针对传统抽水蓄能系统所采用的同步水轮机组效率低、转速适应能力弱的情况，设计了一种基于双馈方式的抽水蓄能系统。通过分析双馈电机数学模型，采用基于定子磁链定向的矢量控制方法，提出基于转子侧变流器的双馈电机零速自起动控制策略，对机组的零速起动及同步并网过渡过程进行了仿真和试验研究。仿真实验结果表明，该系统在由零速起动至同步并网的整个过程，转速变化平稳，定、转子电流波动小，且控制简单，运行可靠，有较高的实用价值。

    目前，我国电力系统建设正处于快速发展阶段，存在用电高峰时供电紧张、有功无功储备不足，用电低谷时输配电容量利用率不高和输电效率等问题。目前多采用抽水蓄能系统来解决这一矛盾。抽水蓄能具有较强的削峰填谷、调频、调相和事故备用等能力，随着我国电网规模不断扩大，对电力系统安全、稳定和经济运行具有重要作用。

    传统的抽水蓄能机组通常采用同步电机，机组起动时通常采用静止变频器起动和背靠背起动，存在起动设备复杂、占地面积大等问题。系统正常运行时，机组只能在额定同步转速下运转，受水头和负荷的影响，使水轮机转速偏离最优运行状态，运行效率低，气蚀系数加大，磨蚀和机组振动增加，机组运行工况恶化。利用双馈电机代替传统的电动-发电机组，可有效解决传统抽水蓄能机组起动和调速问题，通过调节双馈电机励磁电流和转速，使水轮机始终运行于最优转速附近，可以提高系统的运行效率，实现机组负荷优化调节，延长水轮机的寿命。将双馈电机应用于抽水蓄能技术中具有较好的研究和实验价值。

国内外学者对双馈电机空载并网和功率解耦等控制问题展开了广泛而深入的研究，并取得了许多研究成果，但对双馈电机零速自起动过程的研究较少。文献采用定子工频软起动装置起动电机过渡到双馈状态的起动控制方法，但附加的电机软起动装置一方面增大系统的体积，另一方面使控制系统的成本提高。对于启停相对较频繁抽水蓄能系统，研究高效的零速自动策略，可提高抽水蓄能系统的运行效率，具有重要意义。本文在分析双馈电机的数学模型基础上，结合双馈电机控制系统的特点，研究一种基于转子励磁的双馈电机零速自起动的矢量控制策略，并进行仿真和试验研究，给出了系统的试验结果。