10、多功能并网太阳能光伏水泵系统：抽水与分布式发电应用

多功能并网太阳能光伏水泵系统：抽水与分布式发电应用

1. 引言

在发展中国家的偏远地区，家庭用电和用水是两项基本需求。目前，这些需求主要通过柴油发电机和水泵来满足。然而，柴油泵因燃料价格上涨而难以运行，此时太阳能光伏水泵系统（SPVWPS）凭借其无燃料、免维护和环保等优势，成为偏远地区抽水的理想选择，相较于传统柴油泵系统更具吸引力。

已有的研究将独立式SPVWPS根据电力电子转换器（PEC）阶段分为单级和两级两种配置。在这些拓扑结构中，PEC 1用于电机驱动，电压源逆变器（VSI）用于感应电机（IM）、永磁同步电机（PMSM）、无刷直流电机（BLDC）和同步磁阻电机（SyRM）；而中点转换器用于开关磁阻电机（SRM）。PEC 2是一个DC/DC转换器，用于控制和跟踪最大SPV功率。

独立式SPVWPS的现场应用受到初始成本高、SPV发电间歇性以及闲置时间长等因素的限制。为了缓解水输送的波动，近年来，电网供应通过额外的PEC与独立式SPVWPS相连，形成了并网辅助SPVWPS，其中SPV源和电网都为电机提供电力。

1.1 不同控制方式的特点

• 传统控制方式 ：在SPWPS中，IM、PMSM和SyRM通过Volt/Hz控制运行，而SRM和BLDC电机则通过PWM占空比控制方法进行控制。然而，Volt/Hz控制存在磁通漂移的缺点，导致转矩变化，因此标量控制的SPWPS性能较为原始。
• 先进控制方式 ：为了提高SPWPS的精度和效率，引入了诸如磁场定向控制（FOC）、直接转矩控制（DTC）、基于滑模控制（SMC）的FOC、基于SMC的D