發(fā)電系統(tǒng)主要由電發(fā)電機、機、傳動部分以及控制部分組成。發(fā)電系統(tǒng)的控制部分主要由背靠背式電壓型PWM變換器組成，根據(jù)PWM變換器與發(fā)電系統(tǒng)連接位置的不同，分成網(wǎng)側電壓型PWM變換器和轉子側電壓型PWM變換器。網(wǎng)側PWM變換器主要作用是讓母線電壓保持穩(wěn)定，轉子側PWM變換器主要作用是為電發(fā)電機轉子提供三相勵磁電流以此來對系統(tǒng)進行控制。發(fā)電系統(tǒng)各元件的數(shù)學模型和運行特性是研究控制策略的基礎。主要介紹發(fā)電系統(tǒng)各元件的基本原理和數(shù)學模型，并分析發(fā)電系統(tǒng)的能量流動關系。

2.1電發(fā)電機的運行原理

電發(fā)電機又被稱為“異步化同步發(fā)電機”，電發(fā)電機在結構上和繞線式異步電動機有許多相似之處。變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)由機、齒輪箱、電發(fā)電機、兩電平電壓型雙PWM變換器及三繞組變壓器等組成，在機械結構上機通過齒輪箱與電發(fā)電機轉子的軸固定連接，在電氣接線上電發(fā)電機定子繞組直接與電網(wǎng)連接，轉子繞組通過背靠背式雙PWM變換器與三相電網(wǎng)相連，其兩側都可以向電網(wǎng)饋電。

    電發(fā)電機采用交一直一交變頻器提供可調幅值、相位、頻率的交流電進行勵磁，當電路接通時，轉子繞組中會形成相對轉子運動的旋轉磁場，當轉子轉速加上旋轉磁場轉速等于同步轉速時，定子輸出電流頻率即為工頻。電發(fā)電機由于采取交流勵磁，改變勵磁電流的幅值即可對無功功率進行調整。勵磁電流頻率要根據(jù)發(fā)電機的轉速來進行調節(jié)，當或者負載發(fā)生大的變化時，可以立即調整勵磁電流頻率來適應發(fā)電機的轉速，這樣就可以實現(xiàn)變速恒頻的目。當勵磁電流的相位改變時，電發(fā)電機電勢與電網(wǎng)電壓矢量會發(fā)生相對位，即改變了發(fā)電機的功角關系。所以我們可以得出勵磁電流的準確控制是實標移現(xiàn)電發(fā)電機穩(wěn)定高效運行的關鍵。