基于变步长最大功率跟踪法的现代光伏农业控制策略研究

光伏农业发展前景十分广阔,但光伏阵列的输出功率会受到温度、光照、负载等条件的影响,具有强的非线性特点。为了提高光伏电池利用率,需要通过一定的控制手段来调节脉冲宽度调制(pulse width modulation,简称PWM)占空比,以实现对太阳能电池板的最大功率跟踪(MPPT)。介绍了光伏电池的输出特性和最大功率跟踪的工作原理,阐述了电导增量法的基本思想,提出一种基于电导增量法的实用型变步长最大效率点跟踪技术(maximum power point tracking,简称MPPT)控制方法,能有效解决电导增量法的步长选择问题和外部环境突变时的误判问题,适用于光伏农业中的分布式发电系统,仿真和试验结果验证了该方法的可行性。相比固定步长电导增量法,该方法具有更高的稳定性和效率性,与智能控制等复杂方法相比更易于实现。     

温室低压光储直流微网设计与试验

针对低压直流负载新型温室,研究设计新型温室低压光储直流微网。提出扰动观察法与快速预测法结合混合最大功率点跟踪算法,设计系统能量控制策略,实现光伏电池、蓄电池以及负载能量智能交换。搭建以TMS320F28335处理器为核心试验平台,在实验室环境下验证该设计方案可行性。结果表明,最大功率点跟踪效果良好,母线电压稳定。系统满足实际生产需求,为光储直流微网在偏远地区独立供电提供可能。     

光伏提水技术在农田灌溉中的应用

随着太阳能光伏发电技术的发展。光伏提水技术已不断地应用到农业生产中；由于其具有绿色、环保、无能耗等特点越来越受到人们的重视。光伏提水系统是由太阳能电池板组成列阵，来接收太阳的辐射能，使太阳能电池产生电能．从而驱动光伏水泵提水的装置。光伏提水系统可根据灌溉所需流量、扬程的大小，由太阳能电池板组合成所需的功率。再通过控制器匹配以光伏水泵或通用水泵进行灌溉。     

开关磁阻风光互补发电系统最大功率输出研究

针对风能和太阳能等新能源的间歇性、可变等不稳定性特征,利用风能和太阳能的资源互补特性,将风能和太阳能通过转化、储存、控制等手段,形成稳定的电力输出。研究太阳能光伏发电系统和开关磁阻风力发电系统最大功率跟踪策略, 提出一种适应天气变化较快的基于输出电压控制的最大功率点跟踪算法,结合蓄电池的智能控制策略,实现智能风光动态互补。MATLAB仿真实验验证了该控制方法的可行性和有效性。     

自动跟踪对重庆地区太阳能发电效率影响的研究

采用两组太阳能电池板,一组水平固定放置,另一组自动调整太阳能电池板的角度,使阳光照射到电池板上的照度达到最大,并记录和分析了8:00～17:00有太阳能跟踪和无太阳能跟踪两种状态下电池板的光照强度、充电电流、充电功率。结果表明,与固定式太阳能电池板相比,自动跟踪可有效地提高太阳能电池板的发电效率,并且在低照度下效果更为明显,发电效率最高。     

基于无线图像传感器的太阳能系统设计和实现

【目的】电源决定着无线传感器节点的生命周期,本研究通过软硬件一体化设计最大限度地延长节点寿命。【方法】针对自主研发的无线图像传感器节点,根据公式估算节点总功耗,计算铅酸蓄电池容量,根据电池容量设计太阳能电池板,最后根据太阳能电池板和电池参数,设计太阳能充放电智能控制器。【结果】节点选用阀控式密封高能铅酸蓄电池的容量为10 Ah,额定电压为12 V;选用功率为10 W、输出电压17 V、输出电流0.5 A、尺寸为540mm×350 mm的单晶硅太阳能电池板。【结论】太阳能供电系统运行在该无线图像传感器节点中,能够稳定、可靠、长期工作。     

光伏发电MPPT的模糊逻辑控制及仿真

[目的]为提高光伏发电效率,使光伏电池迅速工作在最大功率点。[方法]本文结合光伏电池的等效模型,分析其输出特性,采用模糊逻辑控制方法对光伏电池最大功率点进行跟踪控制,基于Matlab/Simulink建立光伏电池最大功率点跟踪的模糊控制仿真模型。[结果]仿真结果显示模糊逻辑控制法能瞬间实现光伏电池最大功率点跟踪。[结论]模糊逻辑控制法能显著改善最大功率点振荡,使系统有良好的稳态和动态性能。     

云南农业职业技术学院光伏水泵提水灌溉可行性研究

随着太阳能光伏发电技术的发展,光伏灌溉技术已不断地应用到农业生产中;由于其具有绿色、环保、无能耗等特点,越来越受到人们的重视。光伏灌溉系统是由太阳能电池板组成阵阵,接收太阳能电池产生电能,从而驱动控制系统,根据控制灌溉并提供灌溉设施所需能量,由太阳能电池板组合成所需的功率,再通过控制器匹配以光伏控制器或通用水泵进行灌溉。本文针对光伏水泵产品的经济效益及社会效益进行分析,讨论光伏水泵的优势及在云南农业职业技术学院推广可行性。     

基于单片机控制的简易逐日式太阳能发电系统

随着社会可持续发展的要求,以太阳能为主体的可再生资源越来越受到人们的重视。光伏电池也逐渐成为生产生活中的重要角色。但光伏电池的实际转化率低、成本高等成为制约太阳能利用的瓶颈。本文针对光伏电池发展的制约,设计了一种基于AT89C51单片机控制的,自动跟踪太阳光照射角度的双轴自动跟踪系统,以提高太阳能电池的光-电转化率,使太阳能电池板始终与太阳入射光线垂直,比固定的太阳能发电设备的发电量提高约35%。本文所设计的系统具有体积小、功耗低、成本低、抗干扰能力强等优点。本系统仅通过用简单的计算公式得到的数据,进行每小时1次的角度改变,再通过单片机的判断进行回归控制。     

太阳能电站跟踪控制器研究

跟踪式光伏发电技术是提升光伏利用效率的重要技术。分析了多种跟踪式光伏发电跟踪技术，提出一种基于授时的跟踪式光伏发电控制器，根据时间换算出太阳在空中位置，控制太阳能电池板追踪太阳。控制器采用两级分布式控制设计，中央控制器通过TCP/IP网络向区域控制器授时，区域控制器通过 IRIG-B码向独立控制器传送时间信息，实现整个电站的跟踪控制。同时介绍了研制评估系统、系统的各组件移植操作系统和开发配套软件的过程。     

面向棉田灌溉的光-储联合供电系统设计

针对新疆南疆偏远地区棉田灌溉用电需求受限问题，考虑充分利用当地良好的光照资源，设计了一种面向棉田灌溉的光-储联合供电系统。该系统主要由光伏发电单元、双向DC-DC变换器、变流环节及储能模块等构成，在设定系统参数的同时进行了系统控制策略设计，并利用Simulink仿真平台搭建了系统仿真模型。仿真结果表明，该系统不仅能够快速响应光伏功率跟踪、维持储能蓄电池充放电状态平稳，而且可以实现交流输出电压，符合棉田灌溉负荷的用电要求。     

野外试验条件下自动跟踪供电小车的研制

为解决在野外等特殊条件下作业时没有电源或电源不便移动的问题,本文利用超声波定位及单片机控制技术,研究设计了野外试验条件下自动跟踪的供电小车。该供电小车由供电系统和小车自动跟踪部分组成。供电系统是由12V锂电池作为主电源,逆变为AC 220V交流电供外部设备用电,同时添加了具有自动循迹功能的80W独立光伏发电系统作为辅助供电设备。小车自动跟踪部分采用超声定位系统基于单片机程序设计,通过安装在供电小车前方的无线电装置和超声波传感器,实时计算小车与科研人员的距离,反馈给单片机控制电机的转速从而改变小车的位置,实现自动跟踪。本供电小车可靠性高,具有较广泛的实践应用价值。     

基于BQ24650的太阳能蓄电池智能充放电控制器设计

[目的]为解决野外无线传感器网络自动灌溉控制系统的供电问题,设计了一种太阳能蓄电池智能充放电控制器.[方法]采用BQ24650自动控制和管理太阳能向蓄电池充电,以单片机MSP430F2132为微处理器,根据蓄电池放电状态的检测,自动控制蓄电池向负载供电,同时该微处理器作为负载控制系统的主控器.[结果]经试验测试知,控制器实现了预期设计目标,且在连续90d的实际应用中运行稳定可靠.[结论]该充放电控制器能满足实际应用要求.     

基于S3C44B0X的太阳能水泵供水控制系统

为提高太阳能光伏水泵的供水量和光伏电池的利用效率.设计了一种基于S3C44BOX的太阳能水泵供水控制系统.该系统由1块多晶硅太阳能电池板,1个光频率传感器,2个功率不同的直流隔膜泵构成.该系统控制方式有2个水泵分别单独工作和2个水泵并联工作.控制系统可根据太阳辐射强度选择工作方式,充分利用太阳辐射能量,实现高效供水.试验结果表明,太阳能水泵供水控制系统运行可靠;太阳能水泵供水效率可提高45.3％以上.     

局部阴影条件下光伏电池多峰值最大功率点控制策略

局部阴影条件下,光伏阵列的P-V曲线会呈现多个局域峰值,影响最大功率点跟踪(MPPT),传统MPPT算法只能跟踪单个功率峰值,在局部阴影输出功率多峰值条件下,该算法不能完成有效跟踪。粒子群算法(PSO)有较强多极点寻优能力,但易陷入局部最优解。针对此问题,在粒子群算法中引入模拟退火算法的Metropolis选择机制,在简化所需设置参数同时帮助粒子群算法有效跳出局部最优解。在控制过程中,采用主程序加嵌套迭代双重判定条件,保证粒子稳定前提下,收敛在最大功率点(MPP)附近。通过MATLAB对比仿真验证,表明该算法在局部遮阴情况下能较精确、快速地跟踪到最大功率点,有效提高光伏电池输出效率。     

追太阳——太阳能电池板自动转动器

仿照向日葵的特点,利用光敏电阻、电压比较器、电机等器件,我们制作了一个太阳能电池板自动转动器(见图1),它主要用于家庭小型太阳能充电系统中,可使太阳能电池板始终跟随太阳转动。一、工作原理光线变暗,光敏电阻阻值增大,分得电压增高,电机正动,让它跟上太阳;若光线变强,电阻变小,分得电压降低,电机反向转动,继续跟着太阳。二、机械部分设计原理机械部分通过双电机控制,两个电机的转动轴垂直,这样在东、西、南、北四个方向控制电池板朝向太图1     

土壤湿度仪的测量原理及研制

灌溉问题是植物栽培中的重要问题.本文通过R-F(电阻-频率)转换电路实现了土壤湿度的连续、自动的测量.基于此方法,我们设计了1个依靠太阳能供电的自动浇灌系统,通过湿度仪的监控实现了浇灌的智能化.     

碟式太阳能自动跟踪系统传动机构动力学研究

磲式太阳能集热发电的效率最高、开发潜力最大,但其设备在工作时需要对太阳的位置进行跟踪,该跟踪精度直接影响设备的发电效率,这就对碟式太阳能自动跟踪系统的传动机构提出了较高的要求,而尽量提高设备的跟踪精度是极其必要的.该文对一种碟式太阳能自动跟踪系统的传动机构进行了仿真分析,首先使用Pro/E软件建立三维模型;然后导入ADAMS软件中进行了动力学分析,最后得到输出传动机构驱动零部件的主要动力指数.根据分析结果,最终得到设备运行的动力特性曲线,为进一步了解和优化机构跟踪提供理论依据.     

Modeling of PV System and Analysis of Its Key Technologies

本文运用Matlab建立了单相光伏发电并网不可调度系统的软件模型,包括光伏电池部分、直流升压器、PWM逆变器,并分析和建立了最大功率点跟踪（MPPT）模块和锁相环（PLL）模块。最大功率点跟踪方案采用了变步长的扰动观察法,有效缓解了固定步长的扰动观察法中快速和损耗之间的矛盾。锁相环模块采用软件锁相,采集电网电压和电流的相位信号并通过指令电流的控制实现锁相。最后对系统在独立供电和并网供电两种不同工作方式下进行了建模仿真和对比分析。     

基于无线传感器网络的果园自动灌溉系统设计

针对现阶段果园无线节水灌溉系统成本高、传感器节点寿命有限、不能长期可靠工作等问题,介绍了一种基于无线传感器网络节点的果园自动灌溉系统设计方案。该系统由主节点、传感器节点、水泵节点3种节点组成,通过选取合适功率的太阳能电池板和太阳能电池充电芯片对锂电池进行充电,有效延长了传感器节点寿命,实现系统连续稳定工作。在空旷地带,系统的有效通信距离208 m,节点额定电压5 V,工作时电流125 m A,待机时电流1.6 m A,太阳能平均充电电流为20 m A。传感器节点在不充电的情况下,以每天唤醒24次,每次工作20 s的频率,可连续工作约60 d。在连接太阳能电池板的情况下,可保证充电电量大于耗电电量。在桃园的试验表明:传感器节点在采集土壤湿度信息时耗电量最大,连接太阳能电池板,电池电压在额定电压附近小范围内波动,随机改变灌区内被测土壤湿度,系统可以按照设定的土壤湿度上限、下限,自主控制水泵和电池阀工作状态,实现自动按需灌溉。