DFIG动模实验：15kW平台实验研究及结果分析

基于15kW实验平台进行了相关实验研究，参数见表4-7，图4-23～图4-25为实验结果。与仿真结果相比，实际电机参数和测量结果难免会存在误差，因此本实验只对实验结果做定性分析。

表4-7　DFIG动模实验参数

图4-23　DFIG定子、转子功率（变速运行）

图4-23为DFIG转速n在同步转速（1000r/min）上下一定范围内变速运行，且定子有功、无功功率（P1、Q1）均为零时的转子有功、无功功率（P2、Q2）实验波形。从图中可以看出，虽然Q2随着s的改变而变化（s＜0时Q2＜0，s＞0时Q2＞0），但其折算值=Q2/s保持不变（提供励磁功率），这与4.4.2中仿真算例分析以及相应的仿真结果相吻合。

图4-24　DFIG定子、转子功率（n=850r/min）(www.xing528.com)

图4-25　DFIG定子、转子功率（n=1150r/min）

图4-24、图4-25为P1=0且Q1在±5000var间以正弦规律变化时的P2和Q2实验波形，两图分别对应亚同步运行（n=850r/min）和超同步运行（n=1150r/min）情况。从图4-24看出，亚同步（s＞0）情况下，当Q1＞0时Q2＞0，而当Q1＜0时，Q2的正负与Q1有关。从图4-25看出，超同步（s＜0）情况下，当Q1＞0时，Q2＜0，而当Q1＜0时，Q2的正负与Q1有关。图4-24和图4-25结果与本文4.4.2结论以及相应的仿真结果相吻合。

综上分析，DFIG的无功调节机制和无功特性如下：

（1）无功调节机制。转子无功功率可被“放大”到定子侧，放大系数为转差率的倒数。在亚同步、超同步2种情况下，被“放大”到定子侧的转子无功功率呈现不同的性质（感性或容性）。以小额定转子无功功率等效于大额定子无功功率，这是DFIG具有灵活、强大的无功调节能力的根源。

（2）转子无功特性。当定子输出感性无功功率时，转子无功功率的性质仅与DFIG转速有关：亚同步运行时，转子输入感性无功功率；超同步运行时，转子输出感性无功功率。当定子输入感性无功功率时，转子无功特性较复杂，不但与转差率有关，而且还与定子无功功率有关。

（3）定子无功特性。当转子输入感性无功功率且发电机超同步运行时，或者转子输出感性无功功率且发电机亚同步运行时，定子恒输入感性无功功率；其他情况下定子无功特性与转差率和转子无功功率均有关系。

DFIG无功机制和特性研究可为机组设计、无功功率合理分配、控制策略优化、发电机无功输出能力挖掘提供一定的理论基础，对于增强DFIG无功调节能力，应对日益严厉的并网导则具有重要的意义。