交流异步电机光伏水泵控制系统研究

【摘要】： 当前社会的快速发展伴随着极大的能源消耗,能源和环境问题已经日益突出。开发利用清洁的可再生能源已经势在必行。太阳能是当前世界上最清洁同时具有大规模开发利用前景的可再生能源之一,世界各国都在积极发展太阳能。光伏水泵系统经过几十年的发展,已经成为太阳能应用领域的一个重要分支,其巨大的社会效益和经济效益使得光伏水泵获得越来越多的关注。 本文采用异步电机作为光伏水泵驱动电机,详细介绍了该系统的主电路、控制电路的硬件电路设计,元器件的选用和参数的选定。本文还对光伏水泵系统最大功率跟踪和空间电压矢量PWM变频控制策略进行了研究。论文的主要工作如下: (1)介绍了光伏水泵系统的拓扑及工作原理,对光伏阵列最大功率点跟踪控制方法及其实现进行了详细的阐述。 (2)随着系统频率的升高使开关管的损耗也逐渐增大,影响了整个系统的效率,为此着重分析了SVPWM的降损开关调制模式。在Matlab中构建仿真模型,并把该调制模式运用到系统,在硬件电路上测得实际工作时的波形。结果表明该调制方法减小了开关管损耗,提高了系统的效率。 (3)设计了主电路结构,详细介绍了系统主电路各元件参数的选择和设计。 (4)采用飞思卡尔公司的快速数字处理芯片56F8037作为主电路的控制核心,针对系统设计了自动识别打干保护、过流保护、过欠压保护等多种智能保护措施。 (5)对系统进行相关的实验,实验结果证明系统达到了设计要求。 【关键词】：光伏水泵系统 交流异步电机 电压空间矢量 最大功率点跟踪
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM343
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 致谢8-14
• 第一章 绪论14-17
• 1.1 光伏系统的现状和发展前景14-15
• 1.2 光伏水泵系统研究的意义15-16
• 1.3 本文研究的主要内容16-17
• 第二章 光伏水泵系统的基本原理17-25
• 2.1 光伏水泵系统的结构17-18
• 2.2 光伏阵列最大功率跟踪18-24
• 2.2.1 光伏阵列输出特性18-22
• 2.2.2 最大功率点跟踪22-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第三章 光伏水泵系统的SVPWM 控制25-35
• 3.1 空间矢量PWM 的原理与实现25-30
• 3.1.1 SVPWM 基本原理25-28
• 3.1.2 SVPWM 的实现方法28-30
• 3.2 SVPWM 的降损开关模式30-32
• 3.2.1 降损SVPWM 原理30-31
• 3.2.2 降损SVPWM 的实现方法31-32
• 3.3 算法仿真分析32-34
• 3.3.1 驱动波形分析33
• 3.3.2 电流谐波分析33-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第四章 系统硬件设计35-51
• 4.1 系统硬件总体结构设计35
• 4.2 DC/DC 升压变换器设计35-42
• 4.2.1 升压电路拓扑选择35-36
• 4.2.2 推挽变换器参数设计36-39
• 4.2.3 推挽变换器控制电路设计39-41
• 4.2.4 驱动电路设计41-42
• 4.3 DC/AC 变频逆变器设计42-44
• 4.3.1 逆变主电路结构选择42-43
• 4.3.2 智能功率模块简介及硬件结构图43-44
• 4.4 基于56F8037 的控制系统44-50
• 4.4.1 控制核心56F8037 特点及其外围电路设计45-46
• 4.4.2 采样检测电路46-49
• 4.4.3 辅助电源49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第五章 系统的控制结构及软件实现51-59
• 5.1 系统控制结构51-52
• 5.2 系统的软件实现52-58
• 5.2.1 主程序设计53-54
• 5.2.2 SVPWM 中断程序54
• 5.2.3 PI 调节的频率给定实现54-55
• 5.2.4 最大功率跟踪的软件实现55-57
• 5.2.5 保护功能的实现57-58
• 5.3 本章小结58-59
• 第六章 实验结果与展望59-63
• 6.1 实验结果59-62
• 6.1.1 DC/DC 变换器实验59-61
• 6.1.2 DC/AC 变换器实验61-62
• 6.2 进一步展望62-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文66-67

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