近年來，隨著經濟和社會的迅速發展，我國的能源供需缺口不斷擴大，能源供應緊張。不僅如此，我國面臨能源和環境的雙重巨大壓力，保持清潔、經濟、充足、安全的能源供應是我國經濟發展長期需要面對的重要問題。取之不盡的清潔能源是根本解決我國能源問題的主要途徑之一。目前風能、太陽能、生物能的部分技術已逐漸成熟，有望成為解決我國能源缺口和環境污染的重要途徑

　　鑒予這種情況，對用于風力發電的逆變電源的研究有很大的現實意義。逆變電源也是一種產生交流電的裝置，具有以下優點；變頻，逆變電源能將市電轉換為用戶所需頻率的交流電；變相，逆變電源能將單相交流電轉換成三相交流電，也能將三相交流電轉換成單相交流電；逆變電源能將直流電轉換成交流電；逆變電源能將低質量的市電轉換成高質量的穩壓穩頻的交流電。也正由于這些特點逆變電源將取代旋轉型變流機組。

　　1 系統硬件

　　用于風力發電的逆變電源的系統框圖如圖1所示，它由主電路和控制電路兩部分組成。其中，控制電路以DSP為核心，驅動電路、保護屯路、通信顯示電路以及采樣反饋等電路均為控制電路的外圍電路。

　　2 電路的設計

　　風力發電逆變電源的主電路圖如圖2所示，主要包括整流濾波部分、逆變吸收部分、變壓器及濾波電路等，其中逆變吸收部分是整個主電路的核心。本文采用的逆變器為單相全橋逆變電路，當輸出交流側接阻感負載時需要提供無功功率，因此在每個IGBT的集電極與發射極間并聯了快恢復二極管，以便為無功功率提供通道，為了防止逆變器因死區時間不合適造成上下橋臂直通短路、輸出負載端短路或者變壓器嚴重偏磁飽和時導致的初級組過流等現象，需在逆變橋前串一個熔斷器，以起保護作用。整流濾波部分主要給逆變橋提供無波紋的直流輸入電壓。吸收電路主要用于吸收因直流母線分布電感的存在，導致的開關管關斷時產生的尖峰電壓。變壓器主要用于電氣隔離或變壓。

　　主電路的工作原理如下

　　(1)假設Q1，Q4先導通，則吸收電路中C3，C6上的電壓為逆變器的輸入端電壓Ud，方向為上正下負；由于Q1，Q4導通時管壓降近似為零，故二極管 D5，D8上的電壓也為逆變器的輸入端電壓Ud，但方向為上負下正。Q2，Q3上的電壓為逆變器的輸入端電壓Ud，方向為上正下負，二極管D6，D7上的電壓為零。

??? (2)當Q1，Q4關斷時，由于直流母線分布電感的存在，使得IGBT在關斷過程中產生很大的尖峰電壓；當Q1，Q4上的電壓超過Ud時，尖峰電壓會分別通過C3，R3和C6，R2放電，尖峰電壓全部耗在電阻上，待吸收電路放電結束后，Q1，Q4完全關斷。此時，Q2，Q3還沒開通，Q1～Q4上的電壓為 Ud／2。此時C3，C4，C5，C6上的電壓為Ud，方向為上正下負，二極管D5～D8上的電壓為Ud／2，方向為上負下正。

　　(3)當Q1，Q4關斷后，若仍未開通Q2，Q3，則電流會經Q2和Q3的集電極與發射極并聯的二極管續流，Q1，Q4上的電壓為Ud；Q2，Q3上的電壓為零。C3～C6上的電壓為Ud，方向為上正下負；二極管D5，D6上的電壓為零；二極管D6，D7上的電壓為Ud，方向為上負下正。

　　(4)二極管續流直到電流減小為零時，可開通Q2，Q3，吸收電路中各處電壓不變。

　　3 控制電路的設計

　　3．1 主控芯片選擇

　　該設計采用DSP對逆變電源PWM波部分、死區部分、電壓有效值外環及電容電流瞬時值最內環實現全數字化。電壓瞬時值內環及電容電流瞬時值最內環要求對逆變電源實現實時控制。并且本文所用的開關頻率較高，所以對DSP的主頻要求也較高，并且要求DSP具有方便快捷的事件管理模塊，于是本文選用TI公司的TMS320LF2407A DSP處理器作為主控芯片。TMS320LF2407A有以下特點；改進的哈佛結構；靈活的指令系統；高速運算能力；大容量存儲能力；有效的性價比。主要的應用領域包括：工業電機驅動、逆變電源、功率轉換器和控制器、汽車系統、儀表和壓縮機電機控制、機器人和計算機數字控制機械。

　　TMS320LF2407A具有2個事件管理器，32位中央算數邏輯單元，32位累加器，16位×16位乘法器，3個比例移位器，間接尋址用的8個16 b輔助寄存器和輔助算數單元，4級流水線操作，8級硬件操作，6個可屏蔽中斷，544 word的片內DARAM和2 KB的片內SARAM，32 KB的片內FLASH程序存儲器，64 KB程序存儲空間，35．5 KB的數據存儲空間；I／O空間64 KB。此外，還有功能強大的外設、串行通信接口SCI、串行外圍皆空SPI、CAN總線控制器、事件管理器EV和A／D轉換器、看門狗WDT。