电力电子课程设计报告

电力电子课程设计报告

采用双PWM控制的风力发电并网变流器

时间：2011年6月

目录

摘要 .................................................................................................................................................. 3

第0章 绪论 ............................................................................................................................... 4

0.1. 课程设计要求 ............................................................................................................... 4

0.2. 风力发电并网系统简介 ............................................................................................... 4

0.3. 课程设计流程 ............................................................................................................... 5

第1章 主电路选型 ................................................................................................................... 6

1.1 整流电路选型 ............................................................................................................... 7

1.2 后级变换电路选型 ....................................................................................................... 8

第2章 主电路有源器件参数计算 ......................................................................................... 11

2.1 主电路开关器件选择 ................................................................................................. 11

2.1.1 智能功率模块 MIG50Q201H 简介 ................................................................. 11

第3章 主电路无源器件参数计算 ......................................................................................... 14

3.1 直流电压的确定 ......................................................................................................... 14

3.2 交流侧电感的选择 ..................................................................................................... 14

3.3 直流侧稳压电容选择 ................................................................................................. 15

第4章 有源电路的驱动、保护原理设计 ............................................................................. 16

4.1 有源IPM驱动电路设计 ............................................................................................ 16

4.2 IPM 驱动电路设计 .................................................................................................... 18

4.3 保护电路设计 ............................................................................................................. 19

第5章 控制、检测电路原理设计 ......................................................................................... 21

5.1 控制电路设计 ............................................................................................................. 21

5.1.1 基于 TMS320F2812 控制电路的设计 .......................................................... 21

5.1.2 TMS320F2812 的主要特点 ............................................................................ 22

5.1.3 基于 TMS320F2812 的控制电路板的设计 .................................................. 23

5.2 信号检测电路设计 ..................................................................................................... 25

5.2.1 电网电压相位过零点检测电路 ..................................................................... 25

5.2.2 直流母线电压检测 ......................................................................................... 26

5.2.3 电流检测电路 ................................................................................................. 28

第6章 散热设计 ..................................................................................................................... 30

6.1 散热基础设计 ............................................................................................................. 30

6.2 IGBT散热计算 ............................................................................................................ 32

第7章 仿真 ............................................................................................................................. 33

7.1 设计技术参数及要求 ................................................................................................. 33

7.2 系统仿真设计 ............................................................................................................. 33

7.3 仿真结果 ..................................................................................................................... 34

第8章 参考文献 ..................................................................................................................... 37

摘要

随着全球能源危机和环境污染的日益严重，风能和太阳能作为当前最理想的绿色能源越来越受到各国的重视。但是由于风力发电的波动性和分散性，如果直接并入电网会对电网产生冲击，所以必须使风力发电的输出电压稳定在一定的电压和频率值之后才能并入电网，实现柔性并网。解决这一问题的核心就是风力发电并网变流器。

在本次课程设计中，我们组设计了双PWM脉宽调制技术控制的并网变流器。本文针对风力发电并网变流器的原理，设计了对整流和逆变部分的PWM+PWM电路拓扑结构，分析了前级全桥整流电路和后级全桥逆变电路的工作原理，计算了主电路各无源器件和有源器件的参数并进行选型。对于有源器件设计了驱动电路使其能够正确工作。

根据系统的总体控制方案，采用DSP作为主控制芯片，设计了基于TMS320F2812的双PWM控制变换器硬件控制系统。给出了控制框图及硬件资源的分配和常用的控制策略，设计了信号检测电路并分析了保护和散热原理。最后对设计的系统进行仿真。