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本次空载并网系统主要是由DFIG的功率控制,转子侧PWM变换器实现。所以,对于转子侧PWM变换器的研究也是十分有必要的。空载电网连接之前,定子侧是开路的,其约束管辖表现为:,将其带入方程:
(2)
如果采用电网电压定向且忽略定子电阻,因为并网过程对定子侧动态性要求不高,故忽略其动态过程,只考虑起静态模型,有:
(3)
由此可得:
(4)
上述公式可以作为DFIG转子电流内环控制器的设计依据,在电网电压定向变速恒频风电并网之前。
2空载并网仿真与实验研究
通过仿真和实验来检验空载并网措施的效用,使用参数为:P3kW代表的是双馈电机额定功率f50Hz代表的是频率定子联结方式Y接,电阻195Ω,电感904mH转子联结方式Y接,电阻354Ω,电感904mH励磁电阻942Ω激磁电感2585mH参数均折算到定子侧。
如图14所示,是t05s时的并网控制模拟波形。其中,图2显示的是定子的有功和无功功率。在电网连接过程中,由于定子和转子之间磁场的波动,加上电源发送到电网P3kW,Q0kvar的作用下,使得定子和转子产生无功功率的交换图3显示的是电机速度和电磁转矩情况。其中,0时表示的是发电机带了负载,当的数值稳定在38Nm上,P值会产生一定的波动,其转速会由原来的1400rmi
降低到1000rmi
。图4显示的是定子的电压和转子的电流变换情况。定子的电压相对稳定,不会受电网连接的影响,而转子电流频率会随着电动机速度的波动而波动。仿真实验表明,本次电机空载并网设计具有较好的动静态性能和控制精度,且并网过程相对稳定。
如图5所示,实验的整个系统由TMS320LF2407A定点DSP控制。其中,直流电动机模拟风机,完成变速恒频双馈电机控制系统的功能性实验。
本次实验中使用的不是专门设计的发电机,而是一种普通的绕线异步电动机DFIG。在转子激励发电增强情况下,转子磁路达到饱和状态,导致转子电流失真,定子电压也因此无法发挥作用。要解决这一问题,就必须以等效地降低定子端电压和相应磁路的饱和,只需要在DFIG的网格中增加一个200V380V升压变压器即可。
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当定子AB、转子ab相上直流电压增加时,便可确定转子的起始角度,这时候的定子和转子相当于两个磁铁,处于一个相对固定的位置。此时用光电编码器记录下的位置便是转子的起始角。
并网前电机速度的增加对电网连接的影响较小。转子电流外的电压增加,能够影响定子电压和电网电压匹配的精确程度。由于控制模型中Lm的影响,使得抑制定子电压上升的负反馈允许r
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