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動,這給閘門啟閉機的使用帶來了一定的限制,如對某些區域無電網,架設電力線路成本昂貴的情況,而太陽能資源豐富,具有無污染、無區域限制等優點。因此,如將太陽能作為閘門啟閉機驅動能源,不僅可以解決閘門啟閉機在無市電供應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的功能要求和控制機理分析,在現有研究成果的基礎上,對閘門啟閉機驅動系統總體方案、中小型閘門啟閉機參數要求、太陽能電池的輸出功率影響因素、優化MPPT控制策略、無刷直流電機驅動控制策略等進行了系統研究。

首先建立了太陽能電池輸出特性數學模型,對各種傳統*大功率點跟蹤方法進行了分析,提出基于數據采集的變步長增量電導法,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、調速性能和起動性能優良的永磁無刷直流電機作為太陽能閘門啟閉機的驅動電機。為實現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。同時為解決功率器件產生高頻干擾的問題,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,用數字信號處理器TMS320F2812作為電機驅動控制芯片,進行硬件電路設計,建立無刷直流電機驅動控制系統,實現電機速度、電流雙閉環控制,實驗表明:本文采用的線電勢過零檢測技術,使無刷直流電機具有良好的運行性能。