隨著現(xiàn)代信息科學(xué)和農(nóng)業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展,人類對(duì)能源的需求量大而緊俏。太陽(yáng)能作為新型無(wú)污染能源被人類廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,而近年來(lái)光伏技術(shù)應(yīng)用中的光伏灌溉水泵系統(tǒng)在抗旱、節(jié)水、節(jié)能方面大有可觀,使其在農(nóng)業(yè)發(fā)展中成為又一項(xiàng)重要應(yīng)用。但多數(shù)灌溉環(huán)境條件惡劣,水泵電機(jī)作為該系統(tǒng)的動(dòng)力核心,發(fā)生定子匝間短路故障是光伏灌溉水泵系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的主要故障。因此,本文以太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)為發(fā)電源,通過(guò)在不同環(huán)境下的花生作物不同生育期的需水量對(duì)比,對(duì)光伏灌溉水泵系統(tǒng)的器件選擇、光伏最大功率點(diǎn)跟蹤、水泵電機(jī)自動(dòng)調(diào)速、電機(jī)定子匝間短路故障診斷進(jìn)行針對(duì)性研究,使其能良好滿足花生作物日常灌溉需求。主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,獲取了實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)太陽(yáng)輻射量、降水量等環(huán)境信息后,建立了太陽(yáng)輻射模型。結(jié)合了花生作物的需水規(guī)律和作物生長(zhǎng)期的降水分布,在此基礎(chǔ)上計(jì)算出了所需水泵抽水量,計(jì)算了光伏板數(shù)量和光伏供電裝置的容量,選擇了合適的水泵模型。進(jìn)行了光輻射量與灌溉水量關(guān)系仿真,證明了此光伏灌溉水泵系統(tǒng)可滿足作物灌溉需求的可行性。分析了光伏灌溉水泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),制定了總體方案,實(shí)現(xiàn)光伏灌溉水泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)。然后,分析了光伏電池特性,建立了數(shù)學(xué)模型,并用PvSyst及MATLAB軟件仿真了光伏電池和光伏水泵供電系統(tǒng),得到光伏陣列特性曲線后,分析了傳統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤方法,步長(zhǎng)太大或太小,外部環(huán)境因素變化引起的功率損耗大,效率低,研究了利用改進(jìn)的自適應(yīng)變步長(zhǎng)擾動(dòng)觀測(cè)方法來(lái)節(jié)省最大功率點(diǎn)跟蹤時(shí)間的同時(shí)減少振蕩。利用了轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向法對(duì)水泵電機(jī)進(jìn)行矢量控制,將三相異步電動(dòng)機(jī)等效于直流電機(jī),對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的速度控制方法進(jìn)行了仿真,實(shí)現(xiàn)了交流水泵電機(jī)調(diào)速。最后,研究了水泵電機(jī)定子匝間短路故障診斷相關(guān)方法,建立了水泵電機(jī)定子短路故障的數(shù)學(xué)模型,提出了采用參數(shù)估計(jì)方法對(duì)定子短路故障進(jìn)行診斷,用MATLAB軟件對(duì)參數(shù)估計(jì)方法進(jìn)行仿真研究,估計(jì)結(jié)果與測(cè)量結(jié)果對(duì)比表明,采用參數(shù)估計(jì)算法對(duì)水泵電機(jī)定子繞組匝間短路故障診斷是可行的。
【學(xué)位單位】：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S277.92
【部分圖文】：

光伏灌溉水泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)表 1-1 光伏裝機(jī)量前六名的國(guó)家近五年新增光伏裝機(jī)量(MW)Table1-1 The top 6 countries in PV installation growth（MW） in the past 5 years中國(guó) 美國(guó) 日本 德國(guó) 英國(guó) 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

顯的溫升后再執(zhí)行開(kāi)路，不能進(jìn)行短路故障診斷。因此，在水泵電機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重短路故障之電機(jī)進(jìn)行故障診斷，對(duì)于保證電機(jī)正常運(yùn)行，減少電機(jī)維護(hù)次數(shù)和成本，保證作物生產(chǎn)效有現(xiàn)實(shí)意義。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1 國(guó)內(nèi)外光伏灌溉水泵研究現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)于光伏灌溉水泵起源較早，這種早期研究對(duì)于我國(guó)此方面的發(fā)展與創(chuàng)新尤為重要9 年，法國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了“光伏效應(yīng)”，國(guó)外學(xué)者也在當(dāng)時(shí)對(duì)光伏水泵灌溉技術(shù)展開(kāi)研究。994 開(kāi)始的后十年，墨西哥已安裝光將近 2000 套農(nóng)業(yè)光伏水泵。在南非、巴西、澳大利亞洲各國(guó)，由于光照強(qiáng)度較高，時(shí)間較長(zhǎng)，而且農(nóng)業(yè)耕地較多，因此光伏灌溉系統(tǒng)得到了廣應(yīng)用。聯(lián)合國(guó)等國(guó)際組織將光伏水泵作為解決偏僻并網(wǎng)地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉問(wèn)題的主推技術(shù)，光泵工作原理如圖 1-2 所示。

圖 1-3 光伏水泵灌溉工作流程圖Figure1-3 Pv pump irrigation flow chart伏灌溉水泵效率優(yōu)化方面N[27]研究了一種基于電壓源逆變器驅(qū)動(dòng)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)水泵系統(tǒng)�？贾葡到y(tǒng)在光伏陣列最大功率線上運(yùn)行，求出變出水量 q，二是控制控制陣列的工作特性以匹配電機(jī)所需的電壓和電流。對(duì)兩種運(yùn)行方在光伏最大功率線上運(yùn)行的控制策略抽水效率最高。nrique JM[28]等研究了連接光伏組件的電阻負(fù)載 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的三，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，根據(jù)所使用的轉(zhuǎn)換器的類型，系統(tǒng)的性能存在一:(1)buck-boost DC / DC 變換器拓?fù)涫俏ㄒ辉试S后續(xù)光伏模塊的最和連接負(fù)載影響。(2)連接的 buck-boost 直流/直流轉(zhuǎn)換器在光伏板良好的實(shí)踐。
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