直驱风力发电系统低电压穿越技术
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3 直驱系统整机实验结果及分析
实验条件：在机侧，原动机额定参数AC 380 V／5 kW，永磁电机额定参数380 V／5 kW，齿轮箱变比7．5：1，转子磁链ψ=3．5 Wb；在网侧，输入电压AC 380 V／50 Hz，自耦调压器输出AC 380 V／15 kW，变流器电感1．86 mH，直流母线电压600 V。直驱风力发电系统电气结构框图如图3所示。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/176124.htm
为测定直驱风力发电系统整机实验的正确性，这里通过测量机侧和网侧的功率并根据功率守恒进行判断。设定永磁电机输出功率1 kW，转速为90 r·min-1(原动机变频器频率22．5 Hz)，电磁转矩-19．3 N·m。根据永磁电机内部电磁关系，计算出永磁直驱电机输出电流理论值为3．2 A。根据系统功率守恒，计算出网侧变流器输出电流理论值为1．52 A。整理参数如下：在机侧：输入功率理论值1 kW，转矩理论值-19．3 N·m，变频器频率理论值15．5 Hz，输出电流理论值3．7 A，测试值3．6 A，输出电流频率8．2 Hz，测试值8．8 Hz；在网侧：输出功率理论值1 kW，测试值967 W，母线电压理论值600 V，测试值599 V，q轴电流为零，输出电流理论值1．52 A，测试值1．5 A。
图4为控制永磁电机发出1 kW功率条件下的实验波形。变流器空载运行时，网侧变流器电流ia大小并不为零，这是因为系统本身会消耗一定量的有功，在发电机投入发电时，有功电流由网侧提供，也说明网侧变流器具有四象限运行能力。对比图4a，b可见，机侧输出电流的谐波含量要远小于网侧，这主要是因为小功率永磁电机定子绕组电感量较网侧变流器电感大得多，故提高网侧电流波形质量的方式是增大网侧电感的感抗，但会牺牲变流器效率，影响电感使用寿命。
图5为变流器80％额定功率下的实验波形。由图5a可见，Udc在启动瞬间缓慢爬升至100 V，且冲击很小，变流器启动电流约为工作电流1．5倍。由图5b可见，当变流器输出功率变大后，较小功率条件下电流的谐波含量明显减小。
4 结论
在直流母线增加Crowbar卸荷电路，平衡输入输出功率，维持直流母线电压稳定，减小网侧变流器输出电流，实现低电压穿越。由实验结果可知Crowbar卸荷能够有效改善跌落和恢复瞬间的系统动态效果，减小控制系统的振荡。
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