（新疆大学电气工程学院 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830046）
摘要：文章以应用在风力发电过程中的三相可控整流数字控制系统作为主要研究对象，首先对三相可控整流电路进行了概述，然后通过理论与实际相结合的方式，分别从SCR触发脉冲、DSP控制算法以及电路控制结构这三个方面出发，针对该控制系统展开了系统、科学的探讨。希望本文所讨论的内容可以在某些方面为相关人员设计工作的开展提供参考或是帮助，保证风力发电系统所输出交流电流的整体质量能够得到应有的提升。
关键词：风力发电；三相可控整流；数字控制系统
1三相可控整流电路的概述
三相桥式整流的关键在于对可控硅进行正确的导通，可以说只有对可控硅进行正确的导通，才能顺利开展接下来的一系列工作，也才能将三相桥式整流具有的作用进行完整呈现。下面就以理论为出发点，针对控制算法的设计工作展开研究。
通过对三相桥式的全控整流电路进行分析能够发现，下文所提及的三点内容是该类整流电路与其他电路相比，最突出的特征：首先，无论在何种前提下，共阴级组和共阳级组都需要有具有一只能够同时导通的元件，才能保证电流通路的形成；其次，输出电压共有六段线电压共同组成，该输出电压每周期脉动次数为六次，脉动的频率则为300Hz；最后，在对共阴级组的可控硅进行出发导通时，应当以相序作为主要依据，不同相位之间分别相差120°，共阳级组与共阴级组相同，均为以相许为依据，相位相差度数为120°。除此之外，同意相可控硅的不同相位之间需要相差180°，可控硅导通角则应当为120°[1]。
若将Ua相设为起始点，将周期相电压平均分为六个区间，则每个区间应为60°，这里需要注意的一点是，零线的平均电流也为零，因此，可以忽略对零线进行设置的步骤。对任意相而言，在一个工作周期之中，不仅存在正电流，同样存在负电流，因此，直流磁化问题在大多数情况下不会发生，绕组利用率自然也就能够得到一定程度的提升。
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2SCR触发脉冲
在本文所探讨的控制系统中，FPGA芯片的存在主要被用于完成以下两项工作：其一，对脉冲触发信号进行调制；其二，扩展DSP所对应的数字输入和输出端口。在明确上文所提及的内容后，接下来就需要在对所应用的器件进行选择，在选择过程中，相关人员应当以成本和系统复杂程度作为主要依据，提出这一要求的原因是以往内，只有这样才能保证FPGA芯片具有的功能能够被充分体现出来。研究结果表明，FPGA芯片具有的功能主要分为两个部分，首先是为六路触发脉冲信号的产生提供途径，保证触发电路具有的准确性、通用性和可靠性都能够得到明显的提升；其次是以DSP所发送的延时值为依据，结合同步脉冲信号，保证控制字能够在特定时间被准确触发。除此之外，FPGA还能够对I/O口进行相应的扩展。
3DSP控制算法
在完成对风力发电所对应交流电压、电流进行采样，以及对整流直流电压、电流进行采样的工作后，相关人员便可以应用DSP控制算法，对可控硅导通角进行计算，为后续工作的开展提供便利。文中提及的控制系统所应用控制器的芯片为TI芯片，作为能够对16位数字信号进行处理的高性能芯片，TI芯片在诞生之初，便被用于对数字化进行严格控制，并在实践过程中被不断的优化和完善[2]。DSP芯片需要完成的工作包括液晶驱动、设置初始值、处理故障以及PI算法程序。由于三相可控整流电路输出的电压受触发角直接影响，触发角的基准又是自然换相点，所以，相关人员只需要对换相点所对应延时值进行计算，便能够完成触发角计算的任务。
4电路控制结构
经由风力发电机组所输出的三相交流电压不具备良好的稳定性，其输出功率曲线也分处于不同的三个区域，也就是说，风力发电的过程需要涉及三相桥式整流、跟踪最大功率、并网等不同控制环节，由此可以看出，从本质上来说，风力发电系统属于复杂程度较高的控制系统，在经过相应滤波后，三相整流所对应直流电压的波纹会逐渐变小、趋于稳定，对后端逆变部分而言，这一变化的出现具有十分重要的意义，可以说正是因为直流电压波纹趋于稳定，才为后续工作的开展提供了大量符合工作要求的高品质电压。下文便以三项桥整流可控硅所对应的触发部分作为研究的主要方向，对电路控制结构进行了系统、深入的探究。
对三相桥式可控整流所对应直流电压、电流进行取样，不仅能够通过计算的方式得出风力发电的准确功率，还能够对可控整流所对应可控硅导通角的具体大小进行计算。在对直流电流进行采样时，相关人员应当在条件允许的前提下对直流电流传感器加以应用，这样做的原因在于，作为典型的线形特性关系，电压和电流之间存在着十分明显的线形关系，例如，10mV=20A，因此，相关人员只需要应用分压的方式对直流电流传感器两端具有的电压进行采样即可，便捷、高效、准确性高。对经过采样处理的直流电压与电流而言，相关人员接下来应当开展的工作便是应用PI运算对其进行再次处理，然后再将最终处理结构和FPGA进行通信，经由FPGA对可控硅的导通进行触发并确定导通角大小，字词，便能够实现对输出电压、电流大小进行严格控制的目标。除了上文所提及的内容外，DSP还具有以下几个功能：其一，算法、人机界面的功能；其二，可直接发出可控硅所需的触发信号，并在驱动电路的辅助下完成对可控硅进行触发的工作的功能。
结论：通过对上文所设计系统进行应用能够发现，以FPGA和DSP为核心的、能够对风力发电三相可控整流进行数字控制的系统，与传统控制系统相比具有响应速度较快、结构简单、控制精度和可靠度高等诸多优势。也就是说，即使处于风速变化大的前提下，相关人员仍旧能够通过对三相同步发电机所输出交流电压进行应用的方式，保证三相逆变器直流电压始终处于设定范围内。由此可以看出，三相可控整流数字控制系统对风力发电工作而言具有十分重要的作用。
参考文献：
[1]霍现旭,胡书举,葛少云.基于分类算法的六相同步风力发电机矢量控制系统研究[J].电工技术学报,2014,29S1:59-65.
[2]胡庆波.应用于风力发电永磁同步电机的无速度矢量控制方法[J].变频器世界,2013,11:58-60.
作者简介：
许名扬（1996-07-17），男，汉族，籍贯：河南省周口市，学历：本科，研究方向：风力发电整流逆变
论文作者:许名扬,耿超越,张革荣,娄毅
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/26
标签：电压论文; 可控硅论文; 电流论文; 风力发电论文; 电路论文; 控制系统论文; 工作论文; 《电力设备》2017年第27期论文;