1　引言

　　交流電動機具有可靠、簡單、廉價等優點。然而，目前市場上所售的多為普通通用變頻器，若直接把其用于光伏水泵系統中，不能很好地實現各種保護功能，同時也不具備太陽電池的最大功率點跟蹤功能，造成太陽能電池容量和通用變頻器內部資源的巨大浪費。本文在充分利用通用變頻器內部資源的基礎上，對普通通用變頻器進行改進，實現了具有光伏水泵系統控制功能的通用變頻器。實驗表明，改進后的即通用變頻器即可以實現普通通用變頻器的通用功能，又能實現光伏水泵系統控制功能，同時降低了光伏水泵使用成本和維護費用。

2　系統基本結構

　　變頻器系統的硬件電路一般分為兩大模塊:功率主電路和控制電路[1]。根據系統要求，綜合考慮各種方案并結合實際情況，本系統采用了如圖1所示的基本結構。

?

　　圖1　具有光伏水泵控制功能的通用變頻系統的基本結構

　　從圖1可以看出，系統有四部分組成，分別是:光伏陣列、主電路模塊、控制電路模塊和水泵。與通用變頻器結構相比，主電路模塊結構區別在于輸入電源有兩種——交流電源和光伏陣列輸出的直流電源;控制電路模塊采用tms320lf2406a dsp數字信號處理器，和一般通用變頻器控制電路類似。在外圍控制電路上，除了pwm信號驅動，電壓、電流等模擬信號采樣電路外，增加了直流母線電流檢測。在光伏水泵變頻調速系統中，為了防止水位下降，引起光伏水泵系統“機–泵總成”部件干磨擦而遭致損壞，因此，具有光伏水泵控制功能的通用變頻系統除了具有一般通用變頻器保護功能外，還需要水位打干檢測保護功能。常用檢測方法有水位傳感器識別和自動識別[2]，本文根據通用變頻器具有輸出電流采樣功能，采用了自動識別水位過低而避免打干。

　　3　光伏水泵控制功能在通用變頻器中的實現

　　通用變頻器突出特點是功能齊全、通用性好，為了方便構成閉環控制，現代的通用變頻器都內置了pi數字調節器，利用通用變頻器內置的pi數字調節器，可以方便的實現光伏陣列的最大功率點跟蹤。

　　把光伏陣列引出線接在系統直流輸入端，如圖1所示連接，系統直流母線電壓即是光伏陣列輸出端電壓。對于光伏水泵系統，因水泵電機的輸出功率和轉速的三次方成正比，因此，光伏陣列的輸出負荷匹配可以直接通過改變水泵電機的轉速來實現，即憑借pwm控制技術就可以直接調整太陽電池陣列的輸出功率，使光伏陣列的輸出功率始終跟蹤當前日照和環境溫度下的最大值。

　　3.1　光伏陣列特性

　　在光伏水泵系統中，把太陽能光伏陣列輸出的直流電作為系統電源供給。太陽能光伏陣列電源有別于普通的直流電源，它具有較強的非線性特征，輸出最大功率受日照和環境溫度等氣象條件影響比較大。圖2給出了不同日照強度下，太陽能光伏陣列的i-v特性曲線和p-v特性曲線。圖2中s為日照強度，單位為瓦特每平米(w/ m2)。從光伏陣列的特性曲線可以看出光伏陣列既非恒壓源又非恒流源，而且不能給負載提供任意大的功率，是一種非線性直流電源。光伏陣列特性決定了應用光伏陣列時的特殊控制要求——最大功率點跟蹤。

?

　　圖2　不同日照強度下的i-v和p-v特性曲線