基于SVPWM的光伏水泵控制系统研究与设计
发布时间：2021-01-06 14:47
随着电力电子技术飞速发展,太阳能光伏发电效率大大提高,建设成本大幅度降低,光伏发电在绿色清洁能源中发挥着越来越重要的作用。光伏水泵系统作为新兴分布式光伏发电系统不仅是国家调整能源结构,降低化石资源消耗比重的重要措施,也是促进经济可持续发展改善生态环境的重大工程。本文以光伏水泵控制系统为研究对象,对光伏水泵系统的基本原理、Boost-CukDC/DC升压变换电路、最大功率点跟踪（MPPT）控制技术、光伏水泵空间矢量脉宽调制（SVPWM）变压变频数学模型、光伏水泵系统拓扑结构与控制策略、软硬件电路设计等问题进行了深入研究。在建立光伏水泵优化滑模控制系统平均状态数学模型的基础上对Boost-Cuk DC/DC变换电路以及优化滑模MPPT控制器进行了数字仿真和实验验证。首先对光伏水泵的研究背景、研究现状、关键技术进行系统介绍,然后建立光伏水泵系统各模块的数学模型,并对光伏水泵模型进行简化,在深入研究光伏水泵SVPWM变压变频控制策略的基础上,提出一种基于DDS技术的SVPWM控制策略和优化滑模控制策略并建立优化滑模控制模型。为实现光伏水泵系统最大功率跟踪控制对直流母线电压采用单闭环控制策略,结...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 光伏水泵系统基本结构
1.3 研究现状和关键技术问题
1.3.1 光伏组件选型
1.3.2 光伏MPPT控制
1.3.3 三相异步电机驱动控制
1.4 本论文研究的主要内容
第2章 光伏水泵系统建模与分析
2.1 交流光伏水泵系统基本结构
2.1.1 两级式光伏水泵系统
2.1.2 无升压直连系统
2.1.3 变压器升压系统
2.2 光伏阵列工作特性
2.3 光伏发电最大功率跟踪方法
2.3.1 恒压式光伏水泵最大功率跟踪
2.3.2 光伏水泵真正最大功率跟踪
2.3.3 优化滑模最大功率跟踪
2.4 优化滑模控制模型
2.4.1 Boost-Cuk DC/DC升压变换电路
2.4.2 滑模控制器数学模型分析
2.4.3 滑模控制器的仿真设计
2.5 水泵数学模型
2.5.1 水泵选择
2.5.2 离心泵数学模型
2.6 光伏水泵变压变频调速数学模型
2.6.1 三相异步电机特性
2.6.2 变压变频V-f曲线优化
2.7 本章小结
第3章 光伏水泵系统控制策略
3.1 光伏水泵系统控制原理
3.2 SVPWM调制技术
3.3 SVPWM控制算法实现
3.4 直接数字式频率合成技术
3.5 直流母线电压控制
3.6 系统仿真
3.7 本章小结
第4章 光伏水泵控制系统硬件设计
4.1 Boost-Cuk升压变换电路参数设计
4.1.1 电感的选型
4.1.2 电容的选择
4.2 DC/AC变压变频逆变环节设计
4.3 控制电路设计
4.3.1 直流母线电压采样电路设计
4.3.2 直流母线电流采样电路设计
4.3.3 交流采样电路设计
4.3.4 IPM温度采样电路设计
4.3.5 水位检测电路设计
4.4 通信电路设计
4.4.1 RS485通信
4.4.2 CAN总线通信
4.5 本章小结
第5章 光伏水泵控制系统软件设计
5.1 系统主程序设计
5.2 优化滑模MPPT控制程序
5.3 SVPWM中断程序
5.4 数字PI控制程序
5.5 系统通信程序
5.6 人机交互程序
5.7 控制保护程序
5.7.1 水位打干保护程序
5.7.2 光伏水泵低速保护程序
5.8 本章小结
第6章 实验结果
6.1 实验结果
6.1.1 Boost-Cuk电路实验波形
6.1.2 三相异步电机电压电流实验波形分析
6.2 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间取得的研究成果
附录B 攻读学位期间所参与的项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LOGPSO算法的光伏系统MPPT研究[J]. 王书金,米根锁. 可再生能源. 2017(11)
[2]交流电机变压变频调速系统控制方式的分析[J]. 王坤,王义兵,鄢进冲,任强. 电工技术. 2017(08)
[3]交流光伏水泵系统控制策略[J]. 徐小勇. 电机与控制应用. 2017(06)
[4]基于改进滑模控制的MPPT技术[J]. 罗飞,郑建弟. 电气传动. 2017(05)
[5]基于滑模控制的光伏发电MPPT控制[J]. 张涛,程帆,沈天骄,雷蕾,陈珉烁. 电工电气. 2017(05)
[6]基于IMC-异步电机调速系统的谐波抑制MPC方法[J]. 梅杨,王闪闪,朱成昊. 电气传动. 2017(03)
[7]伪连续导电模式Buck变换器的动态参考电流控制策略[J]. 崔恒丰,周国华,陈兴. 电工技术学报. 2017(02)
[8]太阳能光热发电并网运行及优化规划研究综述与展望[J]. 杜尔顺,张宁,康重庆,苗淼. 中国电机工程学报. 2016(21)
[9]变频软开关交错并联反激微型光伏逆变器研究[J]. 夏鲲,袁印,廖新深,谭媛,王一鸣,许颇. 太阳能学报. 2016(08)
[10]一种改进的异步电机VVVF系统稳定性改善方法[J]. 孙东,杨淑英,曹朋朋,郭磊磊. 电力电子技术. 2016(08)
硕士论文
[1]基于多智能体一致性协同理论的智能配电网自动发电控制方法[D]. 张泽宇.华南理工大学 2016
[2]改进型二次型DC/DC变换器的研究[D]. 王蕊.重庆大学 2016
[3]光伏水泵MPPT及弱光环境优化控制研究[D]. 赵亮.哈尔滨工业大学 2014
[4]1.5kW交流光伏水泵系统的研究[D]. 杨锋.华南理工大学 2013
[5]基于SVPWM光伏水泵控制系统的研究与设计[D]. 邓高峰.华南理工大学 2013
[6]大功率并网型光伏逆变器控制策略的研究[D]. 裴庆磊.华北电力大学 2013
[7]基于阻抗源的单相光伏并网系统研究[D]. 谢柱.重庆大学 2010
[8]异步电机SVPWM的矢量控制系统研究[D]. 余秋实.重庆大学 2010
[9]低成本小功率光伏并网逆变器研究[D]. 丰瀚麟.南京航空航天大学 2010
[10]户用光伏水泵变频控制器的研制[D]. 赖纪东.合肥工业大学 2007
本文编号：2960761
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 光伏水泵系统基本结构
1.3 研究现状和关键技术问题
1.3.1 光伏组件选型
1.3.2 光伏MPPT控制
1.3.3 三相异步电机驱动控制
1.4 本论文研究的主要内容
第2章 光伏水泵系统建模与分析
2.1 交流光伏水泵系统基本结构
2.1.1 两级式光伏水泵系统
2.1.2 无升压直连系统
2.1.3 变压器升压系统
2.2 光伏阵列工作特性
2.3 光伏发电最大功率跟踪方法
2.3.1 恒压式光伏水泵最大功率跟踪
2.3.2 光伏水泵真正最大功率跟踪
2.3.3 优化滑模最大功率跟踪
2.4 优化滑模控制模型
2.4.1 Boost-Cuk DC/DC升压变换电路
2.4.2 滑模控制器数学模型分析
2.4.3 滑模控制器的仿真设计
2.5 水泵数学模型
2.5.1 水泵选择
2.5.2 离心泵数学模型
2.6 光伏水泵变压变频调速数学模型
2.6.1 三相异步电机特性
2.6.2 变压变频V-f曲线优化
2.7 本章小结
第3章 光伏水泵系统控制策略
3.1 光伏水泵系统控制原理
3.2 SVPWM调制技术
3.3 SVPWM控制算法实现
3.4 直接数字式频率合成技术
3.5 直流母线电压控制
3.6 系统仿真
3.7 本章小结
第4章 光伏水泵控制系统硬件设计
4.1 Boost-Cuk升压变换电路参数设计
4.1.1 电感的选型
4.1.2 电容的选择
4.2 DC/AC变压变频逆变环节设计
4.3 控制电路设计
4.3.1 直流母线电压采样电路设计
4.3.2 直流母线电流采样电路设计
4.3.3 交流采样电路设计
4.3.4 IPM温度采样电路设计
4.3.5 水位检测电路设计
4.4 通信电路设计
4.4.1 RS485通信
4.4.2 CAN总线通信
4.5 本章小结
第5章 光伏水泵控制系统软件设计
5.1 系统主程序设计
5.2 优化滑模MPPT控制程序
5.3 SVPWM中断程序
5.4 数字PI控制程序
5.5 系统通信程序
5.6 人机交互程序
5.7 控制保护程序
5.7.1 水位打干保护程序
5.7.2 光伏水泵低速保护程序
5.8 本章小结
第6章 实验结果
6.1 实验结果
6.1.1 Boost-Cuk电路实验波形
6.1.2 三相异步电机电压电流实验波形分析
6.2 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间取得的研究成果
附录B 攻读学位期间所参与的项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LOGPSO算法的光伏系统MPPT研究[J]. 王书金,米根锁. 可再生能源. 2017(11)
[2]交流电机变压变频调速系统控制方式的分析[J]. 王坤,王义兵,鄢进冲,任强. 电工技术. 2017(08)
[3]交流光伏水泵系统控制策略[J]. 徐小勇. 电机与控制应用. 2017(06)
[4]基于改进滑模控制的MPPT技术[J]. 罗飞,郑建弟. 电气传动. 2017(05)
[5]基于滑模控制的光伏发电MPPT控制[J]. 张涛,程帆,沈天骄,雷蕾,陈珉烁. 电工电气. 2017(05)
[6]基于IMC-异步电机调速系统的谐波抑制MPC方法[J]. 梅杨,王闪闪,朱成昊. 电气传动. 2017(03)
[7]伪连续导电模式Buck变换器的动态参考电流控制策略[J]. 崔恒丰,周国华,陈兴. 电工技术学报. 2017(02)
[8]太阳能光热发电并网运行及优化规划研究综述与展望[J]. 杜尔顺,张宁,康重庆,苗淼. 中国电机工程学报. 2016(21)
[9]变频软开关交错并联反激微型光伏逆变器研究[J]. 夏鲲,袁印,廖新深,谭媛,王一鸣,许颇. 太阳能学报. 2016(08)
[10]一种改进的异步电机VVVF系统稳定性改善方法[J]. 孙东,杨淑英,曹朋朋,郭磊磊. 电力电子技术. 2016(08)
硕士论文
[1]基于多智能体一致性协同理论的智能配电网自动发电控制方法[D]. 张泽宇.华南理工大学 2016
[2]改进型二次型DC/DC变换器的研究[D]. 王蕊.重庆大学 2016
[3]光伏水泵MPPT及弱光环境优化控制研究[D]. 赵亮.哈尔滨工业大学 2014
[4]1.5kW交流光伏水泵系统的研究[D]. 杨锋.华南理工大学 2013
[5]基于SVPWM光伏水泵控制系统的研究与设计[D]. 邓高峰.华南理工大学 2013
[6]大功率并网型光伏逆变器控制策略的研究[D]. 裴庆磊.华北电力大学 2013
[7]基于阻抗源的单相光伏并网系统研究[D]. 谢柱.重庆大学 2010
[8]异步电机SVPWM的矢量控制系统研究[D]. 余秋实.重庆大学 2010
[9]低成本小功率光伏并网逆变器研究[D]. 丰瀚麟.南京航空航天大学 2010
[10]户用光伏水泵变频控制器的研制[D]. 赖纪东.合肥工业大学 2007
本文编号：2960761
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/2960761.html
