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 閘門啟閉機對水庫排水蓄水有著重要作用,但其啟停機運行一般需要電力驅(qū)動,這給閘門啟閉機的使用帶來了一定的限制,如對某些區(qū)域無電網(wǎng),架設(shè)電力線路成本昂貴的情況,而太陽能資源豐富,具有無污染、無區(qū)域限制等優(yōu)點。因此,如將太陽能作為閘門啟閉機驅(qū)動能源,不僅可以解決閘門啟閉機在無市電供應(yīng)的情況下的供電問題,而且有利于擴大啟閉機在水利方面的使用范圍,提高水利資源的利用率。

本文通過對太陽能閘門啟閉機系統(tǒng)的功能要求和控制機理分析,在現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上,對閘門啟閉機驅(qū)動系統(tǒng)總體方案、中小型閘門啟閉機參數(shù)要求、太陽能電池的輸出功率影響因素、優(yōu)化MPPT控制策略、無刷直流電機驅(qū)動控制策略等進行了系統(tǒng)研究。

首先建立了太陽能電池輸出特性數(shù)學模型,對各種傳統(tǒng)*大功率點跟蹤方法進行了分析,提出基于數(shù)據(jù)采集的變步長增量電導(dǎo)法,并進行仿真驗證控制算法的可行性和有效性。然后選定具有功率密度大、效率高、調(diào)速性能和起動性能優(yōu)良的永磁無刷直流電機作為太陽能閘門啟閉機的驅(qū)動電機。為實現(xiàn)永磁無刷直流電機定子繞組正確換相,采用改進型線反電勢過零檢測技術(shù)。同時為解決功率器件產(chǎn)生高頻干擾的問題,選用二階有源濾波電路進行濾波處理。

*后為驗證無位置傳感器控制算法控制效果,用數(shù)字信號處理器TMS320F2812作為電機驅(qū)動控制芯片,進行硬件電路設(shè)計,建立無刷直流電機驅(qū)動控制系統(tǒng),實現(xiàn)電機速度、電流雙閉環(huán)控制,實驗表明:本文采用的線電勢過零檢測技術(shù),使無刷直流電機具有良好的運行性能。