摘 要： 針對目前離網(wǎng)型永磁同步發(fā)電機輸出電壓不穩(wěn)定及難以調(diào)節(jié)的問題,，先將輸出電壓整流成直流電壓，再將直流電壓逆變?yōu)榻涣麟妷狠敵?。逆變電路采?a class="innerlink" href="http://forexkbc.com/tags/SPWM" title="SPWM" target="_blank">SPWM算法,，并以DSP作為控制核心。經(jīng)過整流,、逆變后,，發(fā)電機的輸出電壓穩(wěn)定,，并且能對輸出電壓方便地進行調(diào)節(jié)。
關(guān)鍵詞： 同步發(fā)電機,；電壓調(diào)節(jié),；SPWM；DSP
永磁同步電機具有良好的性能優(yōu)勢以及廣闊的發(fā)展前景,，但它也并非完美無缺,，依然存在許多問題。這些問題得不到解決將會阻礙永磁同步電機的發(fā)展,。電壓調(diào)整率是發(fā)電機最重要的性能指標之一,，其數(shù)值完全由發(fā)電機本身的固有特性所決定。發(fā)電機接上負載后,，由于內(nèi)阻抗壓降及電樞反應(yīng)產(chǎn)生的去磁效果,，輸出電壓會降低。傳統(tǒng)電機可以通過增加勵磁電流加強磁場來調(diào)節(jié),，但是永磁電機的主磁場由永磁體提供,，無法調(diào)節(jié)，使得永磁發(fā)電機的輸出電壓難以控制,，致使限制了它的應(yīng)用范圍,。電力電子技術(shù)是近年來稀土永磁同步發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)領(lǐng)域非常活躍的研究方向之一,。電力電子技術(shù)作為弱電與強電聯(lián)系的紐帶,，能為電功率流動的控制及電能形態(tài)改變提供有力幫助。本文利用電力電子技術(shù)設(shè)計了一種永磁同步發(fā)電機的調(diào)壓方案,。該方案設(shè)備簡單,，不改變電機本體，且調(diào)壓效果較好,，具有較高實用性和經(jīng)濟性,。
1 整體方案
本文利用電力電子技術(shù)中的交-直-交變換原理，采用TI公司的TMS320F2812作為主控芯片,，將發(fā)電機輸出的交流電經(jīng)過整流逆變之后,，可將永磁發(fā)電機輸出電壓穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，而且可以根據(jù)實際負載需要對穩(wěn)定的電壓輸出值進行調(diào)節(jié),。系統(tǒng)的控制框圖如圖1所示,。
2 硬件設(shè)計
電源部分：系統(tǒng)的正常工作首先需要有穩(wěn)定可靠的電源。電路中共需要3路電源,，分別為+15 V,、模擬+5 V和數(shù)字+5 V。其中15 V電壓為IGBT驅(qū)動電路供電，5 V數(shù)字電源為系統(tǒng)供電,，5 V模擬電源為AD采樣等電路供電,。由于模擬電源需要較高的精度，所以采用兩級穩(wěn)壓,，先用78L06穩(wěn)壓得到+6 V,，再用高精度,、高線性度的TL431穩(wěn)壓得到紋波系數(shù)小的穩(wěn)定的+5 V模擬電源,。
IGBT模塊選用英飛凌的FS-30R06W1E3,。FS-30R06-W1E3是一款高性能、集成的H橋IGBT模塊,，其內(nèi)部原理如圖2所示,，本設(shè)計只需用到其中的一個H橋即可。該IGBT可耐壓650 V,，工作溫度為80 ℃時工作電流可達30 A,。FS-30R06W1E3內(nèi)部集成NTC熱敏傳感器供外部設(shè)備對其溫度監(jiān)控。DSP可依據(jù)圖3熱敏電阻阻值與溫度的關(guān)系曲線圖通過查表法采集IGBT溫度,，當溫度過高時減小IGBT的輸出功率或關(guān)閉IGBT來實現(xiàn)熱保護,。
IGBT驅(qū)動選用英飛凌公司的2ED020I06-FI芯片,。該芯片可工作于母線電壓高達650 V的電路中,，驅(qū)動電流最大可達+1 A/-2 A，工作電壓14 V~18 V,。2ED020I06-FI的控制電平可兼容3.3 V的CMOS電平和5 V的TTL電平,。2ED020I06-FI驅(qū)動芯片是FS-30R06W1E3配套的驅(qū)動模塊。2ED020I06-FI內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示,。
利用DSP事件管理（EV）中的全比較單元,，可以方便地產(chǎn)生6路帶有可編程死區(qū)和輸出極性的PWM波。載波的頻率（開關(guān)頻率）由定時器的定時周期和計數(shù)模式?jīng)Q定[4],。
本文設(shè)計了一個離網(wǎng)型永磁同步發(fā)電機輸出電壓調(diào)節(jié)器,。采用電力電子技術(shù)中的交-直-交變換技術(shù)并結(jié)合TMS320F2812作為控制芯片，能夠改善發(fā)電機輸出電壓不穩(wěn)定的缺點,，并且可以對輸出電壓進行調(diào)節(jié),。
參考文獻
[1] 王兆安，劉進軍.電力電子技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社,，2009.
[2] 李愛文,，張承慧.現(xiàn)代逆變技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：科學出版社，2004.
[3] 王巖.DSP及其應(yīng)用實踐[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社,，2010.
[4] 蘇奎峰,，呂強，耿慶鋒,，等.TMS320F2812原理與開發(fā)[M].北京：電子工業(yè)出版社,，2005.