單級(jí)式光伏水泵系統(tǒng)的數(shù)字化控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的日益發(fā)展，能源的需求量越來越大，由于傳統(tǒng)能源儲(chǔ)量有限，太陽能作為一種環(huán)保、可再生的能源受到了重視，太陽能光伏發(fā)電得到了快速的發(fā)展，光伏水泵作為光伏發(fā)電的一種衍生產(chǎn)品，憑借其高可靠性、高自動(dòng)化、無污染等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。光伏水泵系統(tǒng)主要由光伏電池、變換器、電機(jī)水泵以及控制器構(gòu)成，在光伏水泵系統(tǒng)中最大功率點(diǎn)跟蹤和水泵機(jī)組的控制問題一直是研究的熱點(diǎn)。本論文根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，選用了單級(jí)式交流光伏水泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，將光伏電池的直流輸

2、出直接逆變帶動(dòng)異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵抽水。本文主要研究工作如下：
　　首先，根據(jù)光伏電池的簡化等效電路建立了光伏電池的數(shù)學(xué)模型，對(duì)光伏電池的原理進(jìn)行了分析和仿真，仿真結(jié)果驗(yàn)證了光伏電池的輸出特性，為討論最大功率點(diǎn)跟蹤問題提供了理論基礎(chǔ)。討論了SPWM和SVPWM兩種調(diào)制方式的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)其優(yōu)缺點(diǎn)分析選用了SVPWM調(diào)制方式，并對(duì)SVPWM的產(chǎn)中機(jī)理進(jìn)行了分析。在頻率固定的條件下，通過電壓擾動(dòng)觀測功率因數(shù)的方式對(duì)電機(jī)帶水泵負(fù)載的V-F二次

3、方曲線進(jìn)行了優(yōu)化測定，找到了功率因數(shù)與V-F曲線的關(guān)系，從而找到了最大功率點(diǎn)跟蹤與V-F曲線自尋優(yōu)相結(jié)合的方法。
　　其次，分析了異步電機(jī)帶水泵負(fù)載時(shí)的穩(wěn)態(tài)阻抗特性，從而得到了光伏陣列帶功率源負(fù)載的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合該數(shù)學(xué)模型和光伏陣列的工程化數(shù)學(xué)模型，得到了關(guān)于光伏陣列輸出電壓與負(fù)載功率關(guān)系的非線性微分方程，并在功率控制條件下進(jìn)行了仿真，得到了在不同條件下的光伏陣列輸出電壓的運(yùn)動(dòng)軌跡，并對(duì)其進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，得到了系統(tǒng)穩(wěn)定工作的條件