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1、 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。第 10 卷第 6 期 2007 年 6 月POWER SUPPLY TECHNOLOGIES AND APPLICATIONSVol.10 No.6 June 2007风能原太阳能双峰值检测 IGBT 逆变器的 研究与设计刘 畅 1， 张庆范 1， 胡顺全 2（2.山东新风光电子科技发展有限公司， 山东 济宁 272500） 摘 无污染的绿色再生资源的利用， 目前已成为开 要： 利用风能、 太阳能发电是对两种最为理想、 发研究的一项重大课题。 而如何解决好风能、太阳能互补系统中的效率 题是解决 课题的 。

2、风机 电 太阳能 电 与逆变电 的 ，在 理器的 下， 双峰值检测 ， 系统的优 。 一种新的 ： 风能 太阳能 风光互补系统 双峰值检测 逆变器 （1.山东大 科 与 ， 山东 济 250061）Research and Design for Wind-Solar Power IGBT Converter Based on a New Method of Double Peak Value Detecting(1. School of Control Science and Engineering, Shandong University, (2. Shandong Xinfengguang

3、 Electric Technology Develops Co.Ltd.,Abstract: The wind-force and solar-energy, a green reborn resource free fromthe pollution, is the most ideal to generateLIU Chang1,ZHANG Qing-fan1,HU Shun-quan2Jinan Shandong 250061,China)Jining Shandong 272500,China)electricity. Now, this is already an importan

4、t project for us to develop andstudy. But how to improve the efficiency in of wind generator charge and solar charge with the control of microprocessor is dissertated, and a new method of double peak value detecting realizing the optimization of system control is introduced. Keywords: wind power; so

5、lar power; wind-solar combined power system;double peak value detecting; converter using wind-force and solar-energy complementary system is the key to the project The converter system in the combine中： TM46文currency1： A文“： 0219-2713 （2007） 06-0050-05 在研究与的 题。利用绿色可再生资源是一 风能、 太阳能是fifl不 的 好的 ， 绿色可再生资源。

6、 风光互补发电系统是一种 太阳能 风能 为电能的。太阳能与风能在” 有 的互补 ，可补一能源发电 成的不的， 风光互补发电系统在资源 无污染， 无 有最佳的 ， 优是，0电 ， 生 的不 ， 已 成为 生 中不可 的 源， 资源 的 对电的 。 与 ， 不 大。如何解决 与资源 不 fl”的 ，成为 一 期 2007-04-02 50PDF 文件 用 “pdfFactory“ 用 本 建 绎 技术 风能原太阳能双峰值检测 IGBT 逆变器的研究与设计 而逆变器又是风光互补发电 噪音， 不产生废弃物。 系统的 设备，接 系到供电质量 系统运 行的可靠 。 这样， 采用什么样的 能 逆变器 发 的

7、交流电给负载供电，是要解决的首要 题。 本文从系统的 际 发，一种新的逆变 双峰值检测 ，能较好 逆 器 变器流母线端电 的, 系统供电质量， 对边远区 供电紧张城市用户用有大帮助。2逆变器 式-双峰值检测 逆变器的 构如 2 所示。对于整套系统 说， 逆变器流端母线电 , 系统 供电质量是系统 的首要任务。双峰值检测 端电 U2 的范围 U2min-U2max， 从而确风 发电机 fi值 U1min 太阳能蓄电池电 U3 的最大峰，值fi 确逆变器流母线 即根据负载电 U4 的 要，三相线电 U1 的最大峰值fi值 U1max 与最小峰值 值 U3max 与最小峰值fi值 U3min，这样根

8、据 U1 U3 进 的双峰值 对风电系统 光电系统进行 ， 而达到对逆变器母线端电 进行最优 的目的。 2.1 风机 电 被 对象是三相桥式整流电 ， 构框如1系统组成 作原理整套发电系统主要是由风电系统、 光电系统、柴油机后备发电系统、 逆变器系统、 系统五大 部组成2， 1 为系统 构框。 2 所示。风机选用变桨距风 发电机或调叶面 械式 构限 风机的速 4， 可在 3耀10 级风达风 发电机，这种风 发电机通过风电机组的机 到输 。系统再入 CVT （Constant Voltage简 为 ，即可达到风 发电机的电 对 风 输 ， 风 发电机输 的冲击， 发电机系统 作的可靠 起到好的作

9、用。1 系统 构框Tracking） 式的 MPPT 功率跟踪器1， 即把 MPPT 风电系统是利用风 发电机组， 风能换 成电能，后通过 器对逆变器流端 电的 一套系统。风机可采用专门设计的变桨距风 发 电机或调叶面风 发电机4。 风电系统的优是系 统 发电量大， 系统价低， 运行维护成本低 光电系统是利用光电池板， 太 是可靠 较差。 阳能换成电能，储存在太阳能蓄电池中， 再通过 器对逆变器流端 电的一套系统。该系统 是系统 的特是可靠， 运行维护成本低 柴油机发电系统是在风-光发电系统 价 。 故障或是供电不足的后备系统，目前已 趋于 利用风-光互补发电且 完善， 本文不再讲。 因 ，

10、柴油机作为后备系统， 是最佳风电为主， 可选用目前功能 案。 元是整套系统的大脑， 大的 DSP 系列。 逆变器设计为PWM 触发， 向 率换器件 IGBT， 确保逆变器系统正 作。 IGBT 逆变器， 采用目前成 的大功率电 电子功，电 器 1 检测三相风 发电机的 线电 U1 小于 U1min ， 大的 ， 风电系 到 U1 大 统， 光电系统对流母线端 电， U1 大于 U1max ， 载电 ，到 U2 小于 于 U1min 再 风电系统， 光电系统。 线电 线电 U1， 把电 据值 入 DSP 理器。 风速达到 风速，风电系统进入发电U2min 再 载电 ， ，如 U1 在 U1min

11、 U1max fl”， 风电系统对逆变器流母线端 对逆变器流母线端 电。 2.2 光 电 被 对象是太阳能光 电池 电系统， 构 光电系统 电 如 U1 不在 U1minU1max fl”，框如 2 所示。 有 ， 太阳能电池板 光 储存在太阳能蓄 能， 后 为电能输 流电， 电池fl中， 再通过电 中 IGBT 的通 ， 对逆 变器流母线端的 电。 在光电换过 中， 通过 变开 的 冲 ， 可 DC/DC 变换器51PDF 文件 用 “pdfFactory“ 用 本 建 第 10 卷第 6 期 2007 年 6 月POWER SUPPLY TECHNOLOGIES AND APPLICATI

12、ONSVol.10 No.6 June 200723逆变器 给太阳能蓄电池 电的电流，保 蓄电池电 的 ， 确保对逆变器流端的 供电 。光 电池的 V -I 输 特 与 电池板 有 ， 为 太阳电池的发电效率，在系统中入一 即 于 CVT式的 太阳能电池峰值功率跟踪器， MPPT 跟踪器，这简 成 CVT 式的 MPPT 。 电 器 3 检测太阳能蓄电池电 可 输 端电 值 U4， 即 产生电 低， U1、 2、 3 的峰值即可。电流 器 2 检 U U 测输 端电流， 检测 过电流或冲击电流， 可 ， 电 入交流保 进行 保护。2.4 （1） 柴油机后备发电系统 风电系统 光 电系统不能足

13、电要 ， 。 存储的太阳能 如， 风机发电电 达不到电 ， 用 ， 可 柴油机发电， 一边向负载端发电一 边向逆变器流母线端 电， currency1 。 （2） 有源“ 器 进行风-光-柴发电 换， 有一的冲击电 。 电 输 端 入有 源“ 器可好 电 fi ， 电fl 电 输 质量。 电流接触器进行 保护。为 负载端测输 端电 值 U4， 输 端电 因负载大而逆变器 电， 通过光电系统电 中 IGBT 的通 IGBT 开 蓄电池电 U3 的值 U2 的值大， 逆变器 光 电池对 电 U1 不能足逆变器要 ，U3， 把电 据值 入 DSP 理器。 风电系统线， 保 逆变器流端电 U2 的大小

14、， 一设 。 2.3逆变器是发电的 ，接决发电质 所采用 量， 是最” 故障的部， 的 器 保护器件较。逆变器流端的电U1 U3 的值 决逆变器 电 式。采用 通而产生桥的电流通，电 入流保 进行保护。 入电流 器 1 检测逆变 逆变端电 器 4 检 电流， 冲击电流。52器 2 检测母线端电 U2，如前面所 33.1系统运行 对 理器的要 （ 2） 从 可看 整套电 向桥式 IGBT 触发 式进行逆变，为 IGBT用 电 、 电流 器， 所整 系统是 于 据采的全能 系统， 要 不” 进行 据采。而且要的中 PDF 文件 用 “pdfFactory“ 用 本 建 绎 技术 风能原太阳能双峰值

15、检测 IGBT 逆变器的研究与设计 特要 。因 ，本系统采用运功能大， 运 理 IGBT 的 PWM 触发对 理器有 流保 值 10.1A 电流 器 1 值 1 mH。 利用 Matlab 件， 对风电系统 光电系 式 值 U3c=218V 交流保 值 9.1 A 电流 器 2 值 I1=7.2 A， 电 值 L= I1=8.0 A，可足整 系统要 。 3.2 系统 流 理器。采用 TI 公司的 TMS320C2000 系列即速 ， 可产生 PWM 的 DSP 作为统在电流 进行 CVT 的 MPPT ， 如 4 5 所示。光电系统 ， 发电。如： ， 先检测风电系统 柴油机后备系统是 ，再

16、光电系统。 这种 的最大优是 ） 光电系统、 逆变器流母线端， 对风电系统、 进行双峰值电 检测，最大限 保 逆变器 供电电 的， 是一种新的 。源 风电 电 如 3 所示。 的 流 ， （ ： 发电于双峰值检测 的原理，可 整套系统5光 电池 电 由 电 可看 ： 采用 式后， 风电的 电电流 较小，而光电的 电电流小，这样风电系统 光电系统输 电 即可在一范围 ，不成大的电3 系统 流 流冲击，而 成的fi 可利用输 端的“ 双峰值 器 ，这说 这种新 检测 的可行 。4fi值与系统 fi值为 220 V/50 Hz， 到电 中电 、 电 电 峰值 U2min=205 V， 2max=21

17、0 V 三相风 发电 U 机 线 电 峰 值 U1min =155 V， 1max =161 V， U CVT 的 MPPT 式 值 U1c=158 V 太阳能蓄电池 流电 峰值 U3min=215 V， 3max=221 V， U CVT 的 MPPT 设为： 最大输 功率 2 kW 逆变器流母线端 能量 ，所整套系统的 fi值可发电的设计主要是 对远山区 一输 端电 U4 的 用户 供电紧张城市用户。5整套发电系统运用计机 技术，新 双峰值检测 为 ，把风电 柴油机发电系统有机 在 系统、 光电系统、柴 一起， 风能发电为主， 光能发电为， 油机发电作为后备的完善发电 ，有过电流 过电 的

18、完善保护功能，能向 用负载 供不 ” 供电，可解决边远区 供电紧张城市用户53PDF 文件 用 “pdfFactory“ 用 本 建 第 10 卷第 6 期 2007 年 6 月POWER SUPPLY TECHNOLOGIES AND APPLICATIONS 作简 Vol.10 No.6 June 2007在 际用中， 本文中一系 用电 的 题。 统 供 ，可根据不用户设计最佳 用 。文 1 Jia Yaoqin, Yang Zhongqing, Cao Binggang. A New电 电子与电 刘畅 （1981-） ， ， ， 专： ， 主要研究 向为电 电子技术 用。 张庆范 （19

19、49-） ， ， 生 ， ， 山东大 科 与 电 电子专 术 ， 电 电子与电 研究所所，主要研究 向为电 电子技术 用、 全科 技术。 器。 变 胡顺全 （1976-） ， ， ， 主要研究 向为 DSP，Maximum Power Point Tracking Control Scheme for Wind Generation A. Proceedings of International Conference on Power System Technology C. Science and Technology Press, 2002, 144-148.2 Tomas Markvar

20、t.3 . 太阳能光 发电系统 M. ： 4叶杭冶. 风 发电机组的 技术M. ： 机械 社, 2002. 大 社, 2001.Energy SystemJ. Solar Energy, 1996, 57(4): 277-281.Sizing of Hybrid Photovoltaic-Wind课题背景 山东新风光电子科技发展有限公司生产大功率变 器 逆变器为主， 是一 有竞争 、资本雄厚的 代 企。笔在 公司做课题研究， 与风能-太阳能 IGBT 逆变器的研发 作， 一种新的 双峰 值检测 ， 到 该公司 胡顺全 张庆范 的大 帮助与支持。德州仪器 对通 与计用推 新一代 字电源系统 器进

21、 Digital Power 器 UCD9240 全新插入式模块，TM（TI） 前， 德州仪器 公司宣布推 第三代 Fusion还能让用户根据 作件优 响， 在负载范围 足可接受的瞬 响要 。 插入式电源模块 为 式电源模块， UCD9K 系列 器 的可 ， 从而 进一 步简 DC/DC 换器 设 计 。PTD08A010W 与 PTD08A020W 10A 与 20A 模块成 器、 FET 与 TI 的 UCD7230 驱器，还支持电流检测功能与成 保 护功能， 从而能够在确保电源 作的保护系统。 可 的设计 简 字电源设计 作 设体准， 监 电源系统， 免费的设 作， 能 、 计 能够 各

22、种 UCD9K Fusion Digital Power 器 作， 更 供 监 、 建模与 功能， 便对电源系统 进行 字 理。 不 壮大的 字电源产品系列 用的可视开发 境中 系统能与 能 电源系统 UCD7K 器 电源驱器到 于 DSP 的全面可“ 能 TMS320F28x 器， 字电源解决 案 对种 TI 用领进行 优 ，从负载到 功率 AC/DC 换器 等无所不包。 供货currency1 该 器 件采 用 64 脚 QFN 封 。 PTD08A010W 与 TI 的 UCD9240 电源系统 器 已开始 供样， 的 字 。 从 Fusion Digital Power 系 列 的 U

23、CD9K 与 TI 供种繁的 字电源 IC 产品，便在简 TI 的可 设计 设计 员无 任何“ 新 器系列 ， 还推 两款新 插入 TI一步升级 电源系统 理的能 。这种全 且 功能丰富的电源 理产品， 对达 4 独立 字 用电效率 30%。 还 轻负载件下 8 种相位的 字 理， 如 ， Sun Microsystems 为代表的领先电 与服务 器设备供商正不 寻 理种电源相位的新 ， 对系统变 迅速做 反。TI 的 UCD9240 系列成电 可速 源系统 器有最 密 与 色的 能特 ， 系统所 。 用于负载系统的 字电源驱器 采用 250 ps 辨率的 字 调 （PWM） 技术， 可通 T

24、I 的四通道输 相位 UCD9240 电源系统 器（GUI） 过 用户接口 进行全面 ， 对 DC/DC 负载与 理。GUI 功能 设计 电源换进行监测、 电流阈值与响、 、 限、 排 员能够对电源电 、 序、 跟踪、 相位 理、 响、 风扇 它众 功能进行全面的能 理。 支持 达 2 MHz 的开 率。该 器 字 ，TMUCD9240 采用 Fusion Digital Power 设，可 全正 作的最小电源电流仅为 40 mA， 支持 达 100 相位 理功能 PMBus 接口令， 可 电源的 、 理功能。能在负载范围 效 作。相位 理功能 用户仅打UCD9240 器支持独特的相位 理功能， 电源开为负载供电对的电源相位且 电源相位， 从而确保电源相位与负载供电相位对。 ，UCD9240 54产品都 于 2007 年第四季 投入量产。 所有 PTD08A020W 10A 与 20A 模块 已 供样。PDF 文件 用 “pdfFactory“ 用 本 建 1