【導(dǎo)讀】特點(diǎn)，就是風(fēng)速是變化不定的。要想得到人們想要的合格電能，就要對(duì)風(fēng)電機(jī)發(fā)出。的電進(jìn)行變換，或?qū)︼L(fēng)電機(jī)本身進(jìn)行改進(jìn)。但是，前者電力電子變換裝置所需容量。的，而發(fā)電機(jī)輸出電壓的頻率是恒定的。勵(lì)磁裝置采用IGBT組成三相橋式逆變電。路，由它來給繞線式異步發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁電流。電機(jī)的轉(zhuǎn)速通過測(cè)速發(fā)電機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)。轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入S7-200的模擬量輸入模塊，經(jīng)計(jì)算從PLC輸出脈沖串，再經(jīng)過。符合轉(zhuǎn)子三相合成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度為同步轉(zhuǎn)速的三相交流電。根據(jù)運(yùn)行狀況，給。風(fēng)電機(jī)的勵(lì)磁電流可以是直流也可以是交流。樣就實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻運(yùn)行。

　　

【正文】 OFFGONGGGEG VVQUQE ???? (81) 門極驅(qū)動(dòng)功率 ： ? ? ? ? SWO F FGONGGSWG fVVQfEP ????? ][. (82) 驅(qū)動(dòng)器總功率 ： SG PPP ?? ；（驅(qū)動(dòng)器的功耗） (83) 平均輸出電流 ： SWGG E EGoutA V fQUPI ???? (84) 最高開關(guān)頻率 ： ? ?? ?CGmAoutAVSW QIf??m a x (85) 峰值電流 ： ? ? ? ?m inm in][Go ffGonGGGEG M AX R VVRUI ???? (86) 門極最小電阻： e rmGG e x te rnG RRR in tm in ?? (87) maxswf :最高開關(guān)頻率 ； outAVI :單路 的平均電流 ； GQ :門極電壓差時(shí)的 IGBT 門極總電荷 ； GextermR :IGBT 外部的門極電阻 ； ermGRint :IGBT 芯片內(nèi)部的門極電阻 。但是實(shí)際上在很多情況下，數(shù)據(jù)手冊(cè)中這個(gè)門極電荷參數(shù)沒有給出，門極電壓在上升過程中的充電過程也沒有描述。 柵極電阻 Rg 的作用 絕緣柵器件 (IGBT、 MOSFET)的柵射（或柵源）極之間是容性結(jié)構(gòu)，柵極回路的寄生電感又是不可避免的，如果沒有柵極電阻，那柵極回路在 驅(qū)動(dòng)器 驅(qū)動(dòng)脈沖的激勵(lì)下要產(chǎn)生很強(qiáng)的振蕩，因此必須串聯(lián)一個(gè)電阻加以迅速衰減。 電容電感都是無功元件，如果沒有柵極電阻，驅(qū)動(dòng)功率就將絕大部分消耗在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的輸出管上，使其溫度上升很多。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 M57962L45161314810 0μ F10 0μ F+15V3. 1Ω4. 7k Ω30V1 0V+5Vuitrr≤ 0. 2 μ s快恢復(fù)500 Ω 柵極電阻小，開關(guān)器件通斷快，開關(guān)損耗??；反之則慢，同時(shí)開關(guān)損耗大。但驅(qū)動(dòng)速度過快將使開關(guān)器 件的電壓和電流變化率 大大提高，從而產(chǎn)生較大的干擾，嚴(yán)重的將使整個(gè)裝置無法工作，因此必 須統(tǒng)籌兼顧。 IGBT 是電壓驅(qū)動(dòng)型器件。 IGBT 的柵極與發(fā)射極存在著極間電容，這個(gè)電容高達(dá)數(shù)千皮法左右， IGBT 的導(dǎo)通需要建立快速驅(qū)動(dòng)電壓，且驅(qū)動(dòng)電路的輸出電阻要小。 IGBT 的驅(qū)動(dòng)電壓一般在 18V 左右。 IGBT 的驅(qū)動(dòng)電路多采用專用混合集成驅(qū)動(dòng)器件，目前市場(chǎng)上下列兩種系列： M579 系列（三菱公司出品）和 EXB 系列（富士公司出品）。這些集成驅(qū)動(dòng)器的引腳都大同小異，接線也基本相同，只是在參數(shù)上有些不同，不同的驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)不同容量、不同開關(guān)頻率的 IGBT。驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部存在退飽和檢測(cè)和保護(hù)環(huán)節(jié)，當(dāng) IGBT 發(fā)生過流時(shí)能迅速關(guān)斷，并把故障信號(hào)送到保護(hù)電路。 圖 82 給出了 M57962L 型 IGBT 驅(qū)動(dòng)器的接線圖 ，驅(qū)動(dòng)器的 13引腳接到 PLC的脈沖輸出端。 脈沖輸出回路有 +5V 的電源，并接上一個(gè) 500Ω 的限流電阻，保證光電二極管的電流為 10mA。 +15V 的電源是驅(qū)動(dòng)器的電源。 10V 的電源用來給柵極提供反向電壓，使 IGBT 可靠關(guān)斷。接在柵射極間的兩個(gè)穩(wěn)壓二極管保證開啟電壓穩(wěn)定。 圖 M57962L 型 IGBT 驅(qū)動(dòng)器的接線圖 作為功率開關(guān)器件， IGBT 的工作狀態(tài)直接關(guān)系到整機(jī)的性能，所以選擇或設(shè)計(jì)合理的驅(qū)動(dòng)電路顯得尤為重要。采用一個(gè)性能良好的驅(qū)動(dòng) 電路，可使 IGBT 工作在比較理想的開關(guān)狀態(tài)，縮短開關(guān)時(shí)間，減小開關(guān)損耗，對(duì)提高整個(gè)裝置的運(yùn)行效率，可靠性和安全性都有重要的意義 [5]。 驅(qū)動(dòng)電路必須具備兩個(gè)功能：一是實(shí)現(xiàn)控制電路與被驅(qū)動(dòng) IGBT 柵極的電隔離 。畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 二是提供合適的柵極驅(qū)動(dòng)脈沖。 對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的要求，可歸納如下： 和 MOSFET 都是電壓驅(qū)動(dòng)，都具有一個(gè) ～ 5V 的域 值電壓 （即開啟電壓） ，有一個(gè)容性輸入阻抗，因此 IGBT 對(duì)柵極電荷非常敏感，故驅(qū)動(dòng)電路必須很可靠，要保證有一條低阻抗值的放電回路，即驅(qū)動(dòng)電路與 IGBT 的連線要盡量短。 小的驅(qū)動(dòng)源對(duì)柵極電容充放電，以保證柵極控制電壓 Uge,有足夠陡的前后沿，使 IGBT 的開關(guān)損耗盡量小。另外， IGBT 開通后，柵極驅(qū)動(dòng)源應(yīng)能提供足夠的功率，使 IGBT 不退出飽和而損壞。 KHz 的脈沖信號(hào)。 ， IGBT 的開關(guān)時(shí)間不能太短，以限制出 di/dt 形成的尖峰電壓，確保 IGBT 的安全。 的柵極驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)盡可能簡單實(shí)用，最好自身帶有對(duì) IGBT 的保護(hù)功能，有較強(qiáng)的抗干擾能力 [8]。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 9 PLC 梯形圖 主程序 Network 1 0 AQW0 0 AQW2 Network 2 ( END ) 開始掃描一次， 置 1，同時(shí)執(zhí)行下面的 AQW0 置 0 指令和子程序調(diào)用指令。 AQW0 為完成 PID 調(diào)節(jié)的 2f 的模擬輸出量。 MOVW EN ENO IN OUT MOVW EN ENO IN OUT SBR0 EN 畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 PID 控制參數(shù)表初始化子程序 SUB0 (恒 頻 PID 調(diào)節(jié) ) Network 1 f VD104 Kc VD112 Ts VD116 T1 VD120 Td VD124 ；定時(shí)中斷 10 SMB34 時(shí)間設(shè)置 0 10 Network 2 ( RET ) MOVR EN ENO IN OUT MOVR EN ENO IN OUT MOVR EN ENO IN OUT MOVR EN ENO IN OUT MOVR EN ENO IN OUT MOVB EN ENO IN OUT ATCH EN ENO INT EVNT 畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 PID 控制參數(shù)表初始化子程序 是 實(shí)現(xiàn)恒頻調(diào)節(jié)的關(guān)鍵，系統(tǒng)的控制性能都可以通過設(shè)置合理設(shè)置 PID 參數(shù)來達(dá)到。 PID 控制器有 4 個(gè)參數(shù) ST 、 CK 、 IT 和 DT 需要整定 。 CK 是比例增益，如果 CK 太小，雖然沒有超調(diào)量，系統(tǒng)輸出量變化緩慢，調(diào)節(jié)時(shí)間太長。但是 CK 過大，超調(diào)量增大，振蕩次數(shù)增加，調(diào)節(jié)時(shí)間加長，導(dǎo)致動(dòng)態(tài)性能變壞，過大甚至使系統(tǒng)不穩(wěn)定。 IT 是積分時(shí)間，積分時(shí)間過大，穩(wěn)定性變差，超調(diào)量變大；積分時(shí)間過小使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差的速度減慢， IT 的選擇應(yīng)適中。 DT是微分時(shí)間，微分時(shí)間的大小反應(yīng)頻率振蕩的強(qiáng)弱。 ST 是采樣周期，它反映模擬量的變化情況，這里轉(zhuǎn)速的采樣周期根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選為 10s，并用定時(shí)中斷指令 來完成。 每經(jīng)過一個(gè)采樣周期執(zhí)行一次中斷程序，這里要執(zhí)行的是 PID 控制程序。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 PID 控制定時(shí)中斷程序 —— 轉(zhuǎn)速信號(hào)的計(jì)算 Network 1 AC0 AC0 AC0 AIW0 AC0 AC0 AC0 AC0 AC0 320xx AC0 VD100 VD100 0 ； 輸出值 AC0 VD108 ； 積分項(xiàng)前值 AC0 VD128 WXORD EN ENO IN1 IN2 OUT OUT MOVW EN ENO IN OUT DIR EN ENO IN OUT DIR EN ENO IN1 OUT IN2 MOVR EN ENO IN OUT PID EN ENO TBL LOOP MOVR EN ENO IN OUT MOVR EN ENO IN OUT A B 畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 VD100 AC0 AC0 VD132 VD108 AC0 320xx AC0 AC0 AC0 AC0 AC0 AC0 AC0 AQW0 Network 2 (RETI) A B MOVR EN ENO IN OUT MOVR EN ENO IN OUT MOVR EN ENO IN OUT MULR EN ENO IN1 OUT IN2 TRUNC EN ENO IN OUT DI EN ENO IN OUT MOVW EN ENO IN OUT 畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 PID 控制定時(shí)中斷程序中，首先對(duì)模擬輸入量 AIW0 進(jìn)行數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換 ，最終轉(zhuǎn)換為與之成比例的單極性 0—320xx 的值，以它作為回路輸入量輸入 PID 指令。完成 PID 指令后同樣需要對(duì)初步輸出值進(jìn)行轉(zhuǎn)換， 首先乘以 320xx，再進(jìn)行 雙實(shí)數(shù)截位取整，雙字轉(zhuǎn)換為整數(shù)，最終作為一個(gè)整數(shù)頻率值由 AQW0 輸出。最后執(zhí)行RETI 指令，跳出中斷程序。 程序設(shè)計(jì)中所用的主要梯形圖命令的介紹： 子程序的入口用指令 SBRn表示，在子程序的執(zhí)行過程中，如果條件返回指令CRET 的返回條件，則結(jié)束該子程序，返回到原調(diào)用處繼續(xù)執(zhí)行；否則繼續(xù)執(zhí)行該子程序到最后一條： 無條件返回指令 RET，結(jié)束該子程序的運(yùn)行，返回到原調(diào)用處。 當(dāng)允許輸入 EN 有效時(shí)，將雙整數(shù)型輸入數(shù)據(jù) IN，轉(zhuǎn)換成實(shí)數(shù)型數(shù)據(jù)送到 OUT。 （小數(shù)部分舍去） 當(dāng)輸入 EN 有效時(shí)，將整數(shù)型輸入數(shù)據(jù) IN，轉(zhuǎn)換成雙整型數(shù)據(jù)（舍去 IN 中的小數(shù)部分），送到 OUT。 SBR0 EN DIR EN ENO IN OUT TRUNC EN ENO IN OUT ATCH EN ENO INT EVNT 畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 它有兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端： INT 為中斷服務(wù)程序的標(biāo)號(hào)，用字節(jié)型常數(shù)輸入； EVNT為中斷事件號(hào)，用字節(jié)型常數(shù)輸入。當(dāng)輸入 有效時(shí)，連接與中斷事件 EVNT 相關(guān)聯(lián)的 INT 中斷程序。 回路控制指令 PID 指令的功能是進(jìn)行 PID 運(yùn)算。其中， TBL 是參數(shù)表的首地址，是由變量寄存器 VB 指定的字節(jié)型數(shù)據(jù)； LOOP 是回路號(hào)，是 07 的常數(shù)。當(dāng)允許輸入 EN 有效時(shí)，根據(jù) PID 參數(shù)表中的輸入信息和組態(tài)信息，進(jìn)行 PID 指令，即在一個(gè)應(yīng)用程序中，最多可以使用 8 個(gè) PID 控制回路，一個(gè) PID 控制回路只能使用 1 條 PID 指令 ,每個(gè) PID 控制回路必須使用不同的回路號(hào)。 PID EN ENO TBL LOOP 畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 10 結(jié)論 交流勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置具有良好的實(shí)際應(yīng)用前景。近 年能源短缺，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)受到我國政府的密切關(guān)注，并在內(nèi)蒙與河北交界一帶形成 初 具規(guī)模的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。 這次設(shè)計(jì)的交流勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置是通過 PLC 控制勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置并接收轉(zhuǎn)速信號(hào)