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Q1，Q4先導通，則吸收電路中C3，C6上的電壓為逆變器的輸入端電壓Ud，方向為上正下負；由于Q1，Q4導通時(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，但方向為上負下正。Q2，Q3上的電壓為逆變器的輸入端電壓Ud，方向為上正下負，二極管D6，D7上的電壓為零。
(2)當Q1，Q4關(guān)斷時(shí)，由于直流母線(xiàn)分布電感的存在，使得IGBT在關(guān)斷過(guò)程中產(chǎn)生很大的尖峰電壓；當Q1，Q4上的電壓超過(guò)Ud時(shí)，尖峰電壓會(huì )分別通過(guò)C3，R3和C6，R2放電，尖峰電壓全部耗在電阻上，待吸收電路放電結束后，Q1，Q4完全關(guān)斷。此時(shí)，Q2，Q3還沒(méi)開(kāi)通，Q1～Q4上的電壓為Ud／2。此時(shí)C3，C4，C5，C6上的電壓為Ud，方向為上正下負，二極管D5～D8上的電壓為Ud／2，方向為上負下正。
(3)當Q1，Q4關(guān)斷后，若仍未開(kāi)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，方向為上正下負；二極管D5，D6上的電壓為零；二極管D6，D7上的電壓為Ud，方向為上負下正。
(4)二極管續流直到電流減小為零時(shí)，可開(kāi)通Q2，Q3，吸收電路中各處電壓不變。

3 控制電路的設計
3．1 主控芯片選擇
該設計采用DSP對逆變電源PWM波部分、死區部分、電壓有效值外環(huán)及電容電流瞬時(shí)值最內環(huán)實(shí)現全數字化。電壓瞬時(shí)值內環(huán)及電容電流瞬時(shí)值最內環(huán)要求對逆變電源實(shí)現實(shí)時(shí)控制。并且本文所用的開(kāi)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)的哈佛結構；靈活的指令系統；高速運算能力；大容量存儲能力；有效的性?xún)r(jià)比。主要的應用領(lǐng)域包括：工業(yè)電機驅動(dòng)、逆變電源、功率轉換器和控制器、汽車(chē)系統、儀表和壓縮機電機控制、機器人和計算機數字控制機械。
TMS320LF2407A具有2個(gè)事件管理器，32位中央算數邏輯單元，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單元，4級流水線(xiàn)操作，8級硬件操作，6個(gè)可屏蔽中斷，544 word的片內DARAM和2 KB的片內SARAM，32 KB的片內FLASH程序存儲器，64 KB程序存儲空間，35．5 KB的數據存儲空間；I／O空間64 KB。此外，還有功能強大的外設、串行通信接口SCI、串行外圍皆空SPI、CAN總線(xiàn)控制器、事件管理器EV和A／D轉換器、看門(mén)狗WDT。
3．2 驅動(dòng)電路
對于IGBT來(lái)說(shuō)，只要驅動(dòng)電路在柵極和發(fā)射極間提供正偏電壓，IGBT就會(huì )導通。當+VGE增加時(shí)，開(kāi)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(kāi)通損耗，但并不意味著(zhù)+VGE越大越好。
當負載短路時(shí)，短路電流將隨著(zhù)+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，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)負偏壓-VGE。采用負偏壓還可以減小關(guān)斷損耗。負偏壓-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，選擇合適的驅動(dòng)電路尤為重要。