交流光伏水泵驱动控制系统设计

摘要

光伏水泵系统因其具有无污染、环境友好、无人值守和可持续发展等优点，已成为太阳能应用领域的一个重要分支。大力发展光伏提水技术，能有效缓解干旱、偏远无电山区的农业灌溉和生活生产用水问题，提高人民的生活水平和生活质量，因此光伏水泵系统潜在巨大的社会效益和经济效益。
　　随着电力电子技术、微处理器技术和电机控制技术的快速发展，光伏提水系统的性能和光伏利用效率日益提高。本课题根据项目的实际需求，设计开发小型户用、低成本、高性能和结构简单的光伏交流水泵控制系统，以适应市场的需要。本文主要研究内容主要包括：
　　（1）分析市面上常见光伏水泵系统的拓扑结构及工作原理，对几种常见的光伏阵列最大功率点跟踪控制方法及其实现进行了详细的分析，选择和优化适合本文的跟踪方法。
　　（2）完成系统整体方案的设计、元器件参数的确定和基本模块电路的验证，包括系统供电和充电管理策略的选择；系统保护模块；信号检测电路等。
　　（3）分析了三相交流电机SVPWM控制方法和主电路设计，对比分离式原件搭建的升压逆变电路和智能功率模块IPM之间的特点和优势，选择了应用广泛且技术成熟的智能功率模块。
　　（4）对异步电机几种启动模型做了对比分析，并利用Matlab/Simulink做了仿真，为电机启动控制方案提供理论技术支持。
　　（5）论文最后完成了软件主程序和各个模块程序设计和编写工作，并通过实际运行和测试，实验测试结果表明本系统达到了用户的预期设计要求。

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第一章 绪 论

1.1光伏发电技术的应用概况

1.2 本课题的研究内容与意义

1.3 本文的总体结构

第二章 光伏水泵的系统组成与电机工作原理

2.1 系统的结构组成

2.2 本章小结

第三章 交流水泵系统电机控制和启动策略

3.1 异步电机特性

3.2 交流水泵电机控制

3.3 最大功率点（MPPT）跟踪

3.4 交流异步电机启动方案

3.5 本章小结

第四章 系统供电充电管理策略

4.1 辅助电源电路设计

4.2 供电方式的选择

4.3 蓄电池充电模块

4.4 蓄电池充电管理策略研究

4.5 本章小结

第五章 系统主电路设计

5.1变频逆变控制模块设计

5.2 信号检测电路

5.3 硬件保护电路设计

5.4 本章小结

第六章 系统软件设计

6.1 STM32主控制器

6.2 系统程序设计

6.3 主要控制子程序设计

6.4 软件异常监测

6.5 本章小结

第七章 系统仿真与调试测试

7.1 脉宽调制与矢量控制技术数字实现

7.2 系统调试和测试

7.3 本章小结

第八章 总结和展望

致谢

参考文献

硕士期间取得的研究成果