功率協(xié)調控制在雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)中的應用
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4 DSP+FPGA實現(xiàn)
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(tǒng)，控制框圖如圖4所示，兩個CPU共用一個RAM存儲。FPGA
芯片主要負責數(shù)據采集、開關驅動和上位機通信，并將這些信號儲存在RAM中。上位機與FPGA通信，發(fā)送接觸器動作指令，控制變流控制器投切和并網操作。同時，F(xiàn)PGA將采集的數(shù)據經處理后反饋到上位機。DSP芯片的主要作用是讀取RAM中的數(shù)據，然后結合控制策略處理這些數(shù)據，并發(fā)出所需的SVPWM脈沖對IGBT進行控制。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/175755.htm
實驗參數(shù)如下：三相雙饋電機，極對數(shù)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示出網側啟動時電流波形，由圖可見，網側啟動時沖擊電流約為3 A，沖擊很小。圖5b示出直流母線電壓波形，采用預充電的方式可有效提高網側整流的穩(wěn)定性，由圖可見，直流母線電壓控制到600 V，很穩(wěn)定。圖5c示出電機啟動穩(wěn)定后空載并網瞬間電壓電流變化波形，并網瞬間電壓波形穩(wěn)定，電流沖擊幾乎為零，實現(xiàn)柔性并網；由圖可見，實際并網過程中電壓峰值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、無功功率為零時定、轉子電流的穩(wěn)態(tài)變化過程，由圖可見，切換過程平滑無沖擊。圖5e示出發(fā)出有功功率2 kW，無功功率為零時的定子電壓、電流波形，由圖可見，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，電壓電流周期約為20 ms；電壓過零點時間X1=3．9006 s，電流過零點時間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，發(fā)電機發(fā)出的電壓、電流同步，符合并網標準。
5 結論
針對雙饋感應式風力發(fā)電系統(tǒng)控制問題，提出一種改進的功率協(xié)調控制策略，該策略在風力發(fā)電系統(tǒng)控制中具有良好性能，效果顯著。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的雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)，實驗結果表明，該策略能很好地完成控制任務，大大減小并網沖擊，實現(xiàn)柔性并網。
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