控制的风力发电并网变流器电力电子课程设计报告

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1、电力电子课程设计上海交通大学电气工程与自动化专业电力电子课程设计报告课程设计题目采用双PWM控制的风力发电并网变流器第31页电力电子课程设计上海交通大学电气工程与自动化专业目录第1章前言51.1课程设计题目要求51.2课程设计要求51.3变流器硬件总体框架图6第2章主电路选型72.1双PWM脉宽调制72.2整流电路选型82.3逆变电路选型92.4输出滤波器的设计10第3章主电路无源器件参数计算103.1直流电压的确定103.2交流侧电感的选择113.3直流侧稳压电容选择113.4输出滤波器电感电容的参数设计

2、11第4章主电路有源器件参数计算124.1主电路开关器件选择124.1.1智能功率模块MIG100Q201H简介134.1.2IPM保护功能介绍14第5章有源电路的驱动、保护原理设计165.1M57959L构成的IPM驱动电路设计165.2PWM波形的输出电路设计175.3M57959L驱动电源电路设计185.4控制电路辅助电源电路设计205.5M57959L过流保护电路设计21第6章控制、检测电路原理设计216.1控制电路设计216.1.1基于TMS320F2812控制电路的设计216.1.2TMS320

3、F2812的主要特点226.1.3基于TMS320F2812的控制电路板的设计226.2信号检测电路设计226.2.1电网电压相位过零点检测电路236.2.2直流母线电压检测236.2.3电流检测电路23第7章散热设计247.1散热基础设计247.2IGBT散热计算24第8章仿真248.1设计技术参数及要求248.2系统仿真设计258.3仿真结果25第9章参考文献28第31页电力电子课程设计上海交通大学电气工程与自动化专业摘要：化石燃料发电在燃烧过程中会产生大量的二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物等气体，污染大气

4、，促使地球变暖，产生酸雨等，造成全球范围性的环境污染。风能则不然，它本身不含任何污染物，是一种清洁原料，在风电生产过程中也不产生任何污染物，而且风力资源的分布又遍及世界各地，是一种可再生能源。目前，由于风力发电技术的日趋成熟以及环保方面越来越严格的要求，不少国家和地区已在巧妙地运用风力资源，但我们知道直接从风力发电机发出来的电质量不高，如果直接并网，可能会造成电网整个用电质量的降低，更有甚者，会造成电力系统的崩溃，电力设备的损坏，所以在并网之前必须先对风力发电机发出的电进行整流逆变，改善电能质量，然后再实行

5、并网操作，向电网输送电能。基于上述问题，本次课程设计中，我们组设计了以双PWM控制方式为主的风力发电并网变流器。根据选题要求，我们选择输入电压为三相交流线电压380V（30Hz）,输出电压为三相交流380V（50Hz）。基于整流、逆变原理，我们设计出整流和逆变于一体的双PWM电路主拓扑结构，并对主电路中无源器件和有源器件进行选型，以符合整个变流器的要求。基于DSP作为主控制芯片，我们组设计报告中采用TI公司生产的TMS320LF2407主控制系统，并设计了以M57959L为主的对功率器件IGBT的驱动电路，

6、为了完善整个系统，还分别设计相应的测量电路、保护电路以及散热计算，最后运用Matlab中Simulink进行系统的仿真。关键词：风力发电，双PWM控制，整流逆变，元件选型，检测电路，保护电路，DSP芯片控制，TMS320LF2407，M57959L，散热原理第31页电力电子课程设计上海交通大学电气工程与自动化专业第1章前言1.1课程设计题目要求风力发电并网变流器采用交-直-交双PWM控制方式技术要求：①输入电压：三相交流线电压380V（+/-15%）频率30Hz②输出电压：三相交流线电压380V，频率50H

7、z③最大输出电流：100A④工作温度：0—50℃⑤谐波THD<5%1.2课程设计要求所要做的主要工作如下：①主电路选型：a)整流电路选型b)逆变电路选型②主电路无源器件参数的计算：要求无源器件的具体型号及设计参数，根据工作条件考虑各项电气参数，要求有设计依据。③主电路有源器件参数的计算：要求无源器件的设计参数，选用型号等，要求有设计依据。④有源电路的驱动、保护原理设计：要求根据选用的有源器件设计驱动电路，给出设计原理图。⑤控制、检测与保护电路原理设计：要求有原理图，可以用Protel，ORCAD等软件完成。

8、⑥散热设计：要求有大致计算过程，选型依据。⑦仿真：利用Protel,ORCAD中的PSpice或者Matlab/Simulink仿真软件分析电路的工作过程。第31页电力电子课程设计上海交通大学电气工程与自动化专业1.1变流器硬件总体框架图基于整个系统各个模块的关系，信号的流向，控制系统的走向，从而得出变流器整体框架结构图，如图1.3.1。整个逆变系统由EMI滤波器、IPM、直流滤波、传感器电路、驱动电路、检测电路