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具有光伏水泵控制功能的通用变频装置研制
作 者: 孙艳霞
导 师: 丁明
学 校: 合肥工业大学
专 业: 电力电子与电力传动
关键词: 通用变频器 电压空间矢量 恒压频比控制 光伏水泵 最大功率点跟踪 模块化设计
分类号: TM921.51
类 型: 硕士论文
年 份: 2007年
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内容摘要
光伏水泵系统经过几十年的发展,已经成为太阳能光伏应用领域的一个重要分支,其具有的巨大社会效益和经济效益受到社会越来越多的关注。但是目前,光伏水泵系统中用到的变换器以专用、小功率为主,这些专用、小功率变换器功能单一,市场占有率低,成本较高,势必会影响光伏水泵系统的发展。占中、小功率绝大部分市场的通用变频器虽然技术成熟、工艺先进、成本低且可靠性高,产品也实现了系列化,但是不能直接应用于光伏水泵系统。本文针对光伏水泵系统应用特点,结合通用变频原理,研制了一台具有光伏水泵控制功能的通用变频装置。具体讲,本文的主要内容如下:1.通过对通用变频器和光伏水泵系统的结构和应用特点的研究,设计了具有光伏水泵控制功能的通用变频装置的实现方案,确定了系统的功能、性能指标和主电路、控制电路结构。2.详细分析了电压空间矢量(SVPWM)的基本原理和算法,并采用优化分段同步调制技术对该算法进行了软件实现;3.根据光伏水泵系统的应用特点,详细分析了CVT(Constant Voltage Tacking)和TMPPT(True Maximum Power Point Tracking)这两种光伏阵列最大功率点跟踪方法的原理和优缺点,并深入探讨了这两种方法在通用变频装置中的实现。4.综合通用变频系统和光伏水泵系统的应用特点,确定了系统的控制结构,采用模块化设计思想,对系统各功能模块进行了软件实现;5.制作了容量为5.7KVA实验样机,给出了实验结果与分析,验证了设计方案的合理性和正确性。
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全文目录
摘要 5-6 ABSTRACT 6-7 致谢 7-8 目录 8-10 插图清单 10-12 图表清单 12-13 第一章 绪论 13-16 1.1 课题研究背景和意义 13 1.2 变频调速技术的发展 13-15 1.3 本文主要工作 15-16 第二章 通用变频器理论 16-25 2.1 通用变频器特点 16-17 2.2 通用变频器结构 17-18 2.2.1 主电路 17-18 2.2.2 控制电路 18 2.3 通用变频器控制方式 18-20 2.3.1 V/F控制原理 19 2.3.2 V/F控制特点 19-20 2.4 通用变频器脉宽调制方式 20-25 2.4.1 SVPWM磁通正弦基本原理 20-22 2.4.2 SVPWM算法分析 22-24 2.4.3 SVPWM和SPWM调制方法比较 24-25 第三章 通用变频器中光伏水泵控制功能的实现 25-35 3.1 光伏水泵系统基本理论 25-28 3.1.1 光伏水泵系统的组成 25 3.1.2 光伏阵列特性 25-26 3.1.3 光伏变换器主电路拓扑结构 26 3.1.4 光伏阵列的最大功率点跟踪 26-28 3.2 通用变频器中光伏水泵控制功能的实现 28-32 3.2.1 CVT方式的实现 28-29 3.2.2 TMPPT方式的实现 29-31 3.2.3 打干和低日照保护的实现 31-32 3.3 光伏水泵系统工程设计 32-35 3.3.1 峰值日射小时数的折算 32-33 3.3.2 流量的估算 33 3.3.3 电机输出功率的估算 33 3.3.4 阵列组件配置估算 33-34 3.3.5 变频器容量选择 34-35 第四章 系统硬件和软件设计 35-48 4.1 系统基本结构 35 4.2 主电路设计 35-39 4.2.1 主电路形式及其工作原理 35-36 4.2.2 主电路元器件及其参数选择 36-39 4.3 控制电路设计 39-42 4.3.1 DSP选型及其电源电路设计 39-40 4.3.2 采样电路设计 40-41 4.3.3 通信电路设计 41-42 4.4 监控系统介绍 42-44 4.4.1 监控系统的硬件结构 42-43 4.4.2 监控系统主程序结构 43 4.4.3 系统与监控系统间的通信协议 43-44 4.5 本系统控制结构和软件设计 44-48 4.5.1 系统控制框图 44 4.5.2 系统主程序和中断程序设计 44-45 4.5.3 SVPWM算法实现 45-48 第五章 主要功能实现 48-54 5.1 过载保护 48-49 5.2 防失速保护 49-50 5.3 内置数字PID调节器的实现 50-53 5.4 直流制动功能的实现 53-54 第六章 实验结果和展望 54-63 6.1 实验用设备及主要设备参数 55-56 6.2 通用变频控制实验 56-59 6.3 光伏水泵控制实验 59-62 6.4 进一步工作展望 62-63 参考文献 63-64
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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气化、电能应用 > 电力拖动(电气传动) > 控制系统 > 变频控制系统
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