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1.2变速双馈风电机组的控制原理
变速恒频双馈风电机组基本原理，如图1所示。
在变速恒频双馈风电机组运行过程中，定子绕组直接与电网相连，而转子绕组外接转差频率电源实现交流励磁。当发电机转子频率fn变化时，控制励磁电流频率f2来保证定子输出频率f1恒定，
即 f1＝npfn＋f2
式中，np为发电机极对数。
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图1：变速恒频双馈风电机组系统原理图川
当发电机转速低于气隙磁场旋转速度时，作亚同步运行，有f2＞0。转子旋转磁场方向与转子机械旋转方向相同，变频器向发电机转子提供正相序励磁。
在不计损耗的理想条件下，有：P2＝SP1
式中，P1为定子输出的电功率；P2为转子输入的电功率；s为转差率。
因s＞0，则P2＞0。变频器向转子输入能量，即，转子从电网馈入能量；定子向电网馈送能量。
由(2）式可知，作亚同步运行时，变频器的运行功率随着转差率和定子发电功率变化而变化。在定子输出功率一定的情况下，变频器的运行功率随着转差率的增大而增大。
当发电机转速高于气隙磁场旋转速度时，作超同步运，f2＜0。此时，转子旋转磁场方向与转子机械旋转方向相反。一方面变频器向转子提供反向序励磁，另一方面，因s＜0，则P2＜0,除定子向电网馈送能量外，转子也经过变频器向电网馈送部分电能。由(2)式可知，超同步运行时，当发电机的转速越高，转差率越大，定子功率越大，则变频器的运行功军越大。
当发电机转速等于气隙磁场旋转速度时，作同步运行，f2＝0。此时，变频器向转子提供直流励磁，另一方面，因s＝0，则P2＝0，变频器与转子之间无功率交换。
由（1）式可知，当叶轮转速n变化时，变频器通过改变转子绕组电流的频率，即可使发电机定子绕组的输出频率保持不变，这样，定子的输出频率在超同步和亚同步情况下都能保持恒定。由此可见，发电机转子励磁频率的控制是实现变速恒频的关键。
1.3提高双馈机组低风效率的原理和方法
根据贝兹理论，机组从风中捕获的机械功率为：
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式中：pm为叶轮吸收的电功率；P为空气密度；R为风轮半径；Cp为功率系数（风能利用数）；v为风速；λ为叶尖速比；β为桨叶节距角；n为机组叶轮的转速。
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图2:叶尖速比与功率系数的关系曲线
由(3）式可见，在风速给定的情况下，叶轮获得的功率将取决于功率系数，如果在任何风速下，风电机组都能在Cpmax点运行，便可增加其输出功率。
根据图2,在任何风速下，只要使得叶轮叶尖速比λ＝λopt，就可以维持机组在Cpmax下运行。因此，风速变化时，只要调节叶轮转速，使叶尖速度与风速之比保持不变，就可以获得最佳的功率系数。叶轮的捕获能力最大。
由于双馈机组受到最低并网转速和最高极限转速的限制，叶轮不能在启动风速到额定的整个风速段内维持最佳叶尖速比几，使功率系数最大。双馈机组的调速范围虽然可以达到士30%同步转速，但是，在维持最佳叶尖速比上，只能在一个较小的风速段（一般在5m/s-7. 5m/s之间）内维持最佳叶尖速比，在更低和更高的风速段均会偏离最佳速比λopt。
由（3）式可知，功率系数Ｃｐ（λ，β）只是叶尖速比λ和桨叶节距角β的函数。功率系数Cq（λ,β)与叶轮所吸收的风能成正比，提高功率系数Cp（λ,β）就能提高叶轮吸收的电功率，提高机组效率，提高双馈风电机组在低风速段的有以下两种方法：
第一、当叶片安装角（桨叶片节距角β）不变的情况下，由(4)式可知，要提高双馈机组在低风速时的效率，需进一步降低机组在低风时的并网转速，使得机组在低风速段，例如：在3m/s-5m/s时，控制机组的运行转速使之到最佳叶尖速比λopt，从而达到功率系数的最大值Cpmax。
第二、在最低并网转速不能降低的情况下，在不同的风速，通过控制改变叶片的安装角度（桨叶片节距角β），功率系数Cp（λ,β）增加。
通过调节叶片安装角（桨叶片节距角β）提高低风速效率有以下几个方面的问题：
第一、调节叶片安装角度，可以提高功率系数，能在一定程度上提高机组的低风效率，但是，偏离了叶片设计的安装角，不能达到设计的最大功率系数Cpmax；
第二、在低风速时，变桨系统不断调节桨叶的节距角，轮毅电机工作时间大大增加，轮毅故障几率增加。在低风时，机组发电量较低，由于耗电量的增加使机组在低风时的实际发电功率降低；
第三、由于叶轮在低风速段的风频较高，叶片在安装角附近频繁运动，使得变桨轴承齿圈在O。～3。位置磨损严重，变桨轴承的寿命缩短，维护、维修成本增加。
因此，在实际机组控制策略中，采用调节叶片安装角度的方法，提高双馈机组低风速段效率需要综合评估。在低风速段，提高双馈机组效率较为有效的方法是：进一步降低机组的并网转速。这样，从理论上讲，在低风速段机组均能使控制的叶尖速比兄与叶片设计的最佳叶尖速比λopt，一致，功率系数Cpmax达到最大值。
