功率協(xié)調控制在雙饋風(fēng)力發(fā)電系統中的應用
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4 DSP+FPGA實(shí)現
為驗證功率協(xié)調控制策略，研制了一種基于DSP+FPGA的雙CPU架構控制系統，控制框圖如圖4所示，兩個(gè)CPU共用一個(gè)RAM存儲。FPGA
芯片主要負責數據采集、開(kāi)關(guān)驅動(dòng)和上位機通信，并將這些信號儲存在RAM中。上位機與FPGA通信，發(fā)送接觸器動(dòng)作指令，控制變流控制器投切和并網(wǎng)操作。同時(shí)，FPGA將采集的數據經(jīng)處理后反饋到上位機。DSP芯片的主要作用是讀取RAM中的數據，然后結合控制策略處理這些數據，并發(fā)出所需的SVPWM脈沖對IGBT進(jìn)行控制。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/175755.htm
實(shí)驗參數如下：三相雙饋電機，極對數為2，定子額定功率10 kW，轉子額定功率2 kW，額定電壓380 V，額定頻率50 Hz；定子為星形連接方式，定子相電阻0．47 Ω，其標幺值0．035，定子漏抗標幺值0．063；轉子為星形連接方式，轉子相電阻1．42 Ω，其標幺值0．012，定子漏抗標幺值0．04；勵磁電抗標幺值1．12，電機總電抗標幺值0．11。
圖5a示出網(wǎng)側啟動(dòng)時(shí)電流波形，由圖可見(jiàn)，網(wǎng)側啟動(dòng)時(shí)沖擊電流約為3 A，沖擊很小。圖5b示出直流母線(xiàn)電壓波形，采用預充電的方式可有效提高網(wǎng)側整流的穩定性，由圖可見(jiàn)，直流母線(xiàn)電壓控制到600 V，很穩定。圖5c示出電機啟動(dòng)穩定后空載并網(wǎng)瞬間電壓電流變化波形，并網(wǎng)瞬間電壓波形穩定，電流沖擊幾乎為零，實(shí)現柔性并網(wǎng)；由圖可見(jiàn)，實(shí)際并網(wǎng)過(guò)程中電壓峰值Umabs≈540 V，其有效值Ud=0．707Umabs= 381．8 V。圖5d示出有功功率由1 kW跳變到2 kW、無(wú)功功率為零時(shí)定、轉子電流的穩態(tài)變化過(guò)程，由圖可見(jiàn)，切換過(guò)程平滑無(wú)沖擊。圖5e示出發(fā)出有功功率2 kW，無(wú)功功率為零時(shí)的定子電壓、電流波形，由圖可見(jiàn)，Umabs≈540 V，Ud=0．707Umabs=381．8 V，電流峰值Imas≈7．4 A，其有效值Id=0．707Imas／1．732=3．02 A，有功功率P=1．732UdId=1 996．96 W，與實(shí)際發(fā)出的2 kW偏差很小。圖5f示出發(fā)電機發(fā)出的電壓電流波形，由圖可見(jiàn)，電壓電流周期約為20 ms；電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)間X1=3．9006 s，電流過(guò)零點(diǎn)時(shí)間X2=3．902 27 s，二者相差1．67 ms，則電壓、電流之間的相位差△θ=(360°／20)×1．67=30．06°，由此可見(jiàn)，發(fā)電機發(fā)出的電壓、電流同步，符合并網(wǎng)標準。
5 結論
針對雙饋感應式風(fēng)力發(fā)電系統控制問(wèn)題，提出一種改進(jìn)的功率協(xié)調控制策略，該策略在風(fēng)力發(fā)電系統控制中具有良好性能，效果顯著(zhù)。最后，基于該控制策略研制出以DSP+FPGA為核心控制芯片的變流控制器，并將其應用于10 kW的雙饋風(fēng)力發(fā)電系統，實(shí)驗結果表明，該策略能很好地完成控制任務(wù)，大大減小并網(wǎng)沖擊，實(shí)現柔性并網(wǎng)。
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