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基于dsPIC30F2010数字信号控制器(DSC)光伏水泵变频器的研究

设计了一种基于数字信号控制器(DSC)结构的光伏水泵系统。系统以Mimochip公司最新推出的dsPIC30F2010芯片为核心，采用一种实用的最大功率点跟踪(MPPT)控制方式,实现了太阳电池的真正的最大功率跟踪(TMPPT)功能；系统主电路DC／DC部分采用结构新颖的推挽正激电路,DC／AC部分采用具有完善保护功能的一体化智能功率模块(ASIPM)。实践证明该系统具有体积小,重量轻，运行可靠稳定等特点。
关键词：变频器；太阳能光伏阵列；推挽正激；恒定电压跟踪；最大功率点跟踪：光伏水泵

0 引言
我国西部偏远地区仍有上百万农牧民无电力供应，而且该地区气候干旱，土地荒漠化，草原退化情况越来越严重，采用光伏水泵系统合理地开发地下水资源，对于解决该地区的饮水和农业用水问题，改善生态环境，具有重要意义。而光伏水泵技术的核心是专用变频器的设计，如何设计和太阳电池阵列相匹配，具备太阳电池最大功率点跟踪及光伏水泵系统特有的各种保护功能的变频器，是本文重点。

1 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子程序实时搜索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。

关键词： 水泵 变频器 研究 DSC 控制器 dsPIC30F2010 数字 信号