太阳能水泵系统及永磁电机控制设计

【摘要】：太阳能水泵系统作为一种太阳能利用的重要形式，具有巨大的社会效益和经济效益，对太阳能水泵控制技术的进一步研究，有利于提高太阳能水泵的可靠性并降低成本，有利于太阳能水泵的推广应用。本文针对采用无位置传感器永磁无刷直流电机驱动太阳能水泵的特点，通过对永磁无刷直流电机的无位置传感器控制中的转子位置检测技术和换相控制的深入研究，提出了一种用于太阳能水泵的永磁无刷直流电机控制策略。 本文首先阐述了研究太阳能水泵的目的和意义；研究了国内外太阳能技术的发展现状和太阳能水泵系统的经济性；详细介绍了太阳能水泵的各个组成部分的工作原理和特性。 然后分析了各种无位置传感器无刷直流电机转子位置检测方法，提出了一种用于太阳能水泵的永磁无刷直流电动机十分有效的无位置传感器控制方法，这种方法可以避免使用中点电压作为比较信号。对于特定的PWM调制方式，不导通相的反电动势能够直接从不导通相的端电压中测量出来。 最后采用了TI公司的TMS320F2812DSP作为控制器，并基于DSP的硬件结构和开发环境设计了整个控制系统的硬件和软件控制系统，通过实验得到的波形看出，所设计的无位置传感器控制方法能够有效地进行永磁无刷直流电机的换相控制，与实际安装的霍尔信号进行比较，具有很高的精确度，使得永磁无刷直流电机能够脱离位置信号系统运行，证明了所设计的控制系统的可行性。 【关键词】：太阳能水泵 永磁直流无刷电机 无位置传感器 DSP
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK519;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 引言8-16
• 1.1 本课题的研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外太阳能发电的发展现状及其趋势9-14
• 1.2.1 国外太阳能发电的发展及其现状9-13
• 1.2.2 我国太阳能发电的发展及其现状13-14
• 1.3 太阳能水泵系统的经济性14
• 1.4 本文的主要工作内容14-16
• 第2章 太阳能水泵系统的构成及各部分工作的特性16-29
• 2.1 太阳能电池组件与方阵及其特性17-20
• 2.1.1 太阳电池板的电性能17-18
• 2.1.2 太阳电池板18-20
• 2.2 太阳能水泵系统常用水泵分类及特性20-24
• 2.2.1 常用水泵分类20-21
• 2.2.2 离心泵主要性能参数21-22
• 2.2.3 离心泵的比例定律22-24
• 2.3 太阳能水泵系统的电动机24-26
• 2.4 太阳能水泵系统的储能26-27
• 2.5 太阳能水泵系统的控制27-29
• 第3章 DC/DC 升压电路及永磁电机原理分析29-42
• 3.1 DC/DC 直流变换器的设计29-32
• 3.1.1 DC/DC 升压电路分析29-31
• 3.1.2 DC/DC 控制电路分析31
• 3.1.3 CVT 实现最大功率跟踪31-32
• 3.2 永磁无刷直流电动机的原理结构32-37
• 3.2.1 工作原理32-35
• 3.2.2 系统结构35-37
• 3.3 常用无位置传感器检测原理37-42
• 3.3.1 反电动势过零点的检测方法37-38
• 3.3.2 反电动势 3 次谐波检测方法38-41
• 3.3.3 固定电压的检测方法41-42
• 第4章 控制系统的硬件设计42-52
• 4.1 无位置传感器的永磁无刷直流电动机控制方法42-44
• 4.2 无位置传感器检测硬件系统的实现44-52
• 4.2.1 TMS320F2812 DSP 系统与应用45-47
• 4.2.2 硬件组成及其工作原理47-49
• 4.2.3 硬件抗干扰设计49-52
• 第5章 控制系统的软件设计52-62
• 5.1 软件开发环境52-53
• 5.2 软件总体设计53-54
• 5.3 软件流程54-57
• 5.4 仿真结果与结论57-62
• 第6章 总结与展望62-63
• 6.1 对本论文的总结62
• 6.2 对以后工作的展望62-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 附录67

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