感应电动机由变频器控制,双馈发电机由基于矢量控制的双PWM 变流器控制。轮毂内采用伺服电机驱动桨叶开、关桨。
主控系统调用由美国可再生能源实验室开发FAST 软件生成的湍流风速,使风轮模拟系统吸收风能,双馈风力发电机组起动。达到并网转速时,发电机投入励磁电流进入并网状态。通过计算得出风轮转矩,由拖动电机模拟并驱动发电机,给定变流器功率因数为1.0.
模型机组在约3s时开始并入电网。随着桨距角不断增大,模型机组吸收的模拟风功率不断增大,发电机转矩增加,发电机功率与模拟的风轮转矩增大,同时,桨距角开桨至0°。尽管风速变化波动很大,拖动系统中模拟的风轮转矩变化趋势较为平滑。随着Cp值不断增大,在机组起动开桨阶段,转速受桨叶控制因素较多,处于迅速上升阶段。当正常运行后,桨叶位置较为稳定,转速受发电系统转矩控制,处于稳定变化范围内。
风能利用系数Cp值在25s左右突然变化,使风力机转速与转矩波动。从30s之后Cp值逐步稳定,机组也逐步稳定。为了进一步验证电动机的转矩模拟特性,在上述模型机并网试验情况较稳定后记录了80s的电动机相关数据。
在风速变化较大的情况下,通过模型机组拖动系统控制,电动机所模拟风轮转矩受风速大小等参数影响,转矩波动情况与实际基本一致,达到了预期试验效果。对电动机转矩偏差进行PI控制,计算得出转矩电流参考值,由转矩电流偏差经过电流调节器,控制电动机输出转矩。试验结果表明电流实际值较稳定跟踪参考值变化,且与实际转矩变化波形基本一致,转矩动态调节响应较快。