一种新型的光伏水泵系统

【摘要】：在目前蓬勃发展的光伏产业中,光伏水泵系统已成为其中的一个重要分支,光伏水泵系统是直接利用太阳电池光生伏特效应发电,之后通过一系列电力电子、电机、水泵等控制及执行环节实现在江河湖泊或深井中提水的系统,该系统是光、机、电、控制技术等多学科交叉、结合的体现。随着太阳电池及电力电子技术的不断进步,全球光伏水泵的技术及应用也突飞猛进地在发展。 本文拟研发一种基于蓄电池储能启动技术的新型三相交流光伏水泵系统,专门针对采用交流水泵的光伏提水系统存在的光伏电池组件输出效率不高、交流水泵的启动电流过大、电池与水泵功率配比不佳等问题而设计。作者所做工作具体如下： 1)由于光伏系统的工作状态容易受到如光照强度、环境温度等各种因素的影响,本文将对这些影响因子进行深入分析,找到合适的解决方法,以实现系统输出效率的最大化 2)由于最大功率跟踪(MPPT, Maximum Power Point Tracking)技术可使光伏系统始终工作于最大功率点,本文研究了现有的国内外MPPT算法,对MPPT方法进行融合和改造,在引入原MPPT方法的优点的同时,试着缓解或消除其缺陷,提出一种适用于光伏水泵系统且较传统MPPT方法更加高效可靠的改进型方法—CVT-IST法。并将该方法与一种改进的扫描方法一嵌套扫描法相结合,相较于顺序扫描方法,该扫描方法拥有可以在更少的采样工作点中获得具有最大功率工作点的能力。通过基于matlab/simulink的光伏系统的仿真实验,验证了该方法在保证精确度的前提下,可以有效地减少采样电压和电流的数量,从而减少计算量,提高扫描效率。 3)对光伏水泵系统的组成部分进行了详细介绍,设计基于电池储能启动技术的新型光伏水泵系统。研究和设计系统各个组成模块包括光伏电池组件、控制器、逆变器、水泵等,实现系统各个模块的最佳配比,对改进型的光伏水泵系统进行测试,分析测试结果,对系统存在的问题给出相应的改进措施,进一步提高系统性能。 在内容安排上,第一章对光伏水泵系统的的基本原理和组成做了简单介绍,同时详细论述了光伏水泵系统的研究现状与应用情况；第二章主要介绍太阳能电池的相关内容,讨论了影响光伏电池输出效率的因素,并给出了相应的应对措施；第三章介绍CVT-IST法的研究与设计；第四章介绍改进型光伏水泵系统的设计、测试；第五章为总结与展望。 【关键词】：光伏水泵 最大功率点跟踪 储能启动
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 光伏水泵系统简介10-11
• 1.2 光伏水泵系统的研究现状11-12
• 1.3 光伏水泵的应用情况及存在着的问题12-14
• 1.4 本章小结14-15
• 2 光伏电池输出特性研究15-21
• 2.1 光伏电池简介15
• 2.2 光伏电池的数学模型15-17
• 2.3 光照强度对光伏电池输出特性的影响及应对措施17-19
• 2.3.1 光照强度对光伏电池输出特性的影响17-18
• 2.3.2 应对措施18-19
• 2.4 温度对光伏电池输出特性的影响及应对措施19-20
• 2.4.1 温度对光伏电池输出特性的影响19
• 2.4.2 应对措施19-20
• 2.5 本章小结20-21
• 3 光伏MPPT方法研究21-35
• 3.1 传统MPPT方法21-24
• 3.1.1 CVT方法21-22
• 3.1.2 P&O方法22
• 3.1.3 INC方法22-23
• 3.1.4 IST方法23-24
• 3.3 基于智能算法的MPPT方法24-26
• 3.3.1 基于数学寻优的MPPT方法24-25
• 3.3.2 基于模糊逻辑的MPPT方法25
• 3.3.3 基于神经网络预测的MPPT方法25-26
• 3.4 改进型MPPT方法研究26-27
• 3.4.1 CVT-IST方法26-27
• 3.4.2 改进的CVT-IST方法27
• 3.5 基于CVT-IST方法的实验研究27-34
• 3.5.1 光伏电池的仿真模型27-28
• 3.5.2 DC/DC变换器模块28-29
• 3.5.3 CVT-IST及其改进方法的仿真模型29-31
• 3.5.4 改进型MPPT仿真实验31-33
• 3.5.5 实验总结33-34
• 3.6 本章小结34-35
• 4 光伏水泵系统的设计35-53
• 4.1 光伏水泵系统构成35-39
• 4.1.1 光伏水泵35-36
• 4.1.2 逆变器36-37
• 4.1.3 软启动器37-38
• 4.1.4 蓄电池38-39
• 4.2 光伏水泵系统设计39-47
• 4.2.1 系统整体设计方案39-40
• 4.2.2 光伏阵列设计40-41
• 4.2.3 电池储能启动控制策略41-43
• 4.2.4 主控制器设计43-47
• 4.3 系统测试47-52
• 4.3.1 测试一48-49
• 4.3.2 测试二49-51
• 4.3.4 测试三51-52
• 4.4 本章小结52-53
• 5 结论53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-58
• 附录58

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