直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越技術(shù)
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3 直驅(qū)系統(tǒng)整機實驗結(jié)果及分析
實驗條件：在機側(cè)，原動機額定參數(shù)AC 380 V／5 kW，永磁電機額定參數(shù)380 V／5 kW，齒輪箱變比7．5：1，轉(zhuǎn)子磁鏈ψ=3．5 Wb；在網(wǎng)側(cè)，輸入電壓AC 380 V／50 Hz，自耦調(diào)壓器輸出AC 380 V／15 kW，變流器電感1．86 mH，直流母線電壓600 V。直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)電氣結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/176124.htm
為測定直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)整機實驗的正確性，這里通過測量機側(cè)和網(wǎng)側(cè)的功率并根據(jù)功率守恒進行判斷。設(shè)定永磁電機輸出功率1 kW，轉(zhuǎn)速為90 r·min-1(原動機變頻器頻率22．5 Hz)，電磁轉(zhuǎn)矩-19．3 N·m。根據(jù)永磁電機內(nèi)部電磁關(guān)系，計算出永磁直驅(qū)電機輸出電流理論值為3．2 A。根據(jù)系統(tǒng)功率守恒，計算出網(wǎng)側(cè)變流器輸出電流理論值為1．52 A。整理參數(shù)如下：在機側(cè)：輸入功率理論值1 kW，轉(zhuǎn)矩理論值-19．3 N·m，變頻器頻率理論值15．5 Hz，輸出電流理論值3．7 A，測試值3．6 A，輸出電流頻率8．2 Hz，測試值8．8 Hz；在網(wǎng)側(cè)：輸出功率理論值1 kW，測試值967 W，母線電壓理論值600 V，測試值599 V，q軸電流為零，輸出電流理論值1．52 A，測試值1．5 A。
圖4為控制永磁電機發(fā)出1 kW功率條件下的實驗波形。變流器空載運行時，網(wǎng)側(cè)變流器電流ia大小并不為零，這是因為系統(tǒng)本身會消耗一定量的有功，在發(fā)電機投入發(fā)電時，有功電流由網(wǎng)側(cè)提供，也說明網(wǎng)側(cè)變流器具有四象限運行能力。對比圖4a，b可見，機側(cè)輸出電流的諧波含量要遠小于網(wǎng)側(cè)，這主要是因為小功率永磁電機定子繞組電感量較網(wǎng)側(cè)變流器電感大得多，故提高網(wǎng)側(cè)電流波形質(zhì)量的方式是增大網(wǎng)側(cè)電感的感抗，但會犧牲變流器效率，影響電感使用壽命。
圖5為變流器80％額定功率下的實驗波形。由圖5a可見，Udc在啟動瞬間緩慢爬升至100 V，且沖擊很小，變流器啟動電流約為工作電流1．5倍。由圖5b可見，當(dāng)變流器輸出功率變大后，較小功率條件下電流的諧波含量明顯減小。
4 結(jié)論
在直流母線增加Crowbar卸荷電路，平衡輸入輸出功率，維持直流母線電壓穩(wěn)定，減小網(wǎng)側(cè)變流器輸出電流，實現(xiàn)低電壓穿越。由實驗結(jié)果可知Crowbar卸荷能夠有效改善跌落和恢復(fù)瞬間的系統(tǒng)動態(tài)效果，減小控制系統(tǒng)的振蕩。
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