多机运行的光伏水泵群控系统研究

发布时间：2018-09-05 13:09

【摘要】：针对单机光伏水泵系统存在的“扬水阙值”问题,提出了多机并联运行的光伏水泵群控系统及其优化控制策略。本文主要从群控系统的拓扑结构、系统各组成部件的特性和模型、阵列电压的稳定方式以及系统的寻优控制策略等方面开展了研究,主要的研究内容包括:(1)对多机运行的光伏水泵群控系统拓扑结构进行了总结分类,提出了共直流母线式、现场总线式和大型级联式光伏水泵群控系统的结构并具体分析比较了三类群控结构的优缺点。本文是以现场总线式的光伏水泵群控结构作为研究对象。(2)对现场总线式的光伏水泵群控系统各部件进行了介绍,具体分析了光伏阵列的数学模型和特性、异步电机的静态等效电路和动态模型、水泵的基本性能和多台水泵并联运行的工作特点,为系统稳定性和寻优控制策略的研究提供了理论支撑。(3)介绍了异步电机恒压频比变频控制和矢量变频控制方式,并对矢量控制的控制参数进行了设计,理论分析并仿真验证了矢量控制的稳定性。针对多机运行的水泵群控系统采用传统比例控制时阵列电压无法保持稳定的问题,提出了两种解决方案。第一:提出了一种基于二次电压补偿的比例控制策略,通过在中央控制器中加入阵列电压补偿环节,解决了阵列电压的稳定性;第二:提出了一种适用于光伏水泵群控系统的主从控制策略,选用一台变频器作为主机完成了阵列电压的稳定。(4)研究了光伏水泵群控系统的寻优控制策略,采用一种恒定电压启动的扰动观测法跟踪光伏阵列的最大功率点,分析了群控系统最大功率点偏移问题并提出了三种解决方法;研究了水泵功率分配原则,理论证明了多台水泵功率均分时,系统的总流量最大;为实现并联水泵的优化调度,提出一种基于频率判定的水泵投切方案。(5)搭建了多机运行下光伏水泵群控系统的实验平台,具体介绍了中央控制器的功能、软件设计和实现方式。通过实验重点验证了水泵的功率分配原则、异步电机的恒压频比变频控制和矢量控制的稳定性以及基于二次电压补偿的比例控制群控策略等内容。
[Abstract]:In order to solve the problem of "raising water threshold" in single machine photovoltaic pump system, a group control system of photovoltaic pump with multi-machine parallel operation and its optimal control strategy are put forward. In this paper, the topological structure of the group control system, the characteristics and models of the components of the system, the stability of the array voltage and the optimal control strategy of the system are studied. The main research contents are as follows: (1) the topology of PV pump group control system is summarized and classified, and the common DC busbar is proposed. The structure of field bus and large cascade PV pump group control system is analyzed and compared. In this paper, the field bus photovoltaic pump group control structure is taken as the research object. (2) the various components of the field bus photovoltaic pump group control system are introduced, and the mathematical model and characteristics of the photovoltaic array are analyzed in detail. The static equivalent circuit and dynamic model of asynchronous motor, the basic performance of water pump and the working characteristics of parallel operation of several pumps, It provides a theoretical support for the study of system stability and optimal control strategy. (3) the constant voltage-frequency ratio frequency conversion control and vector frequency conversion control of asynchronous motor are introduced, and the control parameters of vector control are designed. The stability of vector control is verified by theoretical analysis and simulation. In order to solve the problem that the array voltage can not be kept stable when traditional proportional control is used in multi-machine running water pump group control system, two solutions are proposed. First, a proportional control strategy based on secondary voltage compensation is proposed. The stability of array voltage is solved by adding array voltage compensation to the central controller. Second, a master-slave control strategy suitable for photovoltaic pump group control system is proposed. A inverter is selected as the host to complete the stability of array voltage. (4) the optimal control strategy of photovoltaic pump group control system is studied. The maximum power point of photovoltaic array is tracked by a perturbation observation method with constant voltage start-up, the problem of maximum power point migration in group control system is analyzed and three solutions are proposed, and the principle of pump power distribution is studied. It is proved theoretically that the total flow of the system is the largest when the power of multiple pumps is equal. In order to realize the optimal dispatching of parallel pumps, a water pump switching scheme based on frequency decision is proposed. (5) the experimental platform of PV pump group control system under multi-machine operation is built. The function, software design and implementation of the central controller are introduced in detail. The power distribution principle of the pump, the stability of frequency conversion control and vector control of induction motor and the group control strategy of proportional control based on secondary voltage compensation are verified by experiments.
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH38;TM615

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 周振龙;王亚珍;张志信;;一种新型的电梯节能群控系统[J];装备制造技术;2011年03期

2 朱文浩;张国祥;;微电子调功器及微机群控系统在电加热控温场合的应用[J];电工技术;1993年08期

3 熊玉亭;王杰;崔超;沈才忠;;温度试验设备群控系统的设计和研究[J];工业计量;2013年02期

4 刘建设;刘景辉;周利民;;8031单片机炉温群控系统设计[J];西安工业大学学报;1989年04期

5 付琛;;中央空调生产企业设备群控系统的设计与开发[J];机电工程技术;2012年12期

6 胥正祥;;摄影棚大功率灯光群控装置[J];建筑电气;1985年01期

7 赵哲身;构件蒸养计算机群控系统[J];施工技术(建筑技术通讯);1988年06期

8 何建之,陈宝森;中功率热处理炉微机群控系统[J];机械与电子;1997年03期

9 张胜昌,钟廷修,胡赤兵,高文元;计算机群控系统的抗干扰研究[J];机床与液压;2000年05期

10 沈冰,姜宝忱;门禁群控系统在寄存业中的应用[J];沈阳电力高等专科学校学报;2001年04期

相关会议论文 前5条

1 李英杰;唐子烨;陈小平;;多台锅炉群控系统的设计与应用[A];中国计量协会冶金分会2011年会论文集[C];2011年

2 刘建明;路林吉;;基于Modbus协议的群控诱导通风系统设计[A];中国仪器仪表学会2008学术年会第二届智能检测控制技术及仪表装置发展研讨会论文集[C];2008年

3 孙志国;;PLC在火化炉群控系统中的应用[A];全国自动化新技术学术交流会会议论文集（一）[C];2005年

4 窦迅;张广明;;基于多Agent的电梯智能群控系统[A];2005全国自动化新技术学术交流会论文集（二）[C];2005年

5 李浩;;球磨机计算机定时群控系统设计[A];2005全国有色金属自动化技术与应用学术年会论文集[C];2005年

相关重要报纸文章 前3条

1 王依夏;湖北正野发展势头强劲[N];国际商报;2001年

2 本报记者 韩晓静;正野整合资源握拳出击[N];中国经营报;2001年

3 本报记者 宋绍彩;集聚效应凸显 产业升级加速[N];政府采购信息报;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 徐永强;焊机群控系统数据服务器软件的设计[D];山东大学;2016年

2 蒋占宇;智能建筑冷机群控系统研究[D];天津科技大学;2015年

3 滕明岐;环普产业园中央空调冷机群控策略[D];西安建筑科技大学;2016年

4 程文;光伏水泵变频控制及群控技术研究[D];合肥工业大学;2016年

5 李郁雯;多机运行的光伏水泵群控系统研究[D];合肥工业大学;2017年

6 孙伟;电梯控制系统设计与对等群控调度算法研究[D];苏州大学;2013年

7 荣剑文;冷机群控系统设计[D];上海交通大学;2008年

8 王菲;数字化焊机无线群控系统设计[D];山东大学;2014年

9 张雪伊;基于模糊综合评判的电阻焊机群控系统的开发[D];山东大学;2007年

10 张咏军;油田远程智能电机群控系统的研究[D];西安理工大学;2007年

，

本文编号：2224372