双馈风力发电系统变流器的控制技术

S双馈发电OFTWAR，、EERATIONSYSFE一控制技术IND。UBFYFEDWINDP。WERGEN变流技术电气自动化2010年第32卷第1期按照正弦规律变化并和这个正弦波等效的PWM波形。根据SPWM控制的基本原理，在正弦波和三角波的自然交点时刻控制功率开关器件的通断，这种方法称为自然采样法。但是这种方法要求求解复杂的超越方程，DSP计算时耗费大量的时间。因此本文采用的是工程上应用较广的规则采样法，其效果接近自然采样法同时计算量也小得多。如图2所示，根据三角形等效原理可得624URSINTOT十TCUC4T。1MSINTOT2为三角载波的幅值；TC为载波比；UASINTOT。为正弦调制信号；M是调制比01，M；为调制波角频率。A，B，C三相对称，因此以A相为例，在一个正弦周期内采样N点，则第I个窄脉冲的占空比Q为丁11MSIN3为了消除偶次谐波，选择从A相34周期进行采样。并在变频时使载波和信号波保持同步。为了方便计算，本文中N100，即在每个调制波周期内取样100次。A，B，C三相占空比数学表达式如下IN411IN等5QCMSIN632DSP算法实现TMS320F2812上有EVA和EVB两个事件管理器，它们是数字电机控制应用所使用的主要外设。每个EV都有2个通用定时器，三个全比较单元，死区单元及输出逻辑。每个事件管理器可以产生六路上下互补并带死区的脉冲波形。I系统控制寄存器初始化禁止全局中断I事件管理器初始化；I使能T1下溢中断F启动定时器，开始计数】下溢中断厂YJJ下溢中断子程序1I囤3主程序流程图本文利用的是EVA模块，定时器T1选择连续增减模式，这种模式下，除了第一个计数周期外，定时器计数周期都是2XT1PR个定时器输入时钟周期。计数寄存器T1CNT中的数值变化轨迹是等腰三角形，相当于产生一系列的等腰三角形载波，当比较寄存器T1CMP中的值与计数寄存器的值相等时，对应的外部引脚PWMXX1234，5，6就会发生电平翻转，从而输出一系列的等高方波。由于变流器的上下被控桥臂不能同时导通，否则会由于短路而击穿。因此需要一对不重叠的PWM输出正确地开启和关断。在PWM控制信号中增加死区，使一侧开关闭合与另一侧开关断开有一定的延时，C28X信号处理器提供了死区控制的硬件支持，不需要CPU的干预，可以根据系统的具体要求通过可编程死区控制单元DBTCONA来调整死区时间的大小。三相电压控制量，UJ的改变影响正弦波形的相位、幅值和频率。相位的调节本文是以A相载波的初始相位为参考，B，C依次顺延120。；而幅值的变化主要是通过改变调制比M的值，从图4中断子程序流程图DESK口珊姗M悯J业LL心删岫1RIISB删蕾L姻“HI2TCH22UCH120CH22UASPWM波形B死区设置图5N08F50HZ时的波形而改变正弦波与载波的交点，使脉冲宽度发生变化，从而改变电源电压的大小；频率的改变是通过改变载波周期LP尺的值实现的，如下式7SSCLKTIPR去8DESTINAT1INLFL_。L壮L】_一HL图6；时的波形下转第53页网络通信与控制电气自动化2OI0年第32卷第1期NETWORKCOMMUNICATIONCONTROL件分割成一个个独立的模块，单独加以实现，最后通过API接口把模块组装起来。网络协调器软件框图如图5所示本设计把软件分为三层硬件层、系统服务层和应用层。硬件层实现对硬件的驱动，定义了硬件的寄存器映射，简化系统平台移植。系统服务层建立在LINU实时操作系统上，包括实时内核、通信服务等部分，在这个层次中除了实现操作系统如任务调度、时间管理、消息队列和信号量等内核服务外，还将完成ZIGBEE协议层的实现。应用层建立在以上几层结构之上，由用户根据具体应用的需要定义不同的任务，利用系统服务层提供的接口，实现网络的管理和数据传输等任务。本系统软件平台的构建在考虑具备通用功能的同时，着重考虑了系统的可移植性和可升级性。软件选用LINUX嵌入式实时操作系统，主要用于建立和管理各个模块的任务，完成多任务之问的调度和同步，并为硬件驱动和系统服务程序提供服务。它能够更合理、有效地利用CPU的资源，简化应用软件的设计，并为系统各模块软件设计提供一个可靠性高，实时性好，具备良好可扩展性和可移植性的平台。5结语本系统目前仍是个实验装置，许多问题仍在探讨之中，系统将得到不断优化、完善和进一步实验，有望给出更好的性能，并可以实现产业化。参考文献F1李福进一种低功耗海水淡化装置中国2008200762931P200812一LO2SAMSUNGCORPORATION3C2440AMICROPROCESSORUSERSMANUA1WWWSAI应用程序J【LZIGBEE协议栈J【LLINUX操作系统驱动程序回团回回回回NNNHNNL硬件图5网络协调器软件框图MSUNGCORN200473】SAMSUNGELECTRONICSCO，LTDK9F1208DATASHEETWWWSAMSUNGEORLT20014慕春棣嵌入式系统的构建M】北京清华大学出版社，200428【作者简介】李福进1957一，男，教授，博士，硕士生导师，主要研究方向为控制理论与控制工程、传感技术与智能仪器、高等教育管理；熊伟1980一，男，硕士，主要从事电子技术、信息技术、自动控制、检测与控制技术及智能装置方面的研究。上接第37页卜调制波的周期。一系统工作频率，经锁相环控制寄存器PLLCR5倍频及高速外设时钟寄存器HSPCLK2分频的设置，确定系统工作时钟频率75M。33程序编写综上SPWM产生原理及其算法分析，具体编程思想及部分源程序代码如下。程序主要由主程序和定时器下溢中断子程序组成。主程序是个无限循环结构，主程序的主要工作是系统的初始化，循环结构之前的语句只运行一遍。系统流程图及主程序如下LNITSYSCTRL；初始化DSP内核寄存器DINT；IER0X0000；IFR0X0000；EAIIOW；允许更改保护的寄存器GPIOMUXREGSGPAMUXALL0X00FFEVAPWM16引脚EDIS；INITPIECTRL；初始化PIE控制寄存器LNITPIEVECTTABLE；初始化PIE矢量表EAILOWPIEVECTTABLETIUEINTEVA_T1UFINT3SR；ED1S；IERLM_INT2；开中断2PIECTR1PIEIER2BITINTX61；开下益中断LNITE；EVA寄存器的初始化WHILEFNNXLQN075；为消除偶次偕波，减少谐波角度出发，选择从QQ2PI；A相34周期进行采样Q100；_SINQ1EVAREGSTIPR1MI；计算占空比表达式AN】EVAREGST1PRL2；NN1EVAREGST1CONALJEVAREGST1CONALL10X0040；启动定时器1FOR；中断子程序中主要是根据所采集到的外部信号进行实时计算，通过实时判断比较，更新T1PR，T1CMPR和M的值，其流程图如下所示4实验结果图5A是从TMS320F2812的A组电机控制驱动接口PWM1，2测到的占空比实时变化的波形，此时调制比为08，载波频率为5KHZ，调制波频率为50HZ。变流器上下桥臂的死区设置在图5B中清晰可见，本例中的死区时间为681XS。图6是调制比变为06，载波频率为3KHZ，调制波频率为30HZ时测得的波形。5结束语本文通过改变调制比和定时器时钟周期的值实现了变频调幅的目的。把此驱动信号加在自制3KW变流器裸板上，进行了异步电机的变频调速试验，效果良好。证明了该方法的可行性，为双馈风力发电系统变流器的控制提供了切实有效的解决方案和指导思想。参考文献IJ叶杭冶风力发电机组的控制技术M】北京北京工业出版社，2002【2苏奎峰TMS320X28LXDSP原理及C程序开发【M北京北京航空航天大学出版社，20083】王兆安电力电子技术M北京机械工业出版社，20