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太阳能光伏直流无刷水泵系统的结构图 系统利用太阳电池阵列将太阳能直接转变成电能--- DC电压，对于中小功率的光伏水泵来说，光伏阵列电压大都是低压(24v、36v、48V)，对于家庭电器,一般使用36VDC安全电压 1．2.l.2推挽正激电路简单分析 推挽正激电路如图2所示，由功率管S1及S2，电容C8和变压器T组成，变压器T原边绕组N1及N2具有相同的匝数，同名端如图2所示。当S1及S2同时关断的时候，电容C8两端电压下正上负，且等于阵列电压，当S1开通，S1、N2和光伏阵列构成回路，N2上正下负，同时C8、N1和S1构成回路，C8放电，N1下正上负，此时的工作相当于两个正激变换器的并联。同理，当S2开通S1关断时，也相当于两个正激变换器的并联。经过理论分析，推挽正激电路是一个二阶系统，因此闭环控制简单，同时输出滤波电感和电容大大减小。 1.2.2 dsPIC30F2010简单介绍 Microchip公司通过在16位单片机内巧妙地添加DSP功能，使Microchip的dsPIC30F数字信号控制器(DSC)同时具有单片机(MCU)的控制功能以及数字信号处理器(DSP)的计算能力和数据吞吐能力。因为它具有的DSP功能，同时具有单片机的体积和价格，所以本系统采用此芯片作为控制器。此芯片主要适用于电机控制，如直流无刷电机、单相和三相感应电机及开关磁阻电机；同时也适用于不间断电源(UPS)、逆变器、开关电源和功率因数校正等。dsPIC30F2010管脚示意如图3所示。 1．2.2．1 主要结构 12KB程序存储器； 512字节SRAM： 1024字节EEPROM； 3个16位定时器； 4个输入捕捉通道； 2个输出比较／标准PWM通道； 6个电机控制PWM通道； 6个10位500kspsSA／D转换器通道。 l 2．2．2 主要特点 A／D采样速度快且多通道可以同时采样； 6个独立／互补／中心对齐／边沿对齐的PWM： 2个可编程的死区； 在噪声环境下5V电源可正常工作； 最低工作电压3V； A／D采样和PWM同期同步。 2 光伏水泵最大功率点跟踪(MPPT)设计 2．1 常规恒定电压跟踪(CVT)方式的特点与不足CVT方式可以近似获得太阳电池的最大功率输出，软件上处理比较简单。但实际上日照强度和温度是时刻变化的，尤其是在西部地区，同一天中的不同时段，温度和日照强度变化都相当大，这些都会引起太阳电池阵列最大功率点电压的偏移，其中尤以温度的变化影响最大。在这种情况下，采用CVT方式就不能很好地跟踪最大点。 2．2 TMPPT的原理与实现 为克服CVT方式弊端，提出了TMPPT(TrueMaximum Power Point Tracking)概念，其意思是“真正的最大功率跟踪”控制，即保证系统不论在何种日照及温度条件下，始终使太阳电池工作在最大功率点处。由于逆变器采用恒V／f控制，故水泵电机的转速与其输入电压成正比，因此，调节逆变器的输出电压，就等于调节了负载电机的输出功率。故本系统采用TMPPT方式使太阳电池尽可能工作在最大功率点处，为负载提供最大的能量。 由太阳电池阵列的特性曲线(见图4)可知， 在最大功率点处，dP／dv=O，在最大功率点的左侧，当dP／dVO时，P呈增加趋势，dP／dVO时，P呈减少趋势；但在最大功率点的右侧，当dP／dvO时，P呈减少趋势，dP／d vO时，P呈增加趋势。据此可在实际运行时根据P-V的变化关系确定最大功率点。 图5为TMPPT型最大功率点跟踪控制框图。系统的输入指令值为0，反馈值为dP／dV，假定Z3状态为+1，则Usp*指令电压增加，经CVT环节调整，系统的输出电压V跟踪Usp*增加，采样输出电流I，经功率运算环节和功率微分环节，获得dP／dV值，如dP／dV0，则Z1为+1，Z2为+1，Z3为+l，Usp*指令电压继续增加。如dP／dVO，则Z1为-l，Z2为-1，Z3为-1，Usp*指令电压开始减小。稳定工作时，系统在最大功率点附近摆动，如果摆动幅度越小，则精度越高。在具体工作时，为了防止有哪些信誉好的足球投注网站方向的误判断，软件中设置了有哪些信誉好的足球投注网站限幅值，使系统的工作可靠性进一步提高。由于本系统中采用的ASIPM模块带有电流检测功能，故在硬件设计上可以省去电流检测电路，节约了成本，并进一步优化了外围电路。 3 系统的保护功能设计 1)过流和短路保护功能 由于ASIPM的下臂IGBT母线上串有采样电阻，所以通过检测母线电流可以实现保护功能。当检测电流值超过给定值时，被认为过流或短路，此时下桥臂IGBT门电路被关断，同时输出故障信号，dsPIC检测到此信号时封锁PWM脉冲进一步保护后级电路。 2)欠压保