基于AVR單片機的全自動光伏水泵系統(tǒng).pdf

1、太陽能被公認為是一種前景廣闊的可再生新能源，目前在工業(yè)場合和人們的日常生活中已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用。光伏水泵系統(tǒng)作為獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)的一個重要應(yīng)用分支，特別適用于解決陽光充足的偏遠無電地區(qū)的人畜飲水及農(nóng)業(yè)灌溉的問題，其應(yīng)用與推廣無疑將帶來良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。
　　本課題主要研究了光伏水泵系統(tǒng)的關(guān)鍵控制技術(shù)。采用了基于自適應(yīng)最大功率跟蹤算法和直流無刷電機驅(qū)動水泵的控制方案，開發(fā)了一套基于AVR單片機(Atmaga32)的全自動

2、光伏水泵系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)基于對太陽能電池的原理和數(shù)學(xué)模型的研究，在Matlab的Simulink平臺上建立了光伏陣列的動態(tài)仿真模型，分析了溫度和光強的變化對太陽能陣列輸出特性的影響，得出了最大功率跟蹤控制的必要性。
　　(2)討論了幾種通用的最大功率點跟蹤方式。從簡單性和實用性的角度出發(fā)，提出了一種新型的自適應(yīng)最大功率跟蹤算法。該算法使用自學(xué)習(xí)調(diào)整器，對普通擾動觀察法進行優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)自動調(diào)整擾動步長。通

3、過光照輻射變化的仿真實驗，證明了所提出的方法的控制性能優(yōu)于傳統(tǒng)的擾動觀察算法。
　　(3)對機泵裝置的負載特性、直流無刷電機的換相規(guī)律及其數(shù)學(xué)模型進行了分析。針對無位置傳感器直流無刷電機的關(guān)鍵技術(shù)問題，研究了電機的PWM控制策略、基于“虛擬中點法”的位置檢測技術(shù)和“三段式”啟動方法。
　　(4)設(shè)計了光伏水泵控制器的硬件電路，主要包括以Atmaga32單片機為核心的控制電路、基于PS21564-P的電子換相電路、基于LD75

4、75的開關(guān)電源電路以及其他輔助電路。并在AVR Studio的軟件開發(fā)平臺上，通過編程實現(xiàn)了系統(tǒng)的控制和保護功能。
　　(5)完成了光伏水泵控制器樣機的設(shè)計與調(diào)試，實現(xiàn)了太陽能抽水系統(tǒng)試驗平臺的搭建。通過不同的測試實驗，充分驗證了控制器電路設(shè)計的合理性和系統(tǒng)控制方案的可行性。由于本文所提出的MPPT算法具有自適應(yīng)特性，即使在氣候變化的條件下，依然可以實現(xiàn)對水泵負載的可靠控制，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，整體效率較高，為光伏水泵系統(tǒng)的優(yōu)化控制提供