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图1 变流器输出线电压和线电流波形
变频电源输出的波形称为PWM 波，线电压和线电流波形见图1。它可以分解出一系列的谐波，在典型的三相对称系统中，一般只存在除了3 及其倍数次之外的奇次谐波，即谐波次数为k ＝ 6n±1。对其进行傅立叶分解，可以得到以下的电源电压表达式：
（ 4）
式中：Uk 为k 次谐波电压的有效值；
θk 为k 次谐波电压的初相位；
ω1 为基波角频率。
当k=6n+1 时， 所得的电压为各次正序谐波分量；
当k=6n － 1 时，所得的电压为各次负序谐波分量，其中，n=1,2,3…。
由此可知，当DFIG 的转子采用电压型PWM 变频器励磁后，变频器输出的电流不是标准的正弦波，该电流将通过电机气隙磁场的作用在定子侧产生有害的谐波电压和电流。定子侧和转子侧对电网产生的谐波是实际应用中非常受关注的一个问题。随着双馈感应发电机系统容量的不断扩大，谐波对于双馈感应发电机的运行会带来较大的影响。在并网前，定子空载电压波中含有大量的谐波，严重时会造成无法并网。并网后在强电网中电压畸变率不大，谐波主要表现为定子电流中的谐波分量。但在弱电网或独立电网中，定子电压和电流都会变现出明显的畸变。
谐波问题在定子侧和转子侧都存在，但由于双馈感应发电机定转子功率分配的特点，定子侧谐波对电网的影响大于转子侧。
2.2 减小变频器励磁转子谐波电流的方法
为了减小电压型PWM 变频器励磁的转子谐波电流，从而削弱时间谐波对定子侧的谐波电压和电流的影响，可以从以下两方面着手考虑：
（1）变流器本身加装谐波抑制装置[4]。
（2）适当增大转子的电阻和漏抗、定子的电阻和漏抗以及定转子互感参数。
3 DFIG的谐波检测结果
以上从电机本体和电压型PWM 变频器励磁两方面对双馈感应发电机谐波进行了分析，并且给出了减小谐波电压和电流的方法。同时，我们在进行双馈感应发电机的设计时，就着重从减小电机谐波电压和电流的角度对电机的绕组设计和参数设计进行了优化。图2 是一双馈感应发电机的谐波检测结果，该结果是在专用的兆瓦级双馈感应发电机试验台进行测量的，检测方法按照IEC 标准规定执行。
图2 双馈异步风电机组额定运行状态的谐波
从试验结果可以看出电机的谐波电流总畸变率为1.49%，远远低于双馈异步发电机标准规定的谐波电流总畸变率小于5% 的要求。
4 结论
双馈异步风电机组产生谐波在所难免，如何消除或抑制谐波发生或把其降低到最低限度，是问题的关键。通过理论研究和实践，文中提出的各种方法不仅仅是抛砖引玉，实际上是行之有效的，具有一定的参考价值。随着科技的发展和技术创新能力的提高，更多新的方法将不断出现，风电的质量将会随着科技的不断进步得到全面提升。
