小型太陽能供電系統(tǒng)及蓄電池充電設(shè)計.pdf

1、我國是一個人口大國，占世界第一的人口數(shù)量，可耕地面積也居世界首位，農(nóng)業(yè)的發(fā)展決定我國的命脈。21世紀以來，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展可謂是突飛猛進，其中智能灌溉的發(fā)展更是有目共睹，智能灌溉解決了以往只依賴人力物力的傳統(tǒng)式農(nóng)業(yè)耕種慢、規(guī)劃不合理、對人的依賴性大等問題。不但節(jié)約水資源而且大大提高了農(nóng)作物的產(chǎn)量。但僅僅保證食物的產(chǎn)量是不夠的，隨之而來科學(xué)家又提出了精細農(nóng)業(yè)，它的提出就是致力于保障食品安全、有機、綠色。在精細農(nóng)業(yè)中，使用最廣的就是基于物聯(lián)網(wǎng)的

2、智能灌溉系統(tǒng)，它與傳統(tǒng)的智能灌溉相比采集的數(shù)據(jù)更多，通過傳到大數(shù)據(jù)庫進行對比分析，最后實施精細灌溉。這就需要在很多地方設(shè)置采集點和灌溉系統(tǒng)，各個系統(tǒng)需要持續(xù)供電，而在大地中使各個采集點并網(wǎng)用電顯然是不符合實際的。所以，使用小型太陽能供電系統(tǒng)為智能灌溉系統(tǒng)進行供電是很有必要的。
　　本研究旨在解決基于物聯(lián)網(wǎng)的智能灌溉系統(tǒng)的供電系統(tǒng)的設(shè)計。本系統(tǒng)采用獨立的光伏發(fā)電系統(tǒng)，通過光電轉(zhuǎn)化對系統(tǒng)進行供電，然后將剩余的電能儲存到蓄電池中，蓄電池

3、則在光伏功率不足時為智能灌溉系統(tǒng)充當后備電源。這樣一來有以下幾點問題需要去解決:第一，由于太陽能的利用率低，且太陽能輸出功率不穩(wěn)點，導(dǎo)致蓄電池充電的最佳時間很容易被錯過。第二，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能灌溉系統(tǒng)的供電系統(tǒng)無法完全利用變換后的能量，這將使太陽能的利用率再次降低，此外太陽能的本身性質(zhì)與外界環(huán)境因素的共同影響，使蓄電池的充放電控制困難，如果沒有好的充電策略會嚴重的破壞蓄電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使蓄電池提前報廢。所以，提高對光伏電池板的光照強度與

4、合理的設(shè)計充放電電路對于解決小型太陽能供電系統(tǒng)的設(shè)計具有重要的戰(zhàn)略意義。通過對光伏太陽能電池板進行Simulink仿真試驗，驗證了光照強度影響太陽能發(fā)電量，并根據(jù)一天當中太陽直射角度不同設(shè)計了雙軸太陽跟蹤系統(tǒng)，系統(tǒng)工作在一個三維坐標系統(tǒng)，通過兩個電機的旋轉(zhuǎn)，使得太陽能電池板能夠迎著光照射的方向，從而最大限度的增加光照時間和光照強度。而后采用DC/DC實現(xiàn)的最大功率跟蹤(MPPT)并結(jié)合三段式充電策略設(shè)計充放電控制器，避免了蓄電池因大電流