光伏水泵系統(tǒng)控制策略研究

【摘要】： 光伏水泵系統(tǒng)全自動(dòng)地日出而作,日落而歇,維護(hù)簡(jiǎn)單方便,是理想的集經(jīng)濟(jì)性、可靠性和環(huán)保效益為一體的綠色能源產(chǎn)品。目前商品化光伏水泵的機(jī)泵系統(tǒng)效率相差很大,高至60%左右,低至10%左右。因此為提高光伏水泵系統(tǒng)揚(yáng)水效率,使光伏陣列輸出功率接近最大功率,使電機(jī)能根據(jù)光強(qiáng)的變化調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速,本文針對(duì)異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的戶(hù)用光伏水泵系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn),結(jié)合電機(jī)的矢量控制理論和TMPPT/PID雙模控制算法,對(duì)該新型變頻調(diào)速控制策略進(jìn)行了理論分析和仿真及實(shí)驗(yàn)研究。本文的主要內(nèi)容如下: 1.研究了光伏水泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用特點(diǎn),確定了以TMPPT/PID雙?？刂扑惴ê褪噶靠刂茷楹诵牡男滦妥冾l調(diào)速控制策略。 2.重點(diǎn)分析了矢量控制和電壓空間矢量脈寬調(diào)制的基本原理、控制算法及TMS320LF2407A DSP的實(shí)現(xiàn)方法,基于此繪制出光伏水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)的矢量控制框圖。 3.研究分析了光伏水泵系統(tǒng)各種最大功率跟蹤控制算法的優(yōu)缺點(diǎn),提出了TMPPT/PID雙模控制算法,并對(duì)該算法的可行性進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。 4.根據(jù)光伏水泵系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn),確定了主電路的結(jié)構(gòu),DC/DC部分采用推挽升壓電路,DC/AC部分以IPM模塊為核心。合理設(shè)計(jì)了以TMS320LF2407A DSP為控制核心的控制電路、光伏水泵特有的低速和打干保護(hù)電路。 5.對(duì)光伏水泵變頻調(diào)速控制策略進(jìn)行了仿真分析和實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明水泵能根據(jù)光強(qiáng)變化實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)最大功率點(diǎn)跟蹤和快速變頻調(diào)速,調(diào)速過(guò)程有良好的動(dòng)態(tài)性能。 【關(guān)鍵詞】：光伏水泵 電壓空間矢量 最大功率跟蹤 矢量控制 TMPPT
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-17
• 1.1 課題研究背景和意義11-13
• 1.2 變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展13-15
• 1.3 本文的主要工作15-17
• 2 光伏水泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理17-25
• 2.1 常規(guī)光伏水泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分析與比較18-20
• 2.2 本文采用的光伏水泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)20-22
• 2.3 光伏水泵系統(tǒng)配置的估算方法22-23
• 2.3.1 峰值日射小時(shí)數(shù)的折算22
• 2.3.2 流量的估算22
• 2.3.3 光伏陣列組件的估算22-23
• 2.3.4 電機(jī)輸出功率的估算23
• 2.4 本章小結(jié)23-25
• 3 光伏水泵系統(tǒng)最大功率跟蹤控制技術(shù)的研究25-37
• 3.1 太陽(yáng)能電池特性分析25-27
• 3.1.1 太陽(yáng)能電池工作原理分析25
• 3.1.2 太陽(yáng)能電池的電路特性25-26
• 3.1.3 影響太陽(yáng)能電池特性的因素26-27
• 3.2 最大功率點(diǎn)跟蹤原理27-29
• 3.3 最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法的研究29-31
• 3.4 TMPPT/PID 雙?？刂撇呗匝芯?/span>31-36
• 3.4.1 TMPPT 控制算法31-32
• 3.4.2 TMPPT/PID 雙?？刂扑惴?/span>32-33
• 3.4.3 TMPPT/PID 雙?？刂扑惴ǚ抡娣治?/span>33-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 4 光伏水泵系統(tǒng)變頻調(diào)速控制策略研究37-55
• 4.1 光伏水泵系統(tǒng)變頻調(diào)速原理分析37-38
• 4.2 變頻逆變器輸出 V-f 關(guān)系的優(yōu)化控制38-42
• 4.2.1 常規(guī) V / f= const 控制法38-40
• 4.2.2 V-f 優(yōu)化曲線(xiàn)的實(shí)現(xiàn)40-41
• 4.2.3 V-f 優(yōu)化直線(xiàn)的近似實(shí)現(xiàn)41-42
• 4.3 空間電壓矢量調(diào)制原理42-48
• 4.4 光伏水泵異步電機(jī)的矢量控制方案48-53
• 4.4.1 坐標(biāo)變換48-50
• 4.4.2 矢量控制系統(tǒng)常用方案50-51
• 4.4.3 異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制方案51-52
• 4.4.4 光伏水泵異步電機(jī)變頻矢量控制研究52-53
• 4.5 本章小結(jié)53-55
• 5 光伏水泵系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)55-67
• 5.1 主電路的結(jié)構(gòu)55
• 5.2 DC/DC 推挽升壓電路55-61
• 5.2.1 推挽升壓電路結(jié)構(gòu)56-57
• 5.2.2 DC/DC 變換器各元件參數(shù)計(jì)算57-60
• 5.2.3 推挽變換器控制電路的設(shè)計(jì)60-61
• 5.3 DC/DA 變換器的設(shè)計(jì)61-63
• 5.3.1 逆變器核心芯片選型61-62
• 5.3.2 光伏水泵變頻逆變器的結(jié)構(gòu)62-63
• 5.4 控制器核心 DSP 的選型63-64
• 5.5 輔助電源設(shè)計(jì)64
• 5.6 采樣電路設(shè)計(jì)64-66
• 5.6.1 光伏陣列電壓采樣電路64-65
• 5.6.2 光伏陣列電流采樣電路65
• 5.6.3 水井水位檢測(cè)電路65-66
• 5.7 本章小結(jié)66-67
• 6 光伏水泵系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析67-89
• 6.1 光伏水泵系統(tǒng)控制策略67
• 6.2 光伏水泵系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)67-73
• 6.2.1 系統(tǒng)主程序67-68
• 6.2.2 TMPPT/PID 最大功率點(diǎn)跟蹤子程序68-69
• 6.2.3 轉(zhuǎn)子磁鏈位置的計(jì)算69-70
• 6.2.4 SVPWM 中斷程序70-72
• 6.2.5 光伏水泵保護(hù)子程序72-73
• 6.3 光伏水泵系統(tǒng)矢量控制仿真73-83
• 6.4 光伏水泵系統(tǒng)變頻調(diào)速控制策略的仿真83-85
• 6.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析85-86
• 6.6 本章小結(jié)86-89
• 7 結(jié)論與工作展望89-91
• 7.1 結(jié)論89
• 7.2 進(jìn)一步工作展望89-91
• 參考文獻(xiàn)91-95
• 附錄Ⅰ光伏陣列伏安特性測(cè)量數(shù)據(jù)95-96
• 附錄Ⅱ光伏陣列仿真 M 函數(shù)96-97
• 作者簡(jiǎn)歷97-98
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集98

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風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在高速公路中的應(yīng)用研究    劉學(xué)

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5KW光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其控制系統(tǒng)的研究    廖紅偉

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)MPPT及控制策略的研究    吳偉標(biāo)

基于單周期控制的風(fēng)力發(fā)電最大功率追蹤控制策略研究    林震

離網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)控制器的研究與設(shè)計(jì)    陶海亮

光伏發(fā)電系統(tǒng)中最大功率追蹤控制研究    張群