功率协调控制在双馈风力发电系统中的应用
4 DSP+FPGA实现
为验证功率协调控制策略，研制了一种基于DSP+FPGA的双CPU架构控制系统，控制框图如图4所示，两个CPU共用一个RAM存储。FPGA
芯片主要负责数据采集、开关驱动和上位机通信，并将这些信号储存在RAM中。上位机与FPGA通信，发送接触器动作指令，控制变流控制器投切和并网操作。同时，FPGA将采集的数据经处理后反馈到上位机。DSP芯片的主要作用是读取RAM中的数据，然后结合控制策略处理这些数据，并发出所需的SVPWM脉冲对IGBT进行控制。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/175755.htm
实验参数如下：三相双馈电机，极对数为2，定子额定功率10 kW，转子额定功率2 kW，额定电压380 V，额定频率50 Hz；定子为星形连接方式，定子相电阻0．47 Ω，其标幺值0．035，定子漏抗标幺值0．063；转子为星形连接方式，转子相电阻1．42 Ω，其标幺值0．012，定子漏抗标幺值0．04；励磁电抗标幺值1．12，电机总电抗标幺值0．11。
图5a示出网侧启动时电流波形，由图可见，网侧启动时冲击电流约为3 A，冲击很小。图5b示出直流母线电压波形，采用预充电的方式可有效提高网侧整流的稳定性，由图可见，直流母线电压控制到600 V，很稳定。图5c示出电机启动稳定后空载并网瞬间电压电流变化波形，并网瞬间电压波形稳定，电流冲击几乎为零，实现柔性并网；由图可见，实际并网过程中电压峰值Umabs≈540 V，其有效值Ud=0．707Umabs= 381．8 V。图5d示出有功功率由1 kW跳变到2 kW、无功功率为零时定、转子电流的稳态变化过程，由图可见，切换过程平滑无冲击。图5e示出发出有功功率2 kW，无功功率为零时的定子电压、电流波形，由图可见，Umabs≈540 V，Ud=0．707Umabs=381．8 V，电流峰值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，与实际发出的2 kW偏差很小。图5f示出发电机发出的电压电流波形，由图可见，电压电流周期约为20 ms；电压过零点时间X1=3．9006 s，电流过零点时间X2=3．902 27 s，二者相差1．67 ms，则电压、电流之间的相位差△θ=(360°／20)×1．67=30．06°，由此可见，发电机发出的电压、电流同步，符合并网标准。
5 结论
针对双馈感应式风力发电系统控制问题，提出一种改进的功率协调控制策略，该策略在风力发电系统控制中具有良好性能，效果显著。最后，基于该控制策略研制出以DSP+FPGA为核心控制芯片的变流控制器，并将其应用于10 kW的双馈风力发电系统，实验结果表明，该策略能很好地完成控制任务，大大减小并网冲击，实现柔性并网。
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