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光伏水泵系统组成及工作原理

光伏水泵系统组成及工作原理

系统组成及工作原理

1．1光伏水泵系统的结构图

由图1可知，系统利用太阳电池阵列将太阳能直接转变成电能。经过DC／DC升压，

和具有TMPPT功能的变频器后输出三相交流电压驱动交流异步电机和水泵负载，完成向

水塔储水功能。其中主要包括4部分：太阳电池阵列；具有TMPPT功能的变频器；水泵

负载；储水装置。

1．2变频器主电路及硬件构成

本系统所采用的主电路及硬件控制框图如图2所示。主电路DC／DC部分采用性能优

越的推挽正激式电路进行升压；DC／AC部分采用三相桥式逆变电路。主功率器件采用

ASIPM(一体化智能功率模块)PS12036，系统控制核心由16位数字信号控制器

dsPIC30F2010构成。外围控制电路包括阵列母线电压检测和水位打干检测电路。系统首

先通过初始设置的工作方式和PI参数工作，然后由MPPT子程序实时有哪些信誉好的足球投注网站出的电压值作

为内环CVT的给定，通过PI调节得到工作频率值，计算出PWM信号的占空比，实现光

伏阵列的真正最大功率跟踪(TMPPT)，并保持异步电机的V／f比为恒值。系统将MPPT

和逆变器相结合，利用ASIPM模块自带的故障检测功能进行检测和保护，结构简单，控

制方便。

1．2．1DC／DC升压电路简述

1．2．1．1主电路选择

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)，对于升压

主电路的选择，人们一般选择推挽电路，因为推挽电路变压器原边工作电压就是直流侧输

入电压，同时驱动不需隔离，因此比较适合输入电压较低的场合。但是偏磁问题是制约其

应用的一大不利因素，功率管的参数差异和变压器的绕制工艺都有可能使推挽电路工作在

一种不稳定状态。基于诸多因素的考虑，本系统采用了结构新颖的推挽正激电路，此电路

拓扑不仅克服了偏磁问题，而且闭环控制也比较容易(二阶系统)。

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。

1.2.2dsPIC30F2010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；

个316位定时器；

个输入捕捉通道；4

个输出比较／标准2PWM通道；

个电机控制6PWM通道；

个610位500kspsSA／D转换器通道。

l2．2．2主要特点

A／D采样速度快且多通道可以同时采样；

个独立／互补／中心对齐／边沿对齐的6PWM