直流无刷电机驱动光伏水泵控制技术的研究

【摘要】： 本论文叙述了一种智能、高效的光伏水泵系统，系统采用无位置传感器的永磁直流无刷电机驱动水泵。对于电机控制，提出了采用虚拟中心点的方法代替传感器实现电机转子位置检测，以完成电机准确换相，并在理论上证明了其正确性；对于光伏阵列工作点最大功率跟踪问题，提出了一种以寻求转速最大点为控制目标实现TMPPT的思想，并进行了稳态跟踪误差分析。 系统以MOTOROLA单片机JL3为核心，完成了系统外围硬件电路和控制软件设计，实现了直流无刷电机反电势过零检测，利用软件滤波的方式消除了PWM波干扰及换相干扰；采用三点预估算法，进行相位锁定，以完成直流无刷电机准确换相；同时实现了光伏阵列工作点的TMPPT跟踪、系统无人监控和故障检测等功能。 实际研制的样机经实验测试，能够控制直流无刷电机准确换相，系统运行稳定，同时最大功率跟踪也取得了很好的跟踪效果。论文的最后分析了系统存在的问题，并指出系统有待提高和完善的地方。 【关键词】：光伏水泵 直流无刷电动机 TMPPT
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TM33
【目录】：

• 第一章 概述12-20
• 1.1 太阳能光伏利用的发展概况12-16
• 1.2 光伏水泵系统构成16-19
• 1.3 本课题的目的、任务和拟解决的关键问题19-20
• 第二章 直流无刷电动机的控制原理20-38
• 2.1 稀土永磁直流无刷电动机的基本工作原理20-22
• 2.2 直流无刷电机的无传感器转子位置检测22-33
• 2.3 直流无刷电机步进启动33-36
• 2.4 电子换相中的数字滤波和相位锁定36-38
• 第三章 光伏水泵最大功率跟踪38-46
• 3.1 太阳能电池的特性介绍38-41
• 3.2 CVT与TMPPT分析41-43
• 3.3 系统TMPPT跟踪原理及工程实现43-46
• 第四章 控制系统的硬件设计46-61
• 4.1 MOTOROLA单片机的选型及其外围电路46-50
• 4.2 直流无刷电动机换相控制硬件电路50-58
• 4.3 无人监控部分硬件58-61
• 第五章 系统软件设计61-70
• 5.1 系统主程序结构61
• 5.2 系统子程序61-70
• 第六章 实验结果与结论70-77
• 6.1 无位置传感器直流无刷电机驱动控制实验70-73
• 6.2 光伏阵列最大功率跟踪实验73-75
• 6.3 系统需要进一步完善的几点75-77
• 参考文献77-80

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