基于DSP的風(fēng)力發(fā)電逆變電源的研究

主電路的工作原理如下：
(1)假設(shè)Q1，Q4先導(dǎo)通，則吸收電路中C3，C6上的電壓為逆變器的輸入端電壓Ud，方向?yàn)樯险仑?fù)；由于Q1，Q4導(dǎo)通時(shí)管壓降近似為零，故二極管D5，D8上的電壓也為逆變器的輸入端電壓Ud，但方向?yàn)樯县?fù)下正。Q2，Q3上的電壓為逆變器的輸入端電壓Ud，方向?yàn)樯险仑?fù)，二極管D6，D7上的電壓為零。
(2)當(dāng)Q1，Q4關(guān)斷時(shí)，由于直流母線分布電感的存在，使得IGBT在關(guān)斷過程中產(chǎn)生很大的尖峰電壓；當(dāng)Q1，Q4上的電壓超過Ud時(shí)，尖峰電壓會(huì)分別通過C3，R3和C6，R2放電，尖峰電壓全部耗在電阻上，待吸收電路放電結(jié)束后，Q1，Q4完全關(guān)斷。此時(shí)，Q2，Q3還沒開通，Q1～Q4上的電壓為Ud／2。此時(shí)C3，C4，C5，C6上的電壓為Ud，方向?yàn)樯险仑?fù)，二極管D5～D8上的電壓為Ud／2，方向?yàn)樯县?fù)下正。
(3)當(dāng)Q1，Q4關(guān)斷后，若仍未開通Q2，Q3，則電流會(huì)經(jīng)Q2和Q3的集電極與發(fā)射極并聯(lián)的二極管續(xù)流，Q1，Q4上的電壓為Ud；Q2，Q3上的電壓為零。C3～C6上的電壓為Ud，方向?yàn)樯险仑?fù)；二極管D5，D6上的電壓為零；二極管D6，D7上的電壓為Ud，方向?yàn)樯县?fù)下正。
(4)二極管續(xù)流直到電流減小為零時(shí)，可開通Q2，Q3，吸收電路中各處電壓不變。

3 控制電路的設(shè)計(jì)
3．1 主控芯片選擇
該設(shè)計(jì)采用DSP對逆變電源PWM波部分、死區(qū)部分、電壓有效值外環(huán)及電容電流瞬時(shí)值最內(nèi)環(huán)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。電壓瞬時(shí)值內(nèi)環(huán)及電容電流瞬時(shí)值最內(nèi)環(huán)要求對逆變電源實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。并且本文所用的開關(guān)頻率較高，所以對DSP的主頻要求也較高，并且要求DSP具有方便快捷的事件管理模塊，于是本文選用TI公司的TMS320LF2407A DSP處理器作為主控芯片。TMS320LF2407A有以下特點(diǎn)；改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)；靈活的指令系統(tǒng)；高速運(yùn)算能力；大容量存儲(chǔ)能力；有效的性價(jià)比。主要的應(yīng)用領(lǐng)域包括：工業(yè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、逆變電源、功率轉(zhuǎn)換器和控制器、汽車系統(tǒng)、儀表和壓縮機(jī)電機(jī)控制、機(jī)器人和計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)械。
TMS320LF2407A具有2個(gè)事件管理器，32位中央算數(shù)邏輯單元，32位累加器，16位×16位乘法器，3個(gè)比例移位器，間接尋址用的8個(gè)16 b輔助寄存器和輔助算數(shù)單元，4級(jí)流水線操作，8級(jí)硬件操作，6個(gè)可屏蔽中斷，544 word的片內(nèi)DARAM和2 KB的片內(nèi)SARAM，32 KB的片內(nèi)FLASH程序存儲(chǔ)器，64 KB程序存儲(chǔ)空間，35．5 KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；I／O空間64 KB。此外，還有功能強(qiáng)大的外設(shè)、串行通信接口SCI、串行外圍皆空SPI、CAN總線控制器、事件管理器EV和A／D轉(zhuǎn)換器、看門狗WDT。
3．2 驅(qū)動(dòng)電路
對于IGBT來說，只要驅(qū)動(dòng)電路在柵極和發(fā)射極間提供正偏電壓，IGBT就會(huì)導(dǎo)通。當(dāng)+VGE增加時(shí)，開通時(shí)間和通態(tài)壓降減小，這有利于減小通態(tài)損耗和開通損耗，但并不意味著+VGE越大越好。
當(dāng)負(fù)載短路時(shí)，短路電流將隨著+VGE的增大而增大，并使IGBT承受短路電流的時(shí)間變短，因此+VGE的取值要適當(dāng)，通常推薦使用+15 V。為了保證IGBT承受短路電流的時(shí)間變短，也為了保證IGBT在C，E間出現(xiàn)dv／dt噪聲時(shí)能可靠關(guān)斷，必須在柵極與發(fā)射極關(guān)斷時(shí)施加一個(gè)負(fù)偏壓-VGE。采用負(fù)偏壓還可以減小關(guān)斷損耗。負(fù)偏壓-VGE一般取-5 V左右為宜。另外，為了使IGBT工作在理想狀態(tài)下，選擇合適的驅(qū)動(dòng)電路尤為重要。