4　實驗驗證

4.1　實驗平臺簡介

為了實驗驗證反向電流跟蹤控制策略的有效性，一套額定功率10kW的雙饋風力發電示范系統搭建完成，在此平臺上對該控制策略進行了實驗驗證。實驗平臺結構見圖4-1，系統照片見圖4-2。雙饋發電機由一臺鼠籠式異步電動機拖動，變流器機側和網側分別由兩片DSP （TMS320F28335）獨立控制，見圖4-3。網側變流器（GSC）以穩定直流母線電壓為控制目標，主電路為單電感并網結構，控制采用直流電壓外環和電感電流內環的雙閉環結構。機側變流器（RSC）采用定子功率外環和轉子電流內環的雙閉環結構，其控制框圖與仿真中一致。

其中，DFIG的主要技術參數見表4-1，控制器的采樣頻率為9.6kHz，開關頻率設定為4.8kHz。

啟動過程如下：

（1）合上網側空氣斷路器，GSC通過軟上電電阻給直流母線電容充電。

（2）軟上電完成，切除上電電阻繼續充電。

（3）母線電壓達到預先設定的工作閾值后，GSC開始工作在PWM整流狀態。

（4）開啟原動機，設定一定范圍的轉速。

（5）待轉速穩定后，RSC啟動，在定子側建立與電網同相、同頻、同幅的電壓。

（6）定子電壓穩定后，定子并網，并以功率為指令工作。

在本文設定的實驗條件中，由原動機設定固定的轉速，模擬風力發電機在較大轉動慣量下轉速短時間內變化較小的工況。

雙饋式風力發電機組能否實現低電壓穿越受三個關鍵因素的限制，分別是漏感、轉速和直流母線電壓。由于大型風力發電機的電阻相對較小，這里不予考慮。電機漏感越大，轉子轉速越小，變流器直流母線電壓越高，越有利于實現低電壓穿越。因此，在小功率的實驗平臺中，根據標幺值合理地選擇電機和變流器參數至關重要。本文所用的實驗平臺，漏感和直流母線電壓的值較為合理，但小功率的風力發電機電阻較大，暫態過程衰減較快。實驗平臺的具體參數見表4-1。

為了防止故障下變流器失控，實驗平臺轉子側配備了Crowbar裝置和直流母線卸荷電阻。根據暫態過程分析，得出Crowbar阻值變化對轉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，故障后的轉子電壓必須小于直流母線電壓。直流母線電壓為650V時，對應的Crowbar電阻值為7.5Ω，留一定的裕量取7.2Ω。