專利名稱:雙饋風(fēng)電變流器機(jī)側(cè)變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及雙饋風(fēng)電變流器的機(jī)側(cè)變換器。
背景技術(shù):
隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展,各國(guó)對(duì)能源的需求持續(xù)增長(zhǎng)。風(fēng)能作為一種 清潔可 再生能源,受到了世界各國(guó)的高度重視。自1990年以來,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)得到了飛速發(fā)展,全 球風(fēng)力發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量平均每年增長(zhǎng)超過20%。根據(jù)世界風(fēng)能委員會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),僅在 2006年,全球風(fēng)力發(fā)電能力就比上年增長(zhǎng)了 25. 61%,達(dá)到74. 223GW ;到2010年,預(yù)計(jì)全球 風(fēng)能發(fā)電能力將再翻一番,達(dá)到149. 5GW在歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)和綠色和平組織簽署的《風(fēng)力12》 報(bào)告指出,至2020年全球的風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到1200GW,風(fēng)力發(fā)電量將占全球發(fā)電總 量的12%。由此可見,風(fēng)能已不再是一種可有可無的補(bǔ)充能源,風(fēng)力發(fā)電作為最具有商業(yè)化 發(fā)展前景的新興產(chǎn)業(yè),已經(jīng)成為解決世界能源問題不可或缺的重要力量。
發(fā)明內(nèi)容雙PWM雙饋?zhàn)兞髌魇怯蓛蓚€(gè)背靠背連接的電壓型PWM變換器構(gòu)成的交_直-交 (AC-DC-AC)變換器,靠近電網(wǎng)一側(cè)的稱為網(wǎng)側(cè)變換器,靠近雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子一側(cè)的稱為機(jī)側(cè) 變換器。網(wǎng)側(cè)變換器(AC-DC)是一個(gè)三相電壓型PWM高功率因數(shù)整流器,為機(jī)側(cè)變換器提 供恒定的直流電壓;而機(jī)側(cè)變換器則是一個(gè)電壓源逆變器(DC-AC),通過轉(zhuǎn)子向雙饋電機(jī) 提供交流勵(lì)磁(當(dāng)電機(jī)運(yùn)行在同步轉(zhuǎn)速以下時(shí))。機(jī)側(cè)變換器以實(shí)現(xiàn)雙饋電機(jī)的高性能變速恒頻運(yùn)行控制為目標(biāo)。為達(dá)到上述目 的,本實(shí)用新型專利的技術(shù)方案如下一種雙饋風(fēng)電變流器機(jī)側(cè)變換器,包括IPM單元、采樣信號(hào)調(diào)理電路、光電隔離 電路、霍爾傳感器和DSP電路,IPM單元連接霍爾傳感器,霍爾傳感器連接采樣信號(hào)調(diào)理電 路,采樣信號(hào)調(diào)理電路連接DSP電路,DSP電路連接光纖驅(qū)動(dòng)電路,光電隔離電路連接IPM單 元。所述的IPM單元包括三組IGBT橋臂、六個(gè)續(xù)流二極管、直流母線電容和三相電感,三相 電感分別連接三組IGBT橋臂,每組IGBT橋臂分別連接兩個(gè)續(xù)流二極管,直流母線電容和三 組IGBT橋臂并聯(lián)。所述的DSP電路采用TMS320F2812芯片。本實(shí)用新型具有這樣一些技術(shù)特點(diǎn)DSP電路采用了 TI公司TMS320F2812 DSP作為核心處理芯片,提高了系統(tǒng)的控制 精度和實(shí)時(shí)響應(yīng)速度控制電路與IGBT驅(qū)動(dòng)電路之間采用光纖傳送信號(hào)技術(shù),避免了強(qiáng)弱 電之間的相互干擾,有效防止了電磁干擾的介入。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了控制雙饋電機(jī)的高性 能變速恒頻運(yùn)行,變換電路與控制電路獨(dú)立設(shè)計(jì),完全隔離,并具有絕緣等級(jí)高,操作安全 的優(yōu)點(diǎn)。
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理框圖;[0009]圖2為機(jī)側(cè)變換器的主電路圖; 圖3為采樣信號(hào)調(diào)理電路圖; 圖4為光電隔離電路圖; 圖5為本實(shí)用新型軟件控制流程其中1、IPM單元,2、霍爾傳感器,3、采樣信號(hào)調(diào)理電路,4、光電隔離電路,5、DSP電
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1至附圖5對(duì)本專利作更詳細(xì)的描述一種雙饋風(fēng)電變流器機(jī)側(cè)變換器,包括IPM單元、采樣信號(hào)調(diào)理電路、光電隔離 電路、霍爾傳感器和DSP電路,IPM單元連接霍爾傳感器,霍爾傳感器連接采樣信號(hào)調(diào)理電 路,采樣信號(hào)調(diào)理電路連接DSP電路,DSP電路連接光纖驅(qū)動(dòng)電路,光電隔離電路連接IPM單 元。所述的IPM單元包括三組IGBT橋臂、六個(gè)續(xù)流二極管、直流母線電容和三相電感,三相 電感分別連接三組IGBT橋臂,每組IGBT橋臂分別連接兩個(gè)續(xù)流二極管,直流母線電容和三 組IGBT橋臂并聯(lián)。所述的DSP電路采用TMS320F2812芯片。在軟件控制上采用電網(wǎng)電壓定向矢量控制。電網(wǎng)電壓定向矢量控制先將各物理量 通過坐標(biāo)變換由三相靜止(a,b,c)坐標(biāo)系變換到兩相靜止垂直(α,β)坐標(biāo)系,再由兩相 靜止垂直(α,β)坐標(biāo)系變換到兩相同步旋轉(zhuǎn)(d,q)坐標(biāo)系;將(d,q)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的 d軸按電網(wǎng)電壓矢量E定向。其工作原理為系統(tǒng)上電后,霍爾傳感器首先將IPM單元的電壓、電流信號(hào)采集到 并送至采樣信號(hào)調(diào)理電路,如圖1、圖3所示。由于采樣電路的信號(hào)輸出范圍為-3V至3V之 間,并且通常中間還夾雜著一些對(duì)控制不利的干擾信號(hào),因此,信號(hào)調(diào)理電路的第一級(jí)運(yùn)算 放大器首先便是濾除這些干擾信號(hào)。另外,DSP內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換電路所要求的信號(hào)輸入范 圍為0至3V,因此,調(diào)理電路的第二級(jí)運(yùn)放將_3至3V的采樣信號(hào)變?yōu)?1. 5V至1. 5V,再經(jīng) 過1. 5V的基準(zhǔn)源抬高到0至3V之后,送入DSP內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換電路。本系統(tǒng)中選用的TI公司的TMS320F2812系列DSP,其內(nèi)部的ADC模塊是一個(gè)12位 帶流水線的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器,共有16個(gè)ADC通道,自動(dòng)排序功能支持16通道獨(dú)立循環(huán)自動(dòng)轉(zhuǎn) 換,16個(gè)結(jié)果寄存器存放ADC轉(zhuǎn)換的結(jié)果,供軟件使用。軟件讀取采回的電網(wǎng)電壓矢量值 并進(jìn)行坐標(biāo)變換后,利用軟件鎖相環(huán)進(jìn)行鎖相,如圖4所示。之后,軟件對(duì)電網(wǎng)電壓的Q軸 分量進(jìn)行閉環(huán)控制,并在此過程中根據(jù)Q軸分量的控制偏差不斷地對(duì)電網(wǎng)電壓相位進(jìn)行校 正,直到電網(wǎng)電壓的Q軸分量已接近于0,再重新進(jìn)行Park變換、PI調(diào)節(jié)及Park逆變換,最 后進(jìn)行空間矢量PWM波形的計(jì)算輸出。為避免強(qiáng)弱電之間的相互干擾,有效防止電磁干擾的介入,控制電路與IGBT驅(qū)動(dòng) 電路之間采用了光纖傳送信號(hào)技術(shù),又由于PWM信號(hào)較為微弱,難以驅(qū)動(dòng)多路光纖,為此, 我們?cè)O(shè)計(jì)了光電隔離電路,并選取了 SN75372D作為專門的驅(qū)動(dòng)處理芯片,如圖3所示。另 外,從圖中可以看到為了有效反映IGBT故障(如過壓、過流、過溫等)時(shí)的指示,及時(shí)的保 護(hù)IGBT不受損壞,系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了故障返回信號(hào)。即當(dāng)IGBT發(fā)生故障后,IGBT驅(qū)動(dòng)電路會(huì) 產(chǎn)生一個(gè)故障信號(hào),此信號(hào)通過光纖傳至光電隔離電路,最后給出故障信號(hào)1ERR0R。
權(quán)利要求一種雙饋風(fēng)電變流器機(jī)側(cè)變換器,包括IPM單元、采樣信號(hào)調(diào)理電路、光電隔離電路、霍爾傳感器和DSP電路,其特征在于IPM單元連接霍爾傳感器,霍爾傳感器連接采樣信號(hào)調(diào)理電路,采樣信號(hào)調(diào)理電路連接DSP電路,DSP電路連接光纖驅(qū)動(dòng)電路,光電隔離電路連接IPM單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙饋風(fēng)電變流器機(jī)側(cè)變換器,其特征在于所述的IPM 單元包括三組IGBT橋臂、六個(gè)續(xù)流二極管、直流母線電容和三相電感,三相電感分別連接 三組IGBT橋臂,每組IGBT橋臂分別連接兩個(gè)續(xù)流二極管,直流母線電容和三組IGBT橋臂 并聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙饋風(fēng)電變流器機(jī)側(cè)變換器,其特征在于所述的DSP 電路采用TMS320F2812芯片。
專利摘要一種雙饋風(fēng)電變流器機(jī)側(cè)變換器,涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域,包括IPM單元、采樣信號(hào)調(diào)理電路、光電隔離電路、霍爾傳感器和DSP電路,IPM單元連接霍爾傳感器,霍爾傳感器連接采樣信號(hào)調(diào)理電路,采樣信號(hào)調(diào)理電路連接DSP電路,DSP電路連接光纖驅(qū)動(dòng)電路,光電隔離電路連接IPM單元。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了控制雙饋電機(jī)的高性能變速恒頻運(yùn)行,變換電路與控制電路獨(dú)立設(shè)計(jì),完全隔離,并具有絕緣等級(jí)高,操作安全的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02M7/5387GK201774476SQ201020504848
公開日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者何秀成, 劉宗凡, 劉暢, 周維來, 孫業(yè)福, 鄭文英 申請(qǐng)人:哈爾濱九洲電氣股份有限公司