4　實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

4.1　實(shí)驗(yàn)平臺(tái)簡(jiǎn)介

為了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證反向電流跟蹤控制策略的有效性，一套額定功率10kW的雙饋風(fēng)力發(fā)電示范系統(tǒng)搭建完成，在此平臺(tái)上對(duì)該控制策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)見圖4-1，系統(tǒng)照片見圖4-2。雙饋發(fā)電機(jī)由一臺(tái)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，變流器機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)分別由兩片DSP （TMS320F28335）獨(dú)立控制，見圖4-3。網(wǎng)側(cè)變流器（GSC）以穩(wěn)定直流母線電壓為控制目標(biāo)，主電路為單電感并網(wǎng)結(jié)構(gòu)，控制采用直流電壓外環(huán)和電感電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)。機(jī)側(cè)變流器（RSC）采用定子功率外環(huán)和轉(zhuǎn)子電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，其控制框圖與仿真中一致。

其中，DFIG的主要技術(shù)參數(shù)見表4-1，控制器的采樣頻率為9.6kHz，開關(guān)頻率設(shè)定為4.8kHz。

啟動(dòng)過(guò)程如下：

（1）合上網(wǎng)側(cè)空氣斷路器，GSC通過(guò)軟上電電阻給直流母線電容充電。

（2）軟上電完成，切除上電電阻繼續(xù)充電。

（3）母線電壓達(dá)到預(yù)先設(shè)定的工作閾值后，GSC開始工作在PWM整流狀態(tài)。

（4）開啟原動(dòng)機(jī)，設(shè)定一定范圍的轉(zhuǎn)速。

（5）待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，RSC啟動(dòng)，在定子側(cè)建立與電網(wǎng)同相、同頻、同幅的電壓。

（6）定子電壓穩(wěn)定后，定子并網(wǎng)，并以功率為指令工作。

在本文設(shè)定的實(shí)驗(yàn)條件中，由原動(dòng)機(jī)設(shè)定固定的轉(zhuǎn)速，模擬風(fēng)力發(fā)電機(jī)在較大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量下轉(zhuǎn)速短時(shí)間內(nèi)變化較小的工況。

雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能否實(shí)現(xiàn)低電壓穿越受三個(gè)關(guān)鍵因素的限制，分別是漏感、轉(zhuǎn)速和直流母線電壓。由于大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電阻相對(duì)較小，這里不予考慮。電機(jī)漏感越大，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速越小，變流器直流母線電壓越高，越有利于實(shí)現(xiàn)低電壓穿越。因此，在小功率的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，根據(jù)標(biāo)幺值合理地選擇電機(jī)和變流器參數(shù)至關(guān)重要。本文所用的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，漏感和直流母線電壓的值較為合理，但小功率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)電阻較大，暫態(tài)過(guò)程衰減較快。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的具體參數(shù)見表4-1。

為了防止故障下變流器失控，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)轉(zhuǎn)子側(cè)配備了Crowbar裝置和直流母線卸荷電阻。根據(jù)暫態(tài)過(guò)程分析，得出Crowbar阻值變化對(duì)轉(zhuǎn)子端口電壓的影響見圖4-4。

在投入Crowbar電阻后，為了保證變流器完全封鎖，故障后的轉(zhuǎn)子電壓必須小于直流母線電壓。直流母線電壓為650V時(shí)，對(duì)應(yīng)的Crowbar電阻值為7.5Ω，留一定的裕量取7.2Ω。