基于DSP的风力发电逆变电源的研究

主电路的工作原理如下：
(1)假设Q1，Q4先导通，则吸收电路中C3，C6上的电压为逆变器的输入端电压Ud，方向为上正下负；由于Q1，Q4导通时管压降近似为零，故二极管D5，D8上的电压也为逆变器的输入端电压Ud，但方向为上负下正。Q2，Q3上的电压为逆变器的输入端电压Ud，方向为上正下负，二极管D6，D7上的电压为零。
(2)当Q1，Q4关断时，由于直流母线分布电感的存在，使得IGBT在关断过程中产生很大的尖峰电压；当Q1，Q4上的电压超过Ud时，尖峰电压会分别通过C3，R3和C6，R2放电，尖峰电压全部耗在电阻上，待吸收电路放电结束后，Q1，Q4完全关断。此时，Q2，Q3还没开通，Q1～Q4上的电压为Ud／2。此时C3，C4，C5，C6上的电压为Ud，方向为上正下负，二极管D5～D8上的电压为Ud／2，方向为上负下正。
(3)当Q1，Q4关断后，若仍未开通Q2，Q3，则电流会经Q2和Q3的集电极与发射极并联的二极管续流，Q1，Q4上的电压为Ud；Q2，Q3上的电压为零。C3～C6上的电压为Ud，方向为上正下负；二极管D5，D6上的电压为零；二极管D6，D7上的电压为Ud，方向为上负下正。
(4)二极管续流直到电流减小为零时，可开通Q2，Q3，吸收电路中各处电压不变。

3 控制电路的设计
3．1 主控芯片选择
该设计采用DSP对逆变电源PWM波部分、死区部分、电压有效值外环及电容电流瞬时值最内环实现全数字化。电压瞬时值内环及电容电流瞬时值最内环要求对逆变电源实现实时控制。并且本文所用的开关频率较高，所以对DSP的主频要求也较高，并且要求DSP具有方便快捷的事件管理模块，于是本文选用TI公司的TMS320LF2407A DSP处理器作为主控芯片。TMS320LF2407A有以下特点；改进的哈佛结构；灵活的指令系统；高速运算能力；大容量存储能力；有效的性价比。主要的应用领域包括：工业电机驱动、逆变电源、功率转换器和控制器、汽车系统、仪表和压缩机电机控制、机器人和计算机数字控制机械。
TMS320LF2407A具有2个事件管理器，32位中央算数逻辑单元，32位累加器，16位×16位乘法器，3个比例移位器，间接寻址用的8个16 b辅助寄存器和辅助算数单元，4级流水线操作，8级硬件操作，6个可屏蔽中断，544 word的片内DARAM和2 KB的片内SARAM，32 KB的片内FLASH程序存储器，64 KB程序存储空间，35．5 KB的数据存储空间；I／O空间64 KB。此外，还有功能强大的外设、串行通信接口SCI、串行外围皆空SPI、CAN总线控制器、事件管理器EV和A／D转换器、看门狗WDT。
3．2 驱动电路
对于IGBT来说，只要驱动电路在栅极和发射极间提供正偏电压，IGBT就会导通。当+VGE增加时，开通时间和通态压降减小，这有利于减小通态损耗和开通损耗，但并不意味着+VGE越大越好。
当负载短路时，短路电流将随着+VGE的增大而增大，并使IGBT承受短路电流的时间变短，因此+VGE的取值要适当，通常推荐使用+15 V。为了保证IGBT承受短路电流的时间变短，也为了保证IGBT在C，E间出现dv／dt噪声时能可靠关断，必须在栅极与发射极关断时施加一个负偏压-VGE。采用负偏压还可以减小关断损耗。负偏压-VGE一般取-5 V左右为宜。另外，为了使IGBT工作在理想状态下，选择合适的驱动电路尤为重要。