基于DSP的風力發電逆變電源的研究
摘要:風電是一種清潔、經濟、充足、安全的能源,它的提出不僅解決了我國能源和環境的問題,同時也符合我國可持續發展戰略的需要。基于DSP的風力發電逆變電源是專門為用于風力發電設計的,它針對風力的不穩定性以及風力發電環境的特殊性,加入了各種保護電路以及反饋電路,最后經過逆變電路和整流濾波電路輸出用于民用的穩定電壓。介紹了主控芯片TMS320LF2407的特點,給出了系統設計的軟硬件結構,并通過試驗驗證了系統的可行性。
關鍵詞:DSP風力發電;逆變電源;TMS320LF2407
近年來,隨著經濟和社會的迅速發展,我國的能源供需缺口不斷擴大,能源供應緊張。不僅如此,我國面臨能源和環境的雙重巨大壓力,保持清潔、經濟、充足、安全的能源供應是我國經濟發展長期需要面對的重要問題。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。目前風能、太陽能、生物能的部分技術已逐漸成熟,有望成為解決我國能源缺口和環境污染的重要途徑。
鑒予這種情況,對用于風力發電的逆變電源的研究有很大的現實意義。逆變電源也是一種產生交流電的裝置,具有以下優點;變頻,逆變電源能將市電轉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換成三相交流電,也能將三相交流電轉換成單相交流電;逆變電源能將直流電轉換成交流電;逆變電源能將低質量的市電轉換成高質量的穩壓穩頻的交流電。也正由于這些特點逆變電源將取代旋轉型變流機組。
1 系統硬件
用于風力發電的逆變電源的系統框圖如圖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,驅動電路、保護屯路、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 電路的設計
風力發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主電路的核心。本文采用的逆變器為單相全橋逆變電路,當輸出交流側接阻感負載時需要提供無功功率,因此在每個IGBT的集電極與發射極間并聯了快恢復二極管,以便為無功功率提供通道,為了防止逆變器因死區時間不合適造成上下橋臂直通短路、輸出負載端短路或者變壓器嚴重偏磁飽和時導致的初級組過流等現象,需在逆變橋前串一個熔斷器,以起保護作用。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,導致的開關管關斷時產生的尖峰電壓。變壓器主要用于電氣隔離或變壓。
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