光伏水泵系统变频驱动与控制研究.pdf

摘要

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
要方面，并且由于其具有巨大的社会效益和经济效益，近年来己受到越来
越多的关注。本文提出并设计了两种异步电机驱动的光伏水泵变频控制系
统，一种为光伏水泵专用变频逆变器控制之光伏水泵系统，另一种为通用
变频器控制之光伏水泵系统。主要研究内容如下:
1.系统的分析了光伏水泵系统的组成、结构与特性。
2，研究了光伏阵列的最大功率点跟踪，并采用自寻优技术实现太阳
能光伏阵列真正的最大功率点跟踪(TMPPT)o
3，采用三次谐波注入(TRIPWM)方式和直流电压补偿优化SPWM
控制策略，提高系统的直流电压利用率。
4.结合离心水泵之负载特性，对变频逆变器的输出V-f关系进行了
优化设计并给出其近似实现。
5.采用先进的DSP(TMS320F2407A)芯片作为控制核心，实现了光
伏水泵专用变频逆变器的设计，该变频逆变器具有多种智能保护
措施，如打干保护、低速保护、过载保护等。
6.以提高系统的通用性为目的，设计了一种通用变频器控制的光伏
水泵系统。该控制系统将MPPT控制功能独立出来，实现对太阳
能光伏阵列的最大功率点跟踪;利用通用变频器实现对机泵负载
的优化控制。
关键词:
光伏水泵系统最大功率点跟踪离心水泵
异步电动机变频器
ABSTRACT

Afterdecadesofdevelopmentthephotovoltaicpump(PVpump)systemhas
becomeanimportantpartofsolarenergyapplications.Furthermore,withits
tremendoussocialandeconomicaladvantages,thephotovoltaicpumpsystemhas
nowbeenattachedmoreandmoreimportance.Inthispaper,theauthordevelops
twocontrolsystemsofphotovoltaicpumpsystemdrivenbyasynchronousmotor,
oneiscontrolledbythespecialdesignedinverter,theotheriscontrolledbythe
standardinverter.Themaincontentsofthisdissertationareasfollow:
1.Analyzingtheform,configurationandtraitsofthePVpumpsystem
systematically
2.SomestudiesonthemaximumpowerpointtackingofthePVarray,and
thetruemaximumpowerpointtracking(TMPPT)isrealizedby
self-optimizingcontrol.
3.InordertoimprovingtheutilizationoftheDCvoltagethecontrolsystem
optimizestheSPWMstrategybyadoptingtheTRIPWMmethodandDC
voltagecompensation.
4.Combinedwiththecharacteristicsofthecentrifugalpump,thecontrol
systemoptimizestheoutputV-frelationofthespecialdesignedinverter
andprovidesitsapproximaterealization.
5.AspecialdesignedinverterisrealizedbyadoptinganadvancedDSP
(TMS320F2407A)asitscontrolcore,andtheinverterhasmany
protectionmeasuressuchaswaterdrained,lowspeedandoverload
protection
6.Inordertoimprovetheapplicationofthephotovoltaicpumpsystem,the
authordesignsanewcontrolsystemofPVpumpsystemusingstandard
inverter.InthiscontrolsystemtheMPPTcontrollerisindependentto
realizetheMPPTcontrolofthePVarray,andastandardinverter,instead
ofthespecialdesignedinverte