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户用光伏水泵变频控制器的研制

作　者: 赖纪东
导　师: 苏建徽
学　校: 合肥工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 光伏水泵变频控制器 SVPWM MPPT
分类号: TM571
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 237次
引　用: 5次
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内容摘要

本课题“户用光伏水泵变频控制器的研制”属于国家发改委／世界银行／全球环境基金／可再生能源发展项目技术进步项目。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，其应用范围逐步扩大，并有潜在的巨大市场。本系统采用异步电机作为光伏水泵驱动电机，适合于多种类型的直流电源(光伏发电、风力发电、蓄电池)作为输入。论文详细介绍了推挽DC/DC升压电路、DC/AC IPM模块逆变电路、及主控芯片dsPIC30F2010为核心的控制电路等。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)分析和比较了不同光伏水泵系统的结构、性能和特点，提出采用高频链变频主电路结构的小功率户用光伏水泵系统，该系统成本低且适宜于推广应用。2)研究分析了光伏水泵系统最大功率跟踪控制方式，并采用SVPWM变频技术，实现了系统的稳定快速跟踪控制。3)针对该系统设计了自动识别打干保护、低速保护、过载保护、欠压保护等多种智能保护措施。4)设计了能同时适于风光蓄多种能源输入的主电路结构和控制策略。5)详细介绍了系统主电路各元件参量的选择和设计。6)设计制作了系统的实验样机，并进行了详细实验研究，获得了良好的实验结果。

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
表格清单  12-13
第一章绪论  13-17
  1.1 太阳能光伏系统的发展现状与趋势  13-14
  1.2 研究光伏水泵系统的意义  14-16
  1.3 本课题的任务  16-17
    1.3.1 样机预期主要性能指标  16
    1.3.2 本文主要任务  16-17
第二章光伏水泵系统的结构与工作原理  17-28
  2.1 太阳电池工作原理与特性  17-20
    2.1.1 太阳电池的 I-V特性  18-19
    2.1.2 影响太阳电池特性的因素  19-20
  2.2 常规光伏水泵系统结构的分析与比较  20-22
  2.3 本系统采用的光伏水泵系统结构  22
  2.4 光伏水泵系统功率最大点跟踪(MPPT)  22-26
    2.4.1 CVT式光伏水泵系统最大功率跟踪  23-24
    2.4.2 TMPPT式光伏水泵系统最大功率跟踪  24-26
  2.5 两种光伏水泵系统最大功率跟踪控制结构  26-28
第三章空间电压矢量调制算法(SVPWM)  28-34
  3.1 磁通正弦基本原理  28-29
  3.2 SVPWM产生原理  29-31
  3.3 空间电压矢量 PWM算法  31-33
  3.4 SVPWM与 SPWM比较  33-34
第四章控制器硬件电路及元件参数设计  34-49
  4.1 控制器硬件结构  34
  4.2 DC/DC升压环节  34-42
    4.2.1 DC/DC变换器硬件电路  35-36
    4.2.2 DC/DC变换器各元件参数计算  36-41
      1. 主功率管选取  36-37
      2. 变压器参数设计  37-40
      3. 输出整流二极管选取  40
      4. 输出滤波电感设计  40
      5. 输出滤波电容设计  40-41
    4.2.3 MOSFET驱动电路设计  41-42
  4.3 DC/AC变频逆变环节  42-44
    4.3.1 逆变主电路结构选择  42-43
    4.3.2 PS21564简介及硬件结构图  43-44
  4.4 控制器检测电路设计  44-46
    4.4.1 直流母线电压检测电路  44-45
    4.4.2 直流母线电流检测电路  45
    4.4.3 水位检测电路  45-46
  4.5 辅助电源设计  46-49
第五章系统软件设计  49-58
  5.1 dsPIC30F2010简介及其外围连接  49-50
  5.2 系统控制策略  50-51
  5.3 系统软件设计  51-58
    5.3.1 系统主程序  51-53
    5.3.2 SVPWM中断程序  53-55
    5.3.3 CVT光伏水泵最大功率点跟踪  55-56
    5.3.4 TMPPT光伏水泵最大功率跟踪  56-57
    5.3.5 光伏水泵专有保护功能  57-58
      1) 水位打干保护子程序  57
      2) 低速保护子程序  57-58
第六章实验结果与展望  58-65
  6.1 实验结果  58-64
    6.1.1 DC/DC变换器实验  58-60
    6.1.2 DC/DC实验结果分析  60-61
    6.1.3 整机实验  61-63
    6.1.4 整机实验结果分析  63-64
  6.2 课题总结  64
  6.3 进一步工作展望  64-65
参考文献  65-66

户用光伏水泵变频控制器的研制

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