光伏灌溉水泵系统设计

发布时间：2020-10-31 01:42

　　 随着现代信息科学和农业技术的快速发展,人类对能源的需求量大而紧俏。太阳能作为新型无污染能源被人类广泛应用于各个领域,而近年来光伏技术应用中的光伏灌溉水泵系统在抗旱、节水、节能方面大有可观,使其在农业发展中成为又一项重要应用。但多数灌溉环境条件恶劣,水泵电机作为该系统的动力核心,发生定子匝间短路故障是光伏灌溉水泵系统在运行时所产生的主要故障。因此,本文以太阳能发电技术为发电源,通过在不同环境下的花生作物不同生育期的需水量对比,对光伏灌溉水泵系统的器件选择、光伏最大功率点跟踪、水泵电机自动调速、电机定子匝间短路故障诊断进行针对性研究,使其能良好满足花生作物日常灌溉需求。主要研究内容如下:首先,获取了实验地点太阳辐射量、降水量等环境信息后,建立了太阳辐射模型。结合了花生作物的需水规律和作物生长期的降水分布,在此基础上计算出了所需水泵抽水量,计算了光伏板数量和光伏供电装置的容量,选择了合适的水泵模型。进行了光辐射量与灌溉水量关系仿真,证明了此光伏灌溉水泵系统可满足作物灌溉需求的可行性。分析了光伏灌溉水泵系统的结构,制定了总体方案,实现光伏灌溉水泵系统设计。然后,分析了光伏电池特性,建立了数学模型,并用PvSyst及MATLAB软件仿真了光伏电池和光伏水泵供电系统,得到光伏阵列特性曲线后,分析了传统的最大功率点跟踪方法,步长太大或太小,外部环境因素变化引起的功率损耗大,效率低,研究了利用改进的自适应变步长扰动观测方法来节省最大功率点跟踪时间的同时减少振荡。利用了转子磁场定向法对水泵电机进行矢量控制,将三相异步电动机等效于直流电机,对直流电动机的速度控制方法进行了仿真,实现了交流水泵电机调速。最后,研究了水泵电机定子匝间短路故障诊断相关方法,建立了水泵电机定子短路故障的数学模型,提出了采用参数估计方法对定子短路故障进行诊断,用MATLAB软件对参数估计方法进行仿真研究,估计结果与测量结果对比表明,采用参数估计算法对水泵电机定子绕组匝间短路故障诊断是可行的。
【学位单位】：黑龙江八一农垦大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S277.92
【部分图文】：

光伏灌溉水泵系统设计表 1-1 光伏装机量前六名的国家近五年新增光伏装机量(MW)Table1-1 The top 6 countries in PV installation growth（MW） in the past 5 years中国 美国 日本 德国 英国 印度2014 10600 6200 9740 1900 2200 8832015 15100 7300 10800 1463 4100 21332016 34540 14762 10500 1050 1940 51002017 52830 22000 10700 1753 912 104002018 44380 17360 6200 2960 1280 9300

显的温升后再执行开路，不能进行短路故障诊断。因此，在水泵电机出现严重短路故障之电机进行故障诊断，对于保证电机正常运行，减少电机维护次数和成本，保证作物生产效有现实意义。 国内外研究现状1 国内外光伏灌溉水泵研究现状国外对于光伏灌溉水泵起源较早，这种早期研究对于我国此方面的发展与创新尤为重要9 年，法国科学家发现了“光伏效应”，国外学者也在当时对光伏水泵灌溉技术展开研究。994 开始的后十年，墨西哥已安装光将近 2000 套农业光伏水泵。在南非、巴西、澳大利亚洲各国，由于光照强度较高，时间较长，而且农业耕地较多，因此光伏灌溉系统得到了广应用。联合国等国际组织将光伏水泵作为解决偏僻并网地区农业灌溉问题的主推技术，光泵工作原理如图 1-2 所示。

图 1-3 光伏水泵灌溉工作流程图Figure1-3 Pv pump irrigation flow chart伏灌溉水泵效率优化方面N[27]研究了一种基于电压源逆变器驱动的感应电动机水泵系统。考制系统在光伏阵列最大功率线上运行，求出变出水量 q，二是控制控制阵列的工作特性以匹配电机所需的电压和电流。对两种运行方在光伏最大功率线上运行的控制策略抽水效率最高。nrique JM[28]等研究了连接光伏组件的电阻负载 DC/DC 转换器的三，实验结果表明，根据所使用的转换器的类型，系统的性能存在一:(1)buck-boost DC / DC 变换器拓扑是唯一允许后续光伏模块的最和连接负载影响。(2)连接的 buck-boost 直流/直流转换器在光伏板良好的实践。
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本文编号：2863285