基于dsPIC30F2010數字信號控制器(DSC)光伏水泵變頻器的研究

基于dsPIC30F2010數字信號控制器(DSC)光伏水泵變頻器的研究

設計了一種基于數字信號控制器(DSC)結構的光伏水泵系統。系統以Mimochip公司最新推出的dsPIC30F2010芯片為核心，采用一種實(shí)用的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制方式,實(shí)現了太陽(yáng)電池的真正的最大功率跟蹤(TMPPT)功能；系統主電路DC／DC部分采用結構新穎的推挽正激電路,DC／AC部分采用具有完善保護功能的一體化智能功率模塊(ASIPM)。實(shí)踐證明該系統具有體積小,重量輕，運行可靠穩定等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：變頻器；太陽(yáng)能光伏陣列；推挽正激；恒定電壓跟蹤；最大功率點(diǎn)跟蹤：光伏水泵

0 引言
我國西部偏遠地區仍有上百萬(wàn)農牧民無(wú)電力供應，而且該地區氣候干旱，土地荒漠化，草原退化情況越來(lái)越嚴重，采用光伏水泵系統合理地開(kāi)發(fā)地下水資源，對于解決該地區的飲水和農業(yè)用水問(wèn)題，改善生態(tài)環(huán)境，具有重要意義。而光伏水泵技術(shù)的核心是專(zhuān)用變頻器的設計，如何設計和太陽(yáng)電池陣列相匹配，具備太陽(yáng)電池最大功率點(diǎn)跟蹤及光伏水泵系統特有的各種保護功能的變頻器，是本文重點(diǎn)。

1 系統組成及工作原理
1．1 光伏水泵系統的結構圖
由圖1可知，系統利用太陽(yáng)電池陣列將太陽(yáng)能直接轉變成電能。經(jīng)過(guò)DC／DC升壓，和具有TMPPT功能的變頻器后輸出三相交流電壓驅動(dòng)交流異步電機和水泵負載，完成向水塔儲水功能。其中主要包括4部分：太陽(yáng)電池陣列；具有TMPPT功能的變頻器；水泵負載；儲水裝置。

1．2 變頻器主電路及硬件構成
本系統所采用的主電路及硬件控制框圖如圖2所示。主電路DC／DC部分采用性能優(yōu)越的推挽正激式電路進(jìn)行升壓；DC／AC部分采用三相橋式逆變電路。主功率器件采用ASIPM(一體化智能功率模塊)PS12036，系統控制核心由16位數字信號控制器dsPIC30F2010構成。外圍控制電路包括陣列母線(xiàn)電壓檢測和水位打干檢測電路。系統首先通過(guò)初始設置的工作方式和PI參數工作，然后由MPPT子程序實(shí)時(shí)搜索出的電壓值作為內環(huán)CVT的給定，通過(guò)PI調節得到工作頻率值，計算出PWM信號的占空比，實(shí)現光伏陣列的真正最大功率跟蹤(TMPPT)，并保持異步電機的V／f比為恒值。系統將MPPT和逆變器相結合，利用ASIPM模塊自帶的故障檢測功能進(jìn)行檢測和保護，結構簡(jiǎn)單，控制方便。