BLDC光伏水泵系統(tǒng)的dsPIC控制研究

【摘要】： 在逐漸邁進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)的今天,作為綠色可再生能源重要組成部分的太陽能越來越受到青睞,太陽能光伏發(fā)電技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展,其中光伏水泵系統(tǒng)也成為了熱點(diǎn)研究方向,其應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大,有著潛在的巨大市場和良好的經(jīng)濟(jì)社會效益。 本文研究設(shè)計的BLDC光伏水泵系統(tǒng)是廣東聯(lián)合泵業(yè)公司委托開發(fā)項(xiàng)目,不僅要求本系統(tǒng)完成光伏水泵系統(tǒng)基本的提水功能,還要進(jìn)一步提高光伏水泵系統(tǒng)的技術(shù)水平,在高效率、寬揚(yáng)程、高可靠性和易操作性等方面有所提高,并有效控制成本,使本光伏水泵系統(tǒng)易于推廣應(yīng)用?，F(xiàn)在該系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了批量試生產(chǎn)。 本文通過對系統(tǒng)各主要和關(guān)鍵技術(shù)的分析,提出系統(tǒng)的總體設(shè)計方案,并完成系統(tǒng)控制器硬件電路和軟件設(shè)計,同時完成了試驗(yàn)樣機(jī)的制作,和實(shí)驗(yàn)平臺的搭建,并對其進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,驗(yàn)證了方案的可行性。具體工作如下: 1.通過對光伏水泵系統(tǒng)的分析,設(shè)計出以dsPIC30F4011為控制核心、IPM為電子換相主電路的BLDC光伏水泵系統(tǒng)控制器的整體結(jié)構(gòu)。 2.通過對光伏水泵系統(tǒng)中機(jī)泵系統(tǒng)的研究,并重點(diǎn)分析光伏水泵特性和無位置傳感器直流無刷電機(jī)中的關(guān)鍵技術(shù):轉(zhuǎn)子位置檢測技術(shù)、電機(jī)起動至同步運(yùn)行技術(shù)和電子換相中的數(shù)字鎖相與濾波技術(shù),利用dsPIC通過軟件實(shí)現(xiàn)對機(jī)泵系統(tǒng)的數(shù)字控制。 3.分析光伏水泵系統(tǒng)的最大功率跟蹤控制方式,并重點(diǎn)對擾動觀測法及其改進(jìn)方法進(jìn)行研究,且進(jìn)行了仿真分析。 4.基于系統(tǒng)實(shí)用性的考慮,設(shè)計了完善的保護(hù)系統(tǒng)、豐富的板載電源和人性化的顯示操作系統(tǒng)。 5.設(shè)計制作了系統(tǒng)的試驗(yàn)樣機(jī),搭建了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。 【關(guān)鍵詞】：光伏水泵系統(tǒng) 直流無刷電機(jī) 最大功率點(diǎn)跟蹤 dsPIC控制 智能功率模塊
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TK514;TH38
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 致謝12-13
• 第一章 概述13-17
• 1.1 太陽能光伏利用的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢13-14
• 1.2 光伏水泵系統(tǒng)的組成14-15
• 1.3 光伏水泵系統(tǒng)的研究意義15-16
• 1.4 本課題的任務(wù)16-17
• 第二章 光伏陣列特性與光伏水泵系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤17-24
• 2.1 光伏電池原理與特性17-19
• 2.1.1 光伏電池原理17-18
• 2.1.2 光伏電池特性18-19
• 2.2 恒定電壓法CVT 光伏水泵系統(tǒng)最大功率跟蹤19
• 2.3 MPPT 在光伏水泵中的原理及實(shí)現(xiàn)方法19-22
• 2.3.1 擾動觀測法19-20
• 2.3.2 擾動觀測法的失序20-21
• 2.3.3 擾動觀測法的改進(jìn)方法-最優(yōu)梯度法21-22
• 2.4 MPPT 仿真結(jié)果和分析22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第三章 光伏水泵機(jī)泵系統(tǒng)及其控制研究24-38
• 3.1 光伏水泵系統(tǒng)用水泵研究24-28
• 3.1.1 光伏水泵的工作參數(shù)24-25
• 3.1.2 光伏水泵流量和揚(yáng)程與電機(jī)功率匹配25-26
• 3.1.3 光伏水泵工況點(diǎn)及其調(diào)節(jié)26-27
• 3.1.4 本光伏水泵系統(tǒng)用3DS 系列水泵27-28
• 3.2 光伏水泵系統(tǒng)用永磁直流無刷電機(jī)28-30
• 3.2.1 永磁直流無刷電機(jī)工作原理28-29
• 3.2.2 永磁直流無刷電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制原理29-30
• 3.3 無位置傳感器直流無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置檢測30-34
• 3.3.1 常用的無位置傳感器轉(zhuǎn)子位置檢測方法30
• 3.3.2 虛擬中點(diǎn)法直流無刷電機(jī)的無傳感器位置檢測30-33
• 3.3.3 本設(shè)計中高壓電機(jī)虛擬中點(diǎn)法的工程實(shí)現(xiàn)33-34
• 3.4 電機(jī)起動至同步運(yùn)行研究34-36
• 3.4.1 三段式起動至同步運(yùn)行方法34-35
• 3.4.2 自尋最佳點(diǎn)切換法35-36
• 3.5 電機(jī)電子換相中的數(shù)字鎖相與濾波36-37
• 3.5.1 電機(jī)電子換相技術(shù)概述36
• 3.5.2 電機(jī)電子換相的數(shù)字濾波和預(yù)估方法36-37
• 3.6 本章小結(jié)37-38
• 第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計38-49
• 4.1 系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計38
• 4.2 電子換相主電路設(shè)計38-41
• 4.2.1 智能功率模塊（IPM）構(gòu)成的電子換相主電路38-39
• 4.2.2 PS21564 主要外圍參數(shù)設(shè)定39-41
• 4.3 數(shù)字信號控制器為核心的控制電路41-42
• 4.3.1 dsPIC30F4011 介紹41
• 4.3.2 dsPIC30F4011 控制核心外圍電路設(shè)計41-42
• 4.4 BLDC 電動機(jī)反電動勢檢測電路設(shè)計42-43
• 4.5 板載開關(guān)電源設(shè)計43-45
• 4.5.1 本系統(tǒng)板載電源結(jié)構(gòu)43-44
• 4.5.2 綠色節(jié)能芯片LD7575 構(gòu)成的開關(guān)電源44-45
• 4.6 系統(tǒng)檢測電路設(shè)計45-47
• 4.6.1 光伏陣列電壓采樣電路45-46
• 4.6.2 光伏陣列電流采樣電路46
• 4.6.3 溫度檢測電路46-47
• 4.6.4 水井和水塔水位檢測電路47
• 4.7 顯示操作系統(tǒng)設(shè)計47-48
• 4.8 本章小結(jié)48-49
• 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計49-57
• 5.1 系統(tǒng)主程序流程49-50
• 5.2 系統(tǒng)子程序流程50-56
• 5.2.1 PWM 中斷子程序50
• 5.2.2 反電勢過零捕捉中斷子程序50-51
• 5.2.3 定時器中斷子程序51-52
• 5.2.4 PI 調(diào)節(jié)穩(wěn)壓跟蹤子程序52-53
• 5.2.5 CVT 軟啟動子程序53-54
• 5.2.6 MPPT 最大功率跟蹤子程序54-55
• 5.2.7 光伏水泵保護(hù)子程序55-56
• 5.3 本章小結(jié)56-57
• 第六章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與展望57-60
• 6.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析57-59
• 6.2 進(jìn)一步工作展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文63-64

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交流變頻調(diào)速系統(tǒng)SVPWM技術(shù)的研究    李亞輝

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dsPIC數(shù)字信號處理控制器及其應(yīng)用    胡薔

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Microchip推出低引腳數(shù)16位dsPIC30F數(shù)字信號控制器    

Microchip新推六款用于電機(jī)的dsPIC 16位數(shù)字信號控制器    

Microchip推出兩款低引腳數(shù)16位dsPIC30F數(shù)字信號控制器    

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基于dsPIC的儲緯電機(jī)矢量控制系統(tǒng)研究    鄭舟;胡旭東;

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基于dsPIC的開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計    許偉

基于dsPIC的交流永磁同步電機(jī)驅(qū)動器研究與設(shè)計    董衛(wèi)虎

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基于dsPIC的靜止無功補(bǔ)償裝置數(shù)字控制系統(tǒng)的設(shè)計    邢穎

基于dsPIC的無位置傳感器無刷直流電機(jī)控制研究    安然

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基于dsPIC的無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計    吳偉

基于dsPIC的無速度傳感器異步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的研究    徐為勇

基于dsPIC的電梯能量回饋裝置的研究與設(shè)計    王金保

基于dsPIC的閘機(jī)扇門控制系統(tǒng)研究    楊繼桐