了其准确性;进行了故障穿越实验,验证无需撬棒电路即可实现无刷双馈电机在电网对称故障和不平衡故障下的穿越。