雙饋風機控制系統設計

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石家莊風機廠模擬系統的基礎上，將石家莊風機廠模擬囂實驗平臺與取饋發電機實驗平臺予以整合，組成了基于石家莊風機廠模擬器的雙饋風力發電模擬甲臺。
介紹了雙饋M力發電機定子電壓定向矢量控制系統的實現，主要包括雙饋發電機部分的硬件系統的構成、軟件程序的編寫。并在此軟、硬件系統構架的基礎上研制了完整雙饋風力發電模擬系統實驗樣機．進行了較為充分的實驗研究．給出了部分實驗結果，實現了基于石家莊風機廠模擬器的雙饋風力發電系統從理論到實踐的完整研究。雙饋風力發電系統控制主要通過機側變流器加以完成，網側變流器通過380／1 1 0三相變壓器接入電網。
機側變流的控制采用TMS320LF2407DsP處理芯片，TMS320LF2407DSP是美國德州儀器公司推出的一款專為電機控制應用而設計的DSP芯片。在電機控制方面具有以下特點：(1)兩個事件管理器EVA和EVB，分別包括：兩個16位通用定時器、8個1 6位的脈寬調制(PWM)通道、三個捕獲單元、片內光電編碼器接口電路、16通道A／D轉換器；(2)高達40個可單獨編程或復用的I／O引腳(GPIO)，便于控制過程中的邏輯輸入輸出；(3)5個外部中斷，適用于功率部件的驅動保護。
下面分別對DSP2406系統的外圍電路與采樣電路設計加以介紹。1)DSP外圍電路設計DSP的工作指令都需要一定的時間，DSP指令工作時間主要由所消耗的時鐘周期的多少來決定。DSP是通過時鐘模塊為整個器件提供各種時鐘頻率的。時鐘模塊產生3個時鐘信號：CPU時鐘(CPUCLK)、系統時鐘(SYSCLK)和看門狗時鐘(WDCLK)。本文的DSP芯片采用外部時鐘，即用一片lOM的晶振向DSP提供外部時鐘頻率。DSP芯片可通過軟件設置倍頻系數，從而選擇不同的工作頻率。
本系統將工作頻率設置為40MHz，即每個時鐘周期為25ns。而外部晶振3：3V供電，輸出直接接引腳XTALl／CLKIN，引腳XTAL2懸空。而DSP芯片工作電壓為3．3V，而外圍的開關電源電壓為5V，在此采用TI公司的電源轉換芯片TPS7333為DSP提供3．3V的工作電壓。2)DSP采樣電路設計為了實現對整個系統的控制，需要對一些電氣參量進行隔離、降壓、采樣，使得DSP可以對這些電氣參量進行計算、控制。電壓和電流的采樣主要是通過電壓、電流傳感器來實現的。結合系統設計的功率參數和負載電壓額定值，選擇LEM公司的LV28．P電壓傳感器作為交流電壓和直流電壓檢測器件，交流電流檢測器件選擇LEM公司的LA58．P電流傳感器。
由于電壓和電流傳感器的輸出均是電流信號，需要選擇合適的檢測電阻將傳感器輸出的電流信號轉換成電壓信號。此為，還需對采樣電路進行定標，使得傳感器輸出的信號經過檢測電阻后電壓范圍在0"3．3V之間，并且要留有一定的裕量，此外還得保證采樣量在傳感器線性區域附近，保證傳感器檢測到的信號能夠完整、準確地送至fJDSP A／D檢測口。本文的采樣電路由運算放大器及濾波電阻電容等構成。
其中，在運放的輸入側和輸出側均有濾波環節，并且輸出側還采用了穩壓二極管組成的限幅電路，以確保送至tJDSP A／D口的電壓信號不超過3．3V，達到保護DSP的目的。此外，在采樣電路的基礎上還增加了由運算放大器構成的比較電路，其目的是為主電路提供硬件保護，在過壓和過流的情況下向DSP發出保護信號。a．交流電流采樣電路的設計雙饋電機的電流經過電流型霍爾傳感器LA58．P接入控制電路。交流電流采樣電路是以運算放大器LM324為主的比例放大調理電路對地電阻R2將霍爾電流傳感器LA58一P輸出的電流信號轉化為電壓信號，運算放大器將此電壓信號，經過放大調理電路變成DSP可接受的正弦電壓信號。而電路的比例系數可根據實際情況通過調節電位器RPl的大小來得到，二極管電壓輸出限幅保護作用。交流電壓采樣電路，它將LV28．P霍爾電壓傳感器輸出的電壓信號經過比例放大調理電路后送入DSP采樣通道。并且電壓過零點捕獲電路可以在信號過零點時，經過零比較器LM324后再經過施密特反向器74HCl4，得到一定寬度的脈沖信號送入DSP的捕獲端口，從而實驗控制器對交流電壓過零點的捕獲。
雙饋電機機側變流器控制采用電網電壓的前饋時需要用到直流側電壓的檢測量，并且為了系統的安全運行，電容電壓過、欠壓保護也要用到直流電壓的檢測量。為了對直流電壓進行測量，本實驗使用LEM公司的LV28．P電壓傳感器檢測電網電壓。