光伏水泵变频控制及群控技术研究

发布时间：2017-08-14 11:08

  本文关键词：光伏水泵变频控制及群控技术研究

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【摘要】：光伏水泵系统利用太阳能作为能源输入,可不依赖于电网而独立工作,将该系统应用于阳光资源丰富又缺电的边远地区,可很好地解决当地生活用水及农牧业用水问题,因此在世界各地得到广泛应用。本文针对三相异步电机驱动的光伏水泵系统,就其变频控制技术与群控技术展开研究,主要工作如下：1)建立了光伏水泵系统的模型,介绍了恒压频比控制和矢量控制两种调速方式,通过Matlab仿真对比分析了基于两种控制方式的阵列电压稳定性。2)提出应用于光伏水泵系统的无速度传感器控制技术,重点介绍全阶自适应观测器的设计方法以及转速估算收敛算法,同时提出了一种基于粒子群算法的转矩解耦控制,仿真与实验结果证明了上述方法的有效性。3)提出一种全静止状态下的异步电机离线参数辨识方法,在单相交流实验中以开环的控制策略取代了传统的电流闭环,且通过叠加直流偏置电压的方法抬升定子电流直至其直流分量大于基波分量幅值,有效解决了死区等非线性因素对辨识结果的影响。4)针对多台水泵并联运行的光伏水泵集中群控系统,提出了一种流量优化算法,实现系统功率的合理分配,并以预估流量最优值方式控制各单元的启停投切,使群控系统全天运行在流量最优的工况下。建立了水泵并联装置的数学模型,并利用Newton迭代法求解系统工况,最后提出了相应的群控策略。5)搭建了光伏水泵群控系统的实验平台,由实验得到扬程曲线、功率曲线的性能参数,功率优化分配实验证明了均分为流量最优的功率分配方式,最后通过群控实验验证上述方法的有效性。
【关键词】：光伏水泵系统 转速估算 参数辨识 群控系统 流量优化算法
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV675;TM615
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• abstract9-16
• 第一章 绪论16-19
• 1.1 课题的研究背景和意义16
• 1.2 光伏水泵系统研究现状16-18
• 1.2.1 光伏水泵系统变频控制技术16-17
• 1.2.2 光伏水泵系统集中群控技术17-18
• 1.3 本文的主要研究内容18-19
• 第二章 光伏水泵系统变频调速技术19-32
• 2.1 光伏水泵系统建模19-22
• 2.1.1 光伏电池模型19
• 2.1.2 异步电机模型19-21
• 2.1.3 水泵模型21-22
• 2.2 光伏水泵系统变频调速控制方法22-25
• 2.2.1 恒压频比变频调速22-23
• 2.2.2 矢量控制调速原理23-25
• 2.2.3 光伏阵列电压稳定性对比分析25
• 2.3 调节器参数设计25-29
• 2.3.1 电流环设计26-27
• 2.3.2 直流电压环设计27-28
• 2.3.3 磁链环设计28
• 2.3.4 转速环设计28-29
• 2.4 仿真验证29-32
• 第三章 无速度传感器矢量控制技术32-41
• 3.1 转子磁链观测器32-33
• 3.2 基于状态观测器的异步电机转速辨识33-38
• 3.2.1 全阶自适应状态观测器的设计33-36
• 3.2.2 离散化方法及误差分析36-37
• 3.2.3 转速估算收敛算法37-38
• 3.3 仿真验证38-41
• 第四章 水泵电机离线参数辨识41-50
• 4.1 电机参数辨识模型41-42
• 4.2 静止状态下水泵电机电气参数辨识42-46
• 4.2.1 频域法参数辨识42-44
• 4.2.2 时域法参数辨识44-45
• 4.2.3 工程计算法45-46
• 4.3 载荷下水泵电机转动惯量辨识46-48
• 4.4 实验验证48-50
• 第五章 基于粒子群算法的转矩解耦控制50-53
• 5.1 基于粒子群算法的转矩解耦过程50-51
• 5.2 优化算法的数学模型51-52
• 5.3 粒子群算法的基本流程52-53
• 第六章 光伏水泵集群控制系统53-62
• 6.1 群控系统的拓扑结构53-54
• 6.2 群控系统的流量优化算法54-58
• 6.2.1 并联系统建模54-55
• 6.2.2 群控系统工况确定55-56
• 6.2.3 流量优化算法56-58
• 6.3 群控系统的控制策略58-60
• 6.4 仿真验证60-62
• 第七章 系统设计与实验结果62-67
• 7.1 实验系统架构62
• 7.2 实验系统平台实物图62-63
• 7.3 实验结果63-67
• 7.3.1 离心泵性能曲线测量63-64
• 7.3.2 功率优化分配实验64
• 7.3.3 阵列电压稳定性对比实验64-65
• 7.3.4 群控实验65-67
• 第八章 总结与展望67-68
• 8.1 本文工作总结67
• 8.2 未来工作展望67-68
• 参考文献68-71
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果清单71

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本文编号：672321