CN106160551B - 一种基于dsp的风力发电逆变装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于DSP的风力发电逆变装置及其工作方法，风车叶片在风力作用下做旋转运动，促使发电机发电，发电机产生的交流电经整流、滤波电路进行整流、滤波处理后，存储在蓄电池中，蓄电池中的直流电经过IGBT逆变电路转化为交流电，此时的交流电需再经过变压、滤波作用，转化为可以用于使用的220V交流电；IGBT逆变电路的开启、关闭受DSP处理器控制，DSP处理器及发电机的启动、停止由PLC工控总线控制。本发明所述的一种基于DSP的风力发电逆变装置，该装置自动化程度高，逆变效果好，稳定度高，保护电路能够很快排除故障，恢复装置运作。
Description
技术领域
本发明属于风能应用领域，具体涉及一种基于DSP的风力发电逆变装置。
背景技术
风是一种潜力很大的新能源，人们也许还记得，十八世纪初，横扫英法两国的一次狂暴大风，吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船，并有数千人受到伤害，二十五万株大树连根拔起。仅就拔树一事而论，风在数秒钟内就发出了一千万马力(即750万千瓦)的功率。有人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。
风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度(微风的程度)，便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。
风力在发电过程中，所产生的交流电不能够直接使用，需转化成直流并用逆变装置进行处理后，才能为人们使用。目前市面上的现有的逆变装置并网效果差，并存在电压谐波严重，电流不稳定等诸多问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于DSP的风力发电逆变装置，包括：发电机100，整流、滤波电路101，蓄电池102，IGBT逆变电路103，DSP处理器104；风车叶片在风力作用下做旋转运动，促使发电机100发电，发电机100产生的交流电在13V～25V之间，需经整流、滤波电路101进行整流、滤波处理后，存储在蓄电池102中，此时存储在蓄电池102中的直流电可以直接使用，或者经过IGBT逆变电路103转化为交流电，此时的交流电需再经过变压、滤波作用，转化为可以用于使用的220V交流电；IGBT逆变电路103的开启、关闭受DSP处理器104控制，DSP处理器104及发电机100的启动、停止由PLC工控105总线控制；
IGBT逆变电路103采用单相全桥逆变电路，每个IGBT的集电极与发射极之间并联一个二极管；IGBT逆变电路103前串联一个熔断器，该熔断器在IGBT逆变电路103上下桥臂直通短路，造成过流现象时熔断；IGBT逆变电路103按以下方式工作：
(1)当Q1、Q4先导通时，IGBT逆变电路103中电容器C3、电容器C6两端的电压为逆变器的输入端电压Ud，该电压方向为上正下负；闪断后Q1、Q4再导通时，其管压趋近于零，则二极管D5、D8截止，其两端的电压方向为上负下正，大小为Ud；此时Q2、Q3上的电压大小为Ud，方向为上正下负，二极管D6、D7上的电压为零；
(2)当Q1、Q4关断时，由于直流母线分布电感的存在，使得IGBT在关断过程中产生很大的尖峰电压；当Q1，Q4上的电压超过Ud时，尖峰电压会分别通过电容器C3、R3和电容器C6、R2放电，尖峰电压全部耗在电阻上，待IGBT逆变电路103放电结束后，Q1、Q4完全关断；此时，Q2、Q3还没开通，Q1～Q4上的电压均为Ud/2，电容器C3、电容器C4、电容器C5、电容器C6上的电压均为Ud，方向为上正下负，二极管D5～D8上的电压为Ud/2，方向为上负下正；
(3)当Q1、Q4关断后，若仍未开通Q2、Q3，则电流会经Q2和Q3的集电极与发射极并联的二极管续流，Q1、Q4上的电压为Ud；Q2、Q3上的电压为零；电容器C3～电容器C6上的电压为Ud，方向为上正下负；二极管D5、D6上的电压为零；二极管D6、D7上的电压为Ud，方向为上负下正；
(4)二极管续流直到电流减小为零时，可开通Q2、Q3，IGBT逆变电路103中各处电压不变。
进一步的，DSP处理器104在控制IGBT逆变电路103开启、关闭过程中，需要经过接口电路的作用；接口电路主要包括：D/A转换电路、PWM外围电路、驱动电路、采样电路、A/D转换电路；DSP处理器104对IGBT逆变电路103中的PWM波部分以及死区部分进行数字化处理；驱动电路为IGBT逆变电路103中IGBT的栅极和发射极之间提供正偏电压+VGE，从而使IGBT导通；采样电路对IGBT逆变电路103输出的模拟信号进行数据采集，经A/D转换电路处理后反馈给DSP处理器104。
进一步的，所述驱动电路采用IR2110驱动芯片，正偏电压+VGE取值为+15V，同时，在IGBT的栅极和发射极关断时，驱动电路为IGBT提供一个负偏压﹣VGE，﹣VGE取值为﹣5V。
进一步的，所述DSP处理器104采用TMS320LF2407A处理器，并且设置有过流保护、欠压保护、温度保护以及输出过压保护等保护电路。
进一步的，所述IGBT逆变电路103中电容器C3由高分子材料压模成型，IGBT逆变电路103中电容器C3的组成成分和制造过程如下：
一、IGBT逆变电路103中电容器C3组成成分：
按重量份数计，2-甲氧基-4-丙-1-丙烯基-1-苄氧基苯22～58份，(s)-3-烯丙基-2-甲基-4-氧代环戊-2-烯基-(1R，3R)-2，2-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯基)环丙烷羧酸酯69～132份，2-(4-二甲氨基苯基)-5-氟-6-吗啉-1-氢-苯并咪唑34～87份，(S)-alpha-氰基-3-苯氧苄基-(+)-顺-3-(2,2,二溴乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯12～65份，氰基-(3-苯氧基苯基)甲基-3-(2,2-二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯48～102份，3-苯氧基苄基-2,2-二甲基-3-(2,2-二氯乙烯基)-1-环丙烷羧酸酯118～235份，浓度为66ppm～98ppm的(3-苯氧基苯基)甲基-3-(2,2-二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯45～136份，(1R)-2,2-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯基)环丙烷羧酸-(S)-2-甲基-3-(2-炔丙基)-4-氧代-环戊-2-烯基酯78～146份，3-(2,2-二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙酸-(1S,3S)-REL-(R)-氰基(3-苯氧苯基)甲基酯128～185份，交联剂77～143份，5-(2-氰基-4-硝基苯偶氮基)-2-(2-羟乙基氨基)-4-甲基-6-[[3-(2-苯氧基乙氧基)丙基]氨基]-3-吡啶腈55～122份，N-[5-(二乙氨基)-2-[(2,4-二硝基苯基)偶氮]苯基]-乙酰胺44～82份，N-[2-(2-溴代-4,6-二硝基苯基偶氮基)-5-[二(2-丙烯基)氨基]-4-甲氧基苯基]乙酰胺18～54份，N-[5-[[2-(乙酰氧基)乙基](苯甲基)氨基]-2-[(2-氯-4,6-二硝基苯基)偶氮]-4-甲氧基苯基]乙酰胺63～178份；所述交联剂为N-[3-[(2-氰乙基)乙氨基]-4-甲氧代苯基]乙酰胺、2-[(2,5-二氯苯基)偶氮]-N-(6-乙氧基-2-苯并噻唑基)-3-氧代丁酰胺、乙酰乙酰对乙氧基苯胺中的任意一种；
二、IGBT逆变电路103中电容器C3的制造过程，包含以下步骤：
第1步：在反应釜中加入电导率为3.34μS/cm～5.52μS/cm的超纯水1440～1840份，启动反应釜内搅拌器，转速为58rpm～115rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至42℃～68℃；依次加入2-甲氧基-4-丙-1-丙烯基-1-苄氧基苯、(s)-3-烯丙基-2-甲基-4-氧代环戊-2-烯基-(1R，3R)-2，2-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯基)环丙烷羧酸酯、2-(4-二甲氨基苯基)-5-氟-6-吗啉-1-氢-苯并咪唑，搅拌至完全溶解，调节pH值为4.5～7.7，将搅拌器转速调至158rpm～222rpm，温度为87℃～118℃，酯化反应12～20小时；
第2步：取(S)-alpha-氰基-3-苯氧苄基-(+)-顺-3-(2,2,二溴乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯、氰基-(3-苯氧基苯基)甲基-3-(2,2-二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯进行粉碎，粉末粒径为800～1200目；加入3-苯氧基苄基-2,2-二甲基-3-(2,2-二氯乙烯基)-1-环丙烷羧酸酯混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为6mm～10mm，采用剂量为5.2kGy～8.5kGy、能量为8.0MeV～18MeV的α射线辐照42～108分钟，以及同等剂量的β射线辐照79～165分钟；
第3步：经第2步处理的混合粉末溶于(3-苯氧基苯基)甲基-3-(2,2-二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯中，加入反应釜，搅拌器转速为83rpm～166rpm，温度为102℃～158℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.12MPa～1.58MPa，保持此状态反应15～22小时；泄压并通入氡气，使反应釜内压力为0.65MPa～1.18MPa，保温静置22～30小时；搅拌器转速提升至182rpm～257rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入(1R)-2,2-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯基)环丙烷羧酸-(S)-2-甲基-3-(2-炔丙基)-4-氧代-环戊-2-烯基酯、3-(2,2-二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙酸-(1S,3S)-REL-(R)-氰基(3-苯氧苯基)甲基酯完全溶解后，加入交联剂搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.4～6.8，保温静置5～12小时；
第4步：在搅拌器转速为112rpm～174rpm时，依次加入5-(2-氰基-4-硝基苯偶氮基)-2-(2-羟乙基氨基)-4-甲基-6-[[3-(2-苯氧基乙氧基)丙基]氨基]-3-吡啶腈、N-[5-(二乙氨基)-2-[(2,4-二硝基苯基)偶氮]苯基]-乙酰胺、N-[2-(2-溴代-4,6-二硝基苯基偶氮基)-5-[二(2-丙烯基)氨基]-4-甲氧基苯基]乙酰胺和N-[5-[[2-(乙酰氧基)乙基](苯甲基)氨基]-2-[(2-氯-4,6-二硝基苯基)偶氮]-4-甲氧基苯基]乙酰胺，提升反应釜压力，使其达到1.2MPa～2.4MPa，温度为162℃～225℃，聚合反应14～25小时；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至32℃～42℃，出料，入压模机即可制得IGBT逆变电路103中电容器C3。
进一步的，本发明还公开了一种基于DSP的风力发电逆变装置的工作方法，该方法包括以下几个步骤：
第1步：接通电源，风力以1m/s～3m/s的速度带动风车叶片旋转，在增速机的增速作用下，促使发电机100发电，发电机100产生的交流电经过整流、滤波电路101的作用，转化成直流电为蓄电池102充电，蓄电池102中的直流电在DSP处理器104控制下，经过IGBT逆变电路103作用，转化成可供使用的交流电；
第2步：在IGBT逆变电路103中，过流保护、欠压保护、温度保护以及输出过压保护等保护电路对逆变装置实时保护；当系统发生过流、欠压、温度过高、过压等故障时，上述保护电路迅速动作，封锁DSP的PWN输出信号，与此同时，驱动芯片的输入引脚上的电平跳变，中断DSP内部程序执行，并且将软件中所有的驱动信号中断；此时，通过PLC工控105对故障点进行排查、修复，并且由工作人员手动重启开关，装置工作恢复正常。
本发明公开的一种基于DSP的风力发电逆变装置，其优点在于：
(1)该装置利用风力发电性能，节能环保；
(2)该装置自动化程度高，逆变效果好，电压、电流稳定；
(3)该装置设置有多种保护电路，故障率低，恢复时间快。
本发明所述的一种基于DSP的风力发电逆变装置，该装置自动化程度高，逆变效果好，稳定度高，保护电路能够很快排除故障，恢复装置运作。
附图说明
图1是本发明中所述的一种基于DSP的风力发电逆变装置工作流程图。
图2是本发明中所述的IGBT逆变电路图。
图3是本发明中所述的DSP处理器系统结构图。
图4是本发明中所述的驱动电路图。
图5是本发明中所述的IGBT逆变电路中电容器材料耐腐蚀度随使用时间变化图。
以上图1～图4中，发电机100，整流、滤波电路101，蓄电池102，IGBT逆变电路103，DSP处理器104，PLC工控105。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明提供的一种基于DSP的风力发电逆变装置进行进一步说明。
如图1所示，是本发明中所述的一种基于DSP的风力发电逆变装置工作流程图，从图1或图2中看出，包括：发电机100，整流、滤波电路101，蓄电池102，IGBT逆变电路103，DSP处理器104；风车叶片在风力作用下做旋转运动，促使发电机100发电，发电机100产生的交流电在13V～25V之间，需经整流、滤波电路101进行整流、滤波处理后，存储在蓄电池102中，此时存储在蓄电池102中的直流电可以直接使用，或者经过IGBT逆变电路103转化为交流电，此时的交流电需再经过变压、滤波作用，转化为可以用于使用的220V交流电；IGBT逆变电路103的开启、关闭受DSP处理器104控制，DSP处理器104及发电机100的启动、停止由PLC工控105总线控制；
IGBT逆变电路103采用单相全桥逆变电路，每个IGBT的集电极与发射极之间并联一个二极管；IGBT逆变电路103前串联一个熔断器，该熔断器在IGBT逆变电路103上下桥臂直通短路，造成过流现象时熔断；IGBT逆变电路103按以下方式工作：
(1)当Q1、Q4先导通时，IGBT逆变电路103中C3、C6两端的电压为逆变器的输入端电压Ud，该电压方向为上正下负；闪断后Q1、Q4再导通时，其管压趋近于零，则二极管D5、D8截止，其两端的电压方向为上负下正，大小为Ud；此时Q2、Q3上的电压大小为Ud，方向为上正下负，二极管D6、D7上的电压为零；
(2)当Q1、Q4关断时，由于直流母线分布电感的存在，使得IGBT在关断过程中产生很大的尖峰电压；当Q1，Q4上的电压超过Ud时，尖峰电压会分别通过电容器C3、R3和电容器C6、R2放电，尖峰电压全部耗在电阻上，待IGBT逆变电路103放电结束后，Q1、Q4完全关断；此时，Q2、Q3还没开通，Q1～Q4上的电压均为Ud/2，电容器C3、电容器C4、电容器C5、电容器C6上的电压均为Ud，方向为上正下负，二极管D5～D8上的电压为Ud/2，方向为上负下正；
(3)当Q1、Q4关断后，若仍未开通Q2、Q3，则电流会经Q2和Q3的集电极与发射极并联的二极管续流，Q1、Q4上的电压为Ud；Q2、Q3上的电压为零；电容器C3～电容器C6上的电压为Ud，方向为上正下负；二极管D5、D6上的电压为零；二极管D6、D7上的电压为Ud，方向为上负下正；
(4)二极管续流直到电流减小为零时，可开通Q2、Q3，IGBT逆变电路103中各处电压不变。
图2是本发明中所述的IGBT逆变电路图；图3是本发明中所述的DSP处理器系统结构图；图4是本发明中所述的驱动电路图。从图2或图3或图4中看出，DSP处理器104在控制IGBT逆变电路103开启、关闭过程中，需要经过接口电路的作用；接口电路主要包括：D/A转换电路、PWM外围电路、驱动电路、采样电路、A/D转换电路；DSP处理器104对IGBT逆变电路103中的PWM波部分以及死区部分进行数字化处理；驱动电路为IGBT逆变电路103中IGBT的栅极和发射极之间提供正偏电压+VGE，从而使IGBT导通；采样电路对IGBT逆变电路103输出的模拟信号进行数据采集，经A/D转换电路处理后反馈给DSP处理器104。
DSP处理器104采用TMS320LF2407A处理器，并且设置有过流保护、欠压保护、温度保护以及输出过压保护等保护电路。
驱动电路采用IR2110驱动芯片，正偏电压+VGE取值为+15V，同时，在IGBT的栅极和发射极关断时，驱动电路为IGBT提供一个负偏压﹣VGE，﹣VGE取值为﹣5V。
本发明所述的一种基于DSP的风力发电逆变装置的工作过程是：
第1步：接通电源，风力以1m/s～3m/s的速度带动风车叶片旋转，在增速机的增速作用下，促使发电机100发电，发电机100产生的交流电经过整流、滤波电路101的作用，转化成直流电为蓄电池102充电，蓄电池102中的直流电在DSP处理器104控制下，经过IGBT逆变电路103作用，转化成可供使用的交流电；
第2步：在IGBT逆变电路103中，过流保护、欠压保护、温度保护以及输出过压保护等保护电路对逆变装置实时保护；当系统发生过流、欠压、温度过高、过压等故障时，上述保护电路迅速动作，封锁DSP的PWN输出信号，与此同时，驱动芯片的输入引脚上的电平跳变，中断DSP内部程序执行，并且将软件中所有的驱动信号中断；此时，通过PLC工控105对故障点进行排查、修复，并且由工作人员手动重启开关，装置工作恢复正常。
本发明所述的一种基于DSP的风力发电逆变装置，该装置自动化程度高，逆变效果好，稳定度高，保护电路能够很快排除故障，恢复装置运作。
以下是本发明所述IGBT逆变电路103中电容器C3的制造过程的实施例，实施例是为了进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
按照以下步骤制造本发明所述IGBT逆变电路103中电容器C3，并按重量份数计：
第1步：在反应釜中加入电导率为3.34μS/cm的超纯水1440份，启动反应釜内搅拌器，转速为58rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至42℃；依次加入2-甲氧基-4-丙-1-丙烯基-1-苄氧基苯22份，(s)-3-烯丙基-2-甲基-4-氧代环戊-2-烯基-(1R，3R)-2，2-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯基)环丙烷羧酸酯69份，2-(4-二甲氨基苯基)-5-氟-6-吗啉-1-氢-苯并咪唑34份，搅拌至完全溶解，调节pH值为4.5，将搅拌器转速调至158rpm，温度为87℃，酯化反应12小时；
第2步：取(S)-alpha-氰基-3-苯氧苄基-(+)-顺-3-(2,2,二溴乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯12份，氰基-(3-苯氧基苯基)甲基-3-(2,2-二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯48份进行粉碎，粉末粒径为800目；加入3-苯氧基苄基-2,2-二甲基-3-(2,2-二氯乙烯基)-1-环丙烷羧酸酯118份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为6mm，采用剂量为5.2kGy、能量为8.0MeV的α射线辐照42分钟，以及同等剂量的β射线辐照79分钟；
第3步：经第2步处理的混合粉末溶于浓度为66ppm的(3-苯氧基苯基)甲基-3-(2,2-二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯45份中，加入反应釜，搅拌器转速为83rpm，温度为102℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.12MPa，保持此状态反应15小时；泄压并通入氡气，使反应釜内压力为0.65MPa，保温静置22小时；搅拌器转速提升至182rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入(1R)-2,2-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯基)环丙烷羧酸-(S)-2-甲基-3-(2-炔丙基)-4-氧代-环戊-2-烯基酯78份，3-(2,2-二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙酸-(1S,3S)-REL-(R)-氰基(3-苯氧苯基)甲基酯128份完全溶解后，加入交联剂77份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.4，保温静置5小时；
第4步：在搅拌器转速为112rpm时，依次加入5-(2-氰基-4-硝基苯偶氮基)-2-(2-羟乙基氨基)-4-甲基-6-[[3-(2-苯氧基乙氧基)丙基]氨基]-3-吡啶腈55份，N-[5-(二乙氨基)-2-[(2,4-二硝基苯基)偶氮]苯基]-乙酰胺44份，N-[2-(2-溴代-4,6-二硝基苯基偶氮基)-5-[二(2-丙烯基)氨基]-4-甲氧基苯基]乙酰胺18份，N-[5-[[2-(乙酰氧基)乙基](苯甲基)氨基]-2-[(2-氯-4,6-二硝基苯基)偶氮]-4-甲氧基苯基]乙酰胺63份，提升反应釜压力，使其达到1.2MPa，温度为162℃，聚合反应14小时；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至32℃，出料，入压模机即可制得IGBT逆变电路103中电容器C3；
所述交联剂为N-[3-[(2-氰乙基)乙氨基]-4-甲氧代苯基]乙酰胺。
实施例2
按照以下步骤制造本发明所述IGBT逆变电路103中电容器C3，并按重量份数计：
第1步：在反应釜中加入电导率为5.52μS/cm的超纯水1840份，启动反应釜内搅拌器，转速为115rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至68℃；依次加入2-甲氧基-4-丙-1-丙烯基-1-苄氧基苯58份，(s)-3-烯丙基-2-甲基-4-氧代环戊-2-烯基-(1R，3R)-2，2-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯基)环丙烷羧酸酯132份，2-(4-二甲氨基苯基)-5-氟-6-吗啉-1-氢-苯并咪唑87份，搅拌至完全溶解，调节pH值为7.7，将搅拌器转速调至222rpm，温度为118℃，酯化反应20小时；
第2步：取(S)-alpha-氰基-3-苯氧苄基-(+)-顺-3-(2,2,二溴乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯65份，氰基-(3-苯氧基苯基)甲基-3-(2,2-二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯102份进行粉碎，粉末粒径为1200目；加入3-苯氧基苄基-2,2-二甲基-3-(2,2-二氯乙烯基)-1-环丙烷羧酸酯235份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为10mm，采用剂量为8.5kGy、能量为18MeV的α射线辐照108分钟，以及同等剂量的β射线辐照165分钟；
第3步：经第2步处理的混合粉末溶于浓度为98ppm的(3-苯氧基苯基)甲基-3-(2,2-二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯136份中，加入反应釜，搅拌器转速为166rpm，温度为158℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到1.58MPa，保持此状态反应22小时；泄压并通入氡气，使反应釜内压力为1.18MPa，保温静置30小时；搅拌器转速提升至257rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入(1R)-2,2-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯基)环丙烷羧酸-(S)-2-甲基-3-(2-炔丙基)-4-氧代-环戊-2-烯基酯146份，3-(2,2-二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙酸-(1S,3S)-REL-(R)-氰基(3-苯氧苯基)甲基酯185份完全溶解后，加入交联剂143份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为6.8，保温静置12小时；
第4步：在搅拌器转速为174rpm时，依次加入5-(2-氰基-4-硝基苯偶氮基)-2-(2-羟乙基氨基)-4-甲基-6-[[3-(2-苯氧基乙氧基)丙基]氨基]-3-吡啶腈122份，N-[5-(二乙氨基)-2-[(2,4-二硝基苯基)偶氮]苯基]-乙酰胺82份，N-[2-(2-溴代-4,6-二硝基苯基偶氮基)-5-[二(2-丙烯基)氨基]-4-甲氧基苯基]乙酰胺54份，N-[5-[[2-(乙酰氧基)乙基](苯甲基)氨基]-2-[(2-氯-4,6-二硝基苯基)偶氮]-4-甲氧基苯基]乙酰胺178份，提升反应釜压力，使其达到2.4MPa，温度为225℃，聚合反应25小时；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至42℃，出料，入压模机即可制得IGBT逆变电路103中电容器C3；
所述交联剂为乙酰乙酰对乙氧基苯胺。
实施例3
按照以下步骤制造本发明所述IGBT逆变电路103中电容器C3，并按重量份数计：
第1步：在反应釜中加入电导率为4.18μS/cm的超纯水1650份，启动反应釜内搅拌器，转速为88rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至55℃；依次加入2-甲氧基-4-丙-1-丙烯基-1-苄氧基苯38份，(s)-3-烯丙基-2-甲基-4-氧代环戊-2-烯基-(1R，3R)-2，2-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯基)环丙烷羧酸酯102份，2-(4-二甲氨基苯基)-5-氟-6-吗啉-1-氢-苯并咪唑58份，搅拌至完全溶解，调节pH值为6.2，将搅拌器转速调至192rpm，温度为103℃，酯化反应16小时；
第2步：取(S)-alpha-氰基-3-苯氧苄基-(+)-顺-3-(2,2,二溴乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯42份，氰基-(3-苯氧基苯基)甲基-3-(2,2-二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯73份进行粉碎，粉末粒径为1000目；加入3-苯氧基苄基-2,2-二甲基-3-(2,2-二氯乙烯基)-1-环丙烷羧酸酯188份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为8mm，采用剂量为6.7kGy、能量为13MeV的α射线辐照72分钟，以及同等剂量的β射线辐照122分钟；
第3步：经第2步处理的混合粉末溶于浓度为82ppm的(3-苯氧基苯基)甲基-3-(2,2-二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯92份中，加入反应釜，搅拌器转速为128rpm，温度为122℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到0.78MPa，保持此状态反应18小时；泄压并通入氡气，使反应釜内压力为0.92MPa，保温静置26小时；搅拌器转速提升至224rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入(1R)-2,2-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯基)环丙烷羧酸-(S)-2-甲基-3-(2-炔丙基)-4-氧代-环戊-2-烯基酯124份，3-(2,2-二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙酸-(1S,3S)-REL-(R)-氰基(3-苯氧苯基)甲基酯154份完全溶解后，加入交联剂112份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为5.4，保温静置8小时；
第4步：在搅拌器转速为142rpm时，依次加入5-(2-氰基-4-硝基苯偶氮基)-2-(2-羟乙基氨基)-4-甲基-6-[[3-(2-苯氧基乙氧基)丙基]氨基]-3-吡啶腈88份，N-[5-(二乙氨基)-2-[(2,4-二硝基苯基)偶氮]苯基]-乙酰胺64份，N-[2-(2-溴代-4,6-二硝基苯基偶氮基)-5-[二(2-丙烯基)氨基]-4-甲氧基苯基]乙酰胺38份，N-[5-[[2-(乙酰氧基)乙基](苯甲基)氨基]-2-[(2-氯-4,6-二硝基苯基)偶氮]-4-甲氧基苯基]乙酰胺118份，提升反应釜压力，使其达到1.8MPa，温度为193℃，聚合反应20小时；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至37℃，出料，入压模机即可制得IGBT逆变电路103中电容器C3；
所述交联剂为2-[(2,5-二氯苯基)偶氮]-N-(6-乙氧基-2-苯并噻唑基)-3-氧代丁酰胺。
对照例
对照例为市售某品牌的电容器。
实施例4
将实施例1～3制备获得的IGBT逆变电路103中电容器C3和对照例所述的电容器进行使用效果对比。对二者充电速率、放电速率、耐高温度进行统计，结果如表1所示。
从表1可见，本发明所述的IGBT逆变电路103中电容器C3，其充电速率、放电速率、耐高温度等指标均优于现有技术生产的产品。
此外，如图5所示，是本发明中所述的IGBT逆变电路中电容器材料耐腐蚀度随使用时间变化图。图中看出，实施例1～3所用IGBT逆变电路103中电容器C3，其材料耐腐蚀度随使用时间变化程度大幅优于现有产品。
Claims (1)
1.一种基于DSP的风力发电逆变装置，包括：发电机（100），整流、滤波电路（101），蓄电池（102），IGBT逆变电路（103），DSP处理器（104）；其特征在于，风车叶片在风力作用下做旋转运动，促使发电机（100）发电，发电机（100）产生的交流电在13V～25V之间，需经整流、滤波电路（101）进行整流、滤波处理后，存储在蓄电池（102）中，此时存储在蓄电池（102）中的直流电可以直接使用，或者经过IGBT逆变电路（103）转化为交流电，此时的交流电需再经过变压、滤波作用，转化为可以用于使用的220V交流电；IGBT逆变电路（103）的开启、关闭受DSP处理器（104）控制，DSP处理器（104）及发电机（100）的启动、停止由PLC工控（105）总线控制；
IGBT逆变电路（103）采用单相全桥逆变电路，每个IGBT的集电极与发射极之间并联一个二极管；IGBT逆变电路（103）前串联一个熔断器，该熔断器在IGBT逆变电路（103）上下桥臂直通短路，造成过流现象时熔断；IGBT逆变电路（103）的工作原理如下：
(1)当开关管Q1、开关管Q4先导通时，IGBT逆变电路（103）中电容器C3、电容器C6两端的电压为逆变器的输入端电压Ud，该电压方向为上正下负；闪断后开关管Q1、开关管Q4再导通时，其管压趋近于零，则二极管 D5、D8截止，其两端的电压方向为上负下正，大小为Ud；此时开关管Q2、开关管Q3上的电压大小为Ud，方向为上正下负，二极管D6、D7上的电压为零；
(2)当开关管Q1、开关管Q4关断时，由于直流母线分布电感的存在，使得IGBT在关断过程中产生很大的尖峰电压；当开关管Q1，开关管Q4上的电压超过Ud时，尖峰电压会分别通过电容器C3、R3和电容器C6、R2放电，尖峰电压全部耗在电阻上，待IGBT逆变电路（103）放电结束后，开关管Q1、开关管Q4完全关断；此时，开关管Q2、开关管Q3还没开通，开关管Q1～开关管Q4上的电压均为Ud/2，电容器C3、电容器C4、电容器C5、电容器C6上的电压均为Ud，方向为上正下负，二极管D5～D8上的电压为Ud/2，方向为上负下正；
(3)当开关管Q1、开关管Q4关断后，若仍未开通开关管Q2、开关管Q3，则电流会经开关管Q2和开关管Q3的集电极与发射极并联的二极管续流，开关管Q1、开关管Q4上的电压为Ud；开关管Q2、开关管Q3上的电压为零；电容器C3～电容器C6上的电压为Ud，方向为上正下负；二极管D5、D6上的电压为零；二极管D6、D7上的电压为Ud，方向为上负下正；
(4)二极管续流直到电流减小为零时，可开通开关管Q2、开关管Q3，IGBT逆变电路（103）中各处电压不变；
DSP处理器（104）在控制IGBT逆变电路（103）开启、关闭过程中，需要经过接口电路的作用；接口电路主要包括：D/A转换电路、PWM外围电路、驱动电路、采样电路、A/D转换电路；DSP处理器（104）对IGBT逆变电路（103）中的PWM波部分以及死区部分进行数字化处理；驱动电路为IGBT逆变电路（103）中IGBT的栅极和发射极之间提供正偏电压+VGE，从而使IGBT导通；采样电路对IGBT逆变电路（103）输出的模拟信号进行数据采集，经A/D转换电路处理后反馈给DSP处理器（104）；
所述驱动电路采用IR2110驱动芯片，正偏电压+VGE取值为+15V，同时，在IGBT的栅极和发射极关断时，驱动电路为IGBT提供一个负偏压﹣VGE，﹣VGE取值为﹣5V；
所述DSP处理器（104）采用TMS320LF2407A处理器，并且设置有过流保护、欠压保护、温度保护以及输出过压保护等保护电路；
所述IGBT逆变电路（103）中电容器C3由高分子材料压模成型，IGBT逆变电路（103）中电容器C3的组成成分和制造过程如下：
一、IGBT逆变电路（103）中电容器C3组成成分：
按重量份数计，2-甲氧基-4-丙-1-丙烯基-1-苄氧基苯22～58份，(s)-3-烯丙基-2-甲基-4-氧代环戊-2-烯基-(1R，3R)-2，2-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯基)环丙烷羧酸酯69～132份，2-(4-二甲氨基苯基)-5-氟-6-吗啉-1-氢-苯并咪唑34～87份，(S)-alpha-氰基-3-苯氧苄基-(+)-顺-3-(2,2,二溴乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯12～65份，氰基-(3-苯氧基苯基)甲基-3-(2,2-二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯48～102份，3-苯氧基苄基-2,2-二甲基-3-(2,2-二氯乙烯基)-1-环丙烷羧酸酯118～235份，浓度为66 ppm～98ppm的(3-苯氧基苯基)甲基-3-(2,2-二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯45～136份，(1R)-2,2-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯基)环丙烷羧酸-(S)-2-甲基-3-(2-炔丙基)-4-氧代-环戊-2-烯基酯78～146份，3-(2,2-二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙酸-(1S,3S)-REL-(R)-氰基(3-苯氧苯基)甲基酯128～185份，交联剂77～143份，5-(2-氰基-4-硝基苯偶氮基)-2-(2-羟乙基氨基)-4-甲基-6-[[3-(2-苯氧基乙氧基)丙基]氨基]-3-吡啶腈55～122份，N-[5-(二乙氨基)-2-[(2,4-二硝基苯基)偶氮]苯基]-乙酰胺44～82份，N-[2-(2-溴代-4,6-二硝基苯基偶氮基)-5-[二(2-丙烯基)氨基]-4-甲氧基苯基]乙酰胺18～54份，N-[5-[[2-(乙酰氧基)乙基](苯甲基)氨基]-2-[(2-氯-4,6-二硝基苯基)偶氮]-4-甲氧基苯基]乙酰胺63～178份；
所述交联剂为N-[3-[(2-氰乙基)乙氨基]-4-甲氧代苯基]乙酰胺、2-[(2,5-二氯苯基)偶氮]-N-(6-乙氧基-2-苯并噻唑基)-3-氧代丁酰胺、乙酰乙酰对乙氧基苯胺中的任意一种；
二、IGBT逆变电路（103）中电容器C3的制造过程，包含以下步骤：
第1步：在反应釜中加入电导率为3.34 μS/cm～5.52 μS/cm的超纯水1440～1840份，启动反应釜内搅拌器，转速为58 rpm～115 rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至42 ℃～68 ℃；依次加入2-甲氧基-4-丙-1-丙烯基-1-苄氧基苯、(s)-3-烯丙基-2-甲基-4-氧代环戊-2-烯基-(1R，3R)-2，2-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯基)环丙烷羧酸酯、2-(4-二甲氨基苯基)-5-氟-6-吗啉-1-氢-苯并咪唑，搅拌至完全溶解，调节pH值为4.5～7.7，将搅拌器转速调至158 rpm～222 rpm，温度为87 ℃～118 ℃，酯化反应12～20小时；
第2步：取(S)-alpha-氰基-3-苯氧苄基-(+)-顺-3-(2,2,二溴乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯、氰基-(3-苯氧基苯基)甲基-3-(2,2-二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯进行粉碎，粉末粒径为800～1200目；加入3-苯氧基苄基-2,2-二甲基-3-(2,2-二氯乙烯基)-1-环丙烷羧酸酯混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为6 mm～10 mm，采用剂量为5.2kGy～8.5 kGy、能量为8.0 MeV～18 MeV的α射线辐照42～108分钟，以及同等剂量的β射线辐照79～165分钟；
第3步：经第2步处理的混合粉末溶于(3-苯氧基苯基)甲基-3-(2,2-二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯中，加入反应釜，搅拌器转速为83 rpm～166 rpm，温度为102℃～158℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.12 MPa～1.58 MPa，保持此状态反应15～22小时；泄压并通入氡气，使反应釜内压力为0.65 MPa～1.18 MPa，保温静置22～30小时；搅拌器转速提升至182 rpm～257 rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入(1R)-2,2-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯基)环丙烷羧酸-(S)-2-甲基-3-(2-炔丙基)-4-氧代-环戊-2-烯基酯、3-(2,2-二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙酸-(1S,3S)-REL-(R)-氰基(3-苯氧苯基)甲基酯完全溶解后，加入交联剂搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.4～6.8，保温静置5～12小时；
第4步：在搅拌器转速为112 rpm～174 rpm时，依次加入5-(2-氰基-4-硝基苯偶氮基)-2-(2-羟乙基氨基)-4-甲基-6-[[3-(2-苯氧基乙氧基)丙基]氨基]-3-吡啶腈、N-[5-(二乙氨基)-2-[(2,4-二硝基苯基)偶氮]苯基]-乙酰胺、N-[2-(2-溴代-4,6-二硝基苯基偶氮基)-5-[二(2-丙烯基)氨基]-4-甲氧基苯基]乙酰胺和N-[5-[[2-(乙酰氧基)乙基](苯甲基)氨基]-2-[(2-氯-4,6-二硝基苯基)偶氮]-4-甲氧基苯基]乙酰胺，提升反应釜压力，使其达到1.2 MPa～2.4 MPa，温度为162℃～225℃，聚合反应14～25小时；反应完成后将反应釜内压力降至0 MPa，降温至32 ℃～42 ℃，出料，入压模机即可制得IGBT逆变电路（103）中电容器C3。
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