基于DSP的風(fēng)力發(fā)電逆變電源的研究

摘要：風(fēng)電是一種清潔、經(jīng)濟(jì)、充足、安全的能源，它的提出不僅解決了我國能源和環(huán)境的問題，同時(shí)也符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要。基于DSP的風(fēng)力發(fā)電逆變電源是專門為用于風(fēng)力發(fā)電設(shè)計(jì)的，它針對(duì)風(fēng)力的不穩(wěn)定性以及風(fēng)力發(fā)電環(huán)境的特殊性，加入了各種保護(hù)電路以及反饋電路，最后經(jīng)過逆變電路和整流濾波電路輸出用于民用的穩(wěn)定電壓。介紹了主控芯片TMS320LF2407的特點(diǎn)，給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟硬件結(jié)構(gòu)，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性。
關(guān)鍵詞：DSP風(fēng)力發(fā)電；逆變電源；TMS320LF2407

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的迅速發(fā)展，我國的能源供需缺口不斷擴(kuò)大，能源供應(yīng)緊張。不僅如此，我國面臨能源和環(huán)境的雙重巨大壓力，保持清潔、經(jīng)濟(jì)、充足、安全的能源供應(yīng)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展長期需要面對(duì)的重要問題。取之不盡的清潔能源是根本解決我國能源問題的主要途徑之一。目前風(fēng)能、太陽能、生物能的部分技術(shù)已逐漸成熟，有望成為解決我國能源缺口和環(huán)境污染的重要途徑。
鑒予這種情況，對(duì)用于風(fēng)力發(fā)電的逆變電源的研究有很大的現(xiàn)實(shí)意義。逆變電源也是一種產(chǎn)生交流電的裝置，具有以下優(yōu)點(diǎn)；變頻，逆變電源能將市電轉(zhuǎn)換為用戶所需頻率的交流電；變相，逆變電源能將單相交流電轉(zhuǎn)換成三相交流電，也能將三相交流電轉(zhuǎn)換成單相交流電；逆變電源能將直流電轉(zhuǎn)換成交流電；逆變電源能將低質(zhì)量的市電轉(zhuǎn)換成高質(zhì)量的穩(wěn)壓穩(wěn)頻的交流電。也正由于這些特點(diǎn)逆變電源將取代旋轉(zhuǎn)型變流機(jī)組。

1 系統(tǒng)硬件
用于風(fēng)力發(fā)電的逆變電源的系統(tǒng)框圖如圖1所示，它由主電路和控制電路兩部分組成。其中，控制電路以DSP為核心，驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)屯路、通信顯示電路以及采樣反饋等電路均為控制電路的外圍電路。

2 電路的設(shè)計(jì)
風(fēng)力發(fā)電逆變電源的主電路圖如圖2所示，主要包括整流濾波部分、逆變吸收部分、變壓器及濾波電路等，其中逆變吸收部分是整個(gè)主電路的核心。本文采用的逆變器為單相全橋逆變電路，當(dāng)輸出交流側(cè)接阻感負(fù)載時(shí)需要提供無功功率，因此在每個(gè)IGBT的集電極與發(fā)射極間并聯(lián)了快恢復(fù)二極管，以便為無功功率提供通道，為了防止逆變器因死區(qū)時(shí)間不合適造成上下橋臂直通短路、輸出負(fù)載端短路或者變壓器嚴(yán)重偏磁飽和時(shí)導(dǎo)致的初級(jí)組過流等現(xiàn)象，需在逆變橋前串一個(gè)熔斷器，以起保護(hù)作用。整流濾波部分主要給逆變橋提供無波紋的直流輸入電壓。吸收電路主要用于吸收因直流母線分布電感的存在，導(dǎo)致的開關(guān)管關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的尖峰電壓。變壓器主要用于電氣隔離或變壓。