1kW光伏水泵系统的设计

【摘要】：随着社会的不断向前发展，人们对生活质量的要求也逐渐提高，各国对能源的需求量不断攀升，而能源问题变得日益严峻，这样太阳能作为可再生能源得到了一个发展契机，当前在发达国家江南体育在线直播观看 发电已经商业化，在发展中国家也在逐步往这个方向迈进。在光伏发电技术不断发展这个大环境下，光伏水泵技术经历了几十年的长足发展，已然成为太阳能利用的一个重要分支。在发展中国家，部分偏远地区电网没有充分覆盖，存在着用电用水难的情况，因此光伏水泵技术的研究有着极大的社会效应以及经济效应。本文面对我国西北部地区及农村偏远地区电力不足，居民生活用水困难，设计一种全新的小型江南体育在线直播观看 水泵系统。 本课题主要对一下电路进行了深入分析：太阳能电池阵列的过压欠压保护电路、DC/DC升压斩波电路、电力MOSFET的短路保护电路及驱动电路、基于PS21865的IPM逆变电路。在控制策略方面主要是：直流升压部分的PWM调制、逆变部分的SVPWM调制、电机的VVVF控制方式。下面对本文的主要工作内容做出具体介绍。 首先分析了光伏水泵的研究背景及国内外的发展现状，对光伏发电系统的组成、分类、拓扑结构进行了概述。提出了光伏水泵系统的主电路结构；在深入分析太阳能电池输出特性的基础上，提出了几种常见的最大功率跟踪原理，提出了本系统应用的改进后的最大功率跟踪方式，即CVT式与扰动观察法相结合的控制方式，使得光伏阵列输出最大功率，系统高效运行；在DC/DC升压阶段采用了BOOST升压斩波电路，并对电路进行了优化，该部分采用了STC公司的STC89C52单片机作为控制芯片，实现最大功率跟踪，对该部分硬件设计及主要元器件的选型作了详细介绍；在DC/AC逆变阶段，采用了基于PS21865的IPM模块，这样不仅减小了系统体积、缩短了开发周期，还大大减少了系统驱动电路及保护电路的设计，更重要的是提高了系统的效率，本部分采用TI公司32位的TMS320F2812作为控制芯片。在DC/DC升压部分做出了硬件设计并得出实验结果，在DC/AC阶段做出硬件模块调试以及软件设计，并得出仿真结果。仿真结果显示，光伏阵列能快速响应，达到最大功率点，逆变器中输出的电流和电压的波形为三相220伏交流电，波形稳定。能够满足三相异步电机的运行条件，结果表明本设计能够满足设计要求。 【关键词】：太阳能 光伏水泵 最大功率点跟踪 SVPWM
【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】：TH38;TM615
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• 第1章 引言10-14
• 1.1 本课题的研究背景及意义10-11
• 1.2 本研究课题的发展及现状11-13
• 1.2.1 国外光伏发电的发展及其现状11-12
• 1.2.2 国内光伏发电的发展及其现状12-13
• 1.3 本文的主要工作内容13-14
• 第2章 光伏水泵系统结构与最大功率跟踪14-26
• 2.1 光伏水泵系统功能模块简介15-18
• 2.1.1 光伏电池工作原理分析15-17
• 2.1.2 光伏水泵系统结构建模17-18
• 2.2 最大功率跟踪原理及控制策略18-20
• 2.2.1 最大功率跟踪原理18-19
• 2.2.2 最大功率跟踪控制电路19-20
• 2.3 最大功率跟踪的控制策略20-24
• 2.3.1 电导增量法20-22
• 2.3.2 恒压跟踪法（CVT）22-23
• 2.3.3 模糊控制法23
• 2.3.4 扰动观察法[27]23-24
• 2.4 机泵及系统选型原则24-25
• 2.4.1 电机的选型24
• 2.4.2 水泵的选型24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 光伏水泵系统控制方案与策略26-36
• 3.1 DC/DC 变换器的 PWM 控制27-31
• 3.1.1 BOOST 电路原理分析27-28
• 3.1.2 最大功率跟踪的实现28-30
• 3.1.3 DC/DC 电路直流电压控制原理30-31
• 3.2 逆变电路的 SVPWM 调制31-34
• 3.2.1 SVPWM 的原理31-33
• 3.2.2 SVPWM 控制算法的应用依据33-34
• 3.3 VVVF 的原理34-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第4章 1kW 光伏水泵的硬件设计36-49
• 4.1 DC/DC 电路的硬件设计36-43
• 4.1.1 光伏阵列过压欠压保护电路的设计37-38
• 4.1.2 MOSFET 短路保护的设计38-39
• 4.1.3 MOSFET 驱动电路的设计39-40
• 4.1.4 电路元器件选型40-42
• 4.1.5 DC/DC 电路实验平台搭建与调试42-43
• 4.2 DC/AC 电路的硬件设计43-45
• 4.2.1 TMS320F2812 的介绍[28]44
• 4.2.2 基于 PS21865 的三相逆变电路44-45
• 4.3 采样电路设计45-47
• 4.3.1 直流电压采样电路45-46
• 4.3.2 交流电流采样电路46-47
• 4.4 打干保护的设计47
• 4.5 本章小结47-49
• 第5章 1kW 光伏水泵的软件设计49-59
• 5.1 主程序设计49-50
• 5.2 软件开发环境 Keil C51 及 CCS3.3 介绍50-51
• 5.2.1 Keil C51 软件开发环境介绍50
• 5.2.2 CCS3.3 软件开发环境介绍50-51
• 5.3 系统子程序设计51-58
• 5.3.1 最大功率跟踪的软件实现51-53
• 5.3.2 SVPWM 的软件实现53-56
• 5.3.3 低日照保护的实现56-57
• 5.3.4 打干保护的实现57-58
• 5.4 本章小结58-59
• 第6章 总结与展望59-61
• 6.1 对本论文的总结59
• 6.2 对以后工作的展望59-61
• 参考文献61-64
• 致谢64-65
• 附录65

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

负载获得最大功率问题及推论    李月华!天津

最大功率是指什么?    陈功;

中国研发出世界最大功率LED光源    

对一道电工基础习题的辨析    陈旭昌;

中国研发出世界最大功率LED光源    章从福;

“电路允许最大功率”题切入点    钟浩然;

负载获取最大功率分析及计算    徐丽艳

新车报价    

《中国新时代》杂志2006年度豪华商务轿车评选候选车型    

中国研发出世界最大功率LED光源并掌握封装技术    

风光柴互补发电系统最大功率控制策略研究    冯乾;赵沛坤;梁俊霞;朱安西;施辉伟;朱炯;涂洁磊;

光伏发电最大功率跟踪控制方法的研究    李星辰;王琳;

太阳能与市电并联供电之LED交通号志系统研制    赵贵祥;李仁豪;严坤龙;

变速恒频风力发电机组的最大功率捕获的控制策略研究    杜志伟;赵峰;杜晓亚;

大功率CO_2激光切割技术的发展    陈传梁;

优秀中国式摔跤运动员无氧代谢能力特征研究    张茂林;

大功率扬声器与功率有关的若干问题    俞锦元;

优秀武术散打运动员无氧代谢能力特征的研究    赵光圣;高炳宏;郭玉成;

一种基于电缆高速数据传输中同步技术的DSP实现    李春红;顾亚平;孙海信;查雨;

电阻率CT技术应用研究    朱文仲;冷元宝;赵志忠;王锐;

光辉岁月——标致307    本报记者 贾琼

你将给爱车付出多少钱 主流车养车费用揭秘    钱龙

超级跑车竞升级    Joan

中国汽车市场迈入“T”时代    吕磊

国内最大功率环保工作船交付    叶汉敏 张雨

2.0黄金排量谁主天下    本报记者 张震

四大厂商争宠家用MPV市场    张涵

湘机将制造我国最大功率防爆电机    杨勋 唐树勋

我国成功研制最大功率电子直线加速器    记者 过国忠　通讯员 过敏敏

我国成功研制最大功率电子直线加速器    过国忠　过敏敏

光伏水泵系统及其控制的研究    苏建徽

光伏发电系统及其控制技术研究    曹太强

电力系统静态电压稳定性快速评估方法研究    王亮

汽车制动能量回收系统的研究    万里翔

固体氧化物燃料电池新型阴极材料及在单室结构中的应用    魏波

感应耦合电能传输系统能效特性的分析与优化研究    夏晨阳

拳击下肢专项力量特征研究及训练辅助器械的研制    苏彦炬

采用智能天线和功率控制的Ad Hoc网络MAC协议的研究    范军

高频感应加热电压型逆变器功率控制研究    张智娟

不确定性条件下风电场有功功率控制方法研究    张珍珍

风光互补发电系统最佳功率点跟踪的研究    崔杏杏

左云风电场风机最大功率的跟踪控制方法及应用    张鹏

永磁直驱式风力发电机组的最大功率跟踪算法研究    道日娜

风光互补发电系统在高速公路中的应用研究    刘学

支持向量机回归算法预测局部遮阴光伏发电系统最大功率    赵丹

5KW光伏并网发电系统的设计及其控制系统的研究    廖红伟

光伏并网发电系统MPPT及控制策略的研究    吴伟标

基于单周期控制的风力发电最大功率追踪控制策略研究    林震

离网型风光互补发电系统控制器的研究与设计    陶海亮

光伏发电系统中最大功率追踪控制研究    张群