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风力发电技术是当前新能源发电领域的研究热点之一,近年来正获得快速发展。然而与传统火力发电不同,风速的波动性及间歇性等缺点导致风电大规模并网时会给电网带来不可忽视的负面作用。同步发电机在并网时能够向电网提供良好的电压与频率支撑,若使风力发电机组能够模拟出同步发电机的外特性,则可以有效解决风电并网时存在的问题,这不仅对风电并网技术的发展有重要意义,同样能对其他分布式能源的并网运行起到一定的指导作用。首先对本系统中的新型定子双绕组异步电机(DWIG)进行了介绍,给出其数学模型,分析采用间接定子磁场定向策略下的发电机电压控制机理,使其在功率绕组能够输出稳定高压直流,稳定的直流母线电压是实现高性能并网逆变器的重要前提,为下文风电机组结合储能实现虚拟同步发电机技术打下了基础。储能装置是实现虚拟同步发电机技术的重要组成部分,储能装置的类型、容量大小及控制方式都会对系统输出特性产生较大影响。对比不同类型的储能装置,分析各自特性及应用场合,选择最适合本系统的储能类型;类比同步发电机在参与机组调频时释放的转子动能,设计了本系统储能容量大小;将双向DC/DC变换器的电压外环改为功率外环控制,完成储能与母线能量的快速交换,在体现出同步电机外特性的同时,加强对电网电压频率的支撑。基于同步电机二阶模型,给出本系统中实现虚拟同步发电机技术的具体算法,对并网模式下系统频率调整和电压控制策略进行了分析和设计,在有效模拟出同步发电机特性的同时,避免因采用VSG算法而增加系统的控制难度及降低系统可靠性的问题。接着在MATLAB/Simulink中搭建系统仿真模型,仿真结果表明:(1)风速变化引起机组输出发生波动时,储能装置能有效吞吐母线功率,实现对机组输出功率的“削峰填谷”;(2)应用VSG算法的DWIG风力发电机组具备一定的虚拟惯性,能有效模拟同步发电机的转动惯量及对频率变化的阻尼作用。最后为了验证定子双绕组异步风力发电系统的可行性,搭建了系统硬件实验平台,进行了相关实验验证,实验结果证明了控制策略的正确性及有效性。