光伏水泵控制及双闭环最大功率跟踪研究

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1、独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容以外，本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：静摇．日期：砀朋弓年／月彦日学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所交送学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。本人电

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3、拥有丰富的太阳能，但存在着用水难的问题，同时这些地区往往拥有丰富的地下水资源，发展光伏水泵系统提取地下水，将会给这些地区带来巨大的经济和社会效益。在光伏水泵系统中，最大功率点跟踪和水泵机组的控制问题一直是研究的热点。论文根据系统的要求，选用无位置传感器无刷直流电机作为水泵的驱动电机，并设计出一款以dsPIC30F6015为控制核心的光伏水泵控制器。论文首先对光伏电池板的原理及输入输出特性进行了描述，对传统的光伏水泵最大功率跟踪技术进行了分析，指出传统方法在光伏电池板受到非均匀辐射时的局限性，在此基础上提出了新型的双闭环在线

4、检测电导增量法。该算法的通用性比常规算法好，保证了系统在各种条件下都能准确找到最大功率点。然后分析了对水泵驱动电机的控制，介绍了无刷直流电机的工作原理及数学模型，然后讨论了无位置传感器无刷直流电机的起动和电子换相的问题。为了使光伏水泵稳定可靠的运行，论文采用“预定位起动法”实现电机的起动，采用“虚拟中点法”检测反电势的过零点，解决了传统反电势法产生相移而检测不准确的问题。最后根据理论分析制定了相应的控制方案，设计制作了控制器的硬件电路和软件程序。硬件电路主要包括DC／DC斩波电路，功率驱动电路和反电势检测电路；软件设计主要

5、包括最大功率跟踪程序和电机起动至自同步切换程序。利用制作好的光伏水泵控制器，论文进行了最大功率跟踪和电机运行状况的测试实验，实验结果验证了所提出的新型跟踪算法的可行性和相对于传统算法的优势，新型算法跟踪更为准确。实验也证实了控制器对水泵机组控制效果良好，电机能够很平稳的起动，运行稳定，电子换相准确。关键词：最大功率点跟踪，双闭环，虚拟中点法，反电势检测，光伏水泵中图分类号：TM615光伏水泵控制与双闭环最大功率跟踪研究ABSTRACTWithindustrialdevelopment，energycrisisandenvi

6、ronmentalpollutionareincreasinglyserious．Asallimportantpartofgreenrenewableenergy,thesolarenergybecomesmoreandmorepopular．ThereareabundantsolarenerayresourcesinsomearidareasofWestemChina,butintheseregionswaterresourceisshort，whilethereareabundantgroundwaterresourc

7、es．Therefore，developingthephotovoltaicpumpingsystemstoextractgroundwaterwillbringhugeeconomicandsocialbenefitstotheseregions．Inregardtophotovoltaicpumpingsystems，maximumpowerpointtrackingandthecontrolofpumpingunithavebeenthehotissuesofresearch．Accordingtotherequir

8、ementsofthesystem．thesensorlessbrushlessDCmotoriSutilizedasthedrivemotorofthepump，andthedsPIC30F6015chipisdesignedtobethecontrolcoreofphotovoltaicpumpco