靜止無(wú)功發(fā)生器硬件電路設(shè)計(jì)論文

時(shí)間:2022-05-18 10:35:35

導(dǎo)語(yǔ):靜止無(wú)功發(fā)生器硬件電路設(shè)計(jì)論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳,不代表本站觀點(diǎn),若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師,歡迎參考。

靜止無(wú)功發(fā)生器硬件電路設(shè)計(jì)論文

一、靜止無(wú)功發(fā)生器的工作原理與基本結(jié)構(gòu)

靜止無(wú)功發(fā)生器硬件電路主要包括:整流電路、逆變電路、智能功率模塊IPM的驅(qū)動(dòng)電路、過(guò)零檢測(cè)電路,電流調(diào)理電路,鎖相環(huán)電路。逆變電路采用了IPM,該芯片內(nèi)含驅(qū)動(dòng)電路,報(bào)警電路等獨(dú)特結(jié)構(gòu),一方面提高了系統(tǒng)的可靠性;另一方面也避免了保護(hù)電路的另外設(shè)計(jì),簡(jiǎn)化了硬件裝置的設(shè)計(jì)。主電路主要由整流部分和逆變部分組成。整流部分通過(guò)三相不可控整流橋?qū)⑷嘟涣麟妷恨D(zhuǎn)換為三相直流電壓,在經(jīng)過(guò)電容濾波后得到穩(wěn)定的直流電壓。逆變部分采用SPWM控制技術(shù)來(lái)控制IPM內(nèi)部IGBT的開斷從而獲得所需的補(bǔ)償電流。將整流輸出的直流電逆變轉(zhuǎn)化為交流電回饋到電網(wǎng)。IPM內(nèi)含保護(hù)電路,當(dāng)發(fā)生故障時(shí),IPM的自保能力使得IGBT的損壞率較低,提高了系統(tǒng)的可靠性。

二、SVG各硬件電路組成

(一)整流電路。整流電路采用三相不可控整流橋,輸出的三相直流電通過(guò)電容穩(wěn)壓、濾波獲得穩(wěn)定的直流電壓。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn),直流側(cè)電容取用4個(gè)2200μF/450V的電解電容,兩并兩串接進(jìn)電路。電路組成如圖2所示。為了避免大電流燒壞整流裝置,電容需要通過(guò)一個(gè)充電電阻對(duì)不可控整流橋的輸出端進(jìn)行充電,直到充滿在直接接到不可控整流橋的輸出端。另外,為避免故障發(fā)生,在不使用整流電路時(shí)要對(duì)濾波電容進(jìn)行放電。根據(jù)計(jì)算的電壓、電流,選用二極管整流模塊6RI30G-160G-120即(30A,1200V)。

(二)IPM及其外圍驅(qū)動(dòng)電路。通過(guò)計(jì)算智能功率模塊(IPM)參數(shù),選用型號(hào)為PM25CLA120的IPM(25A,1200V),內(nèi)部有IGBT,內(nèi)含驅(qū)動(dòng)電路。通過(guò)資料得知IPM驅(qū)動(dòng)電路的控制電源電壓范圍為13.5V~16.5V,本文選用4路隔離的l5V直流電源。利用DSP發(fā)出PWM信號(hào)經(jīng)光耦器件隔離后作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)IPM進(jìn)行控制。

(三)電流調(diào)理電路。該電路可將18A的電網(wǎng)電流相量轉(zhuǎn)換成0~3Vpp的電壓信號(hào)并實(shí)現(xiàn)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)功能。該電路與電壓調(diào)理電路的組成基本一致,不同之處在于互感器TVA1421-01用作電流互感器,采樣電阻取59Ω。若一次側(cè)電流為18A,二次側(cè)輸出(-0.5~+0.5)V的正弦波;經(jīng)放大電路,輸出電壓(-1.5~+1.5)V的正弦波;最后經(jīng)過(guò)加法電路輸出(0V~3.00V)的電壓信號(hào)。同時(shí)大于50Hz的正弦信號(hào)被濾除。過(guò)零比較電路在正弦波的過(guò)零時(shí)刻輸出下降沿跳變。

(四)鎖相環(huán)電路。本文采用了由TI公司生產(chǎn)的CD7H4C4046型鎖相環(huán)芯片對(duì)電網(wǎng)頻率進(jìn)行跟蹤,避免了利用固定頻率采樣時(shí)產(chǎn)生的誤差。本系統(tǒng)中,鎖相環(huán)的輸出信號(hào)有兩大作用:一是作為ADC模塊的轉(zhuǎn)換觸發(fā)信號(hào);二是作為事件管理器A(EVA)的時(shí)鐘輸入信號(hào)。通過(guò)鎖相環(huán)電路使其產(chǎn)生跟隨電網(wǎng)頻率變化的SP-WM波,從而精確控制后級(jí)逆變器。

三、結(jié)語(yǔ)

本文論述了靜止無(wú)功發(fā)生器的基本原理,實(shí)現(xiàn)了SVG的硬件電路設(shè)計(jì),主要包括:逆變電路、整流電路的設(shè)計(jì)及儲(chǔ)能電容的選擇、電流調(diào)理電路、鎖相環(huán)電路、IPM及其外圍驅(qū)動(dòng)電路,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,各級(jí)電路的輸出符合實(shí)驗(yàn)要求。

作者:崔瑋瑋韋鈺陳宇晨王凱劉昱彤單位:上海工程技術(shù)大學(xué)