小型太陽(yáng)能供電系統(tǒng)及蓄電池充電設(shè)計(jì).pdf

1、我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，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(guó)的命脈。21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展可謂是突飛猛進(jìn)，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(lài)人力物力的傳統(tǒng)式農(nóng)業(yè)耕種慢、規(guī)劃不合理、對(duì)人的依賴(lài)性大等問(wèn)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(lái)科學(xué)家又提出了精細(xì)農(nóng)業(yè)，它的提出就是致力于保障食品安全、有機(jī)、綠色。在精細(xì)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(guò)傳到大數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比分析，最后實(shí)施精細(xì)灌溉。這就需要在很多地方設(shè)置采集點(diǎn)和灌溉系統(tǒng)，各個(gè)系統(tǒng)需要持續(xù)供電，而在大地中使各個(gè)采集點(diǎn)并網(wǎng)用電顯然是不符合實(shí)際的。所以，使用小型太陽(yáng)能供電系統(tǒng)為智能灌溉系統(tǒng)進(jìn)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(jì)。本系統(tǒng)采用獨(dú)立的光伏發(fā)電系統(tǒng)，通過(guò)光電轉(zhuǎn)化對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電，然后將剩余的電能儲(chǔ)存到蓄電池中，蓄電池

3、則在光伏功率不足時(shí)為智能灌溉系統(tǒng)充當(dāng)后備電源。這樣一來(lái)有以下幾點(diǎn)問(wèn)題需要去解決:第一，由于太陽(yáng)能的利用率低，且太陽(yáng)能輸出功率不穩(wěn)點(diǎn)，導(dǎo)致蓄電池充電的最佳時(shí)間很容易被錯(cuò)過(guò)。第二，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能灌溉系統(tǒng)的供電系統(tǒng)無(wú)法完全利用變換后的能量，這將使太陽(yáng)能的利用率再次降低，此外太陽(yáng)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(méi)有好的充電策略會(huì)嚴(yán)重的破壞蓄電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使蓄電池提前報(bào)廢。所以，提高對(duì)光伏電池板的光照強(qiáng)度與

4、合理的設(shè)計(jì)充放電電路對(duì)于解決小型太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有重要的戰(zhàn)略意義。通過(guò)對(duì)光伏太陽(yáng)能電池板進(jìn)行Simulink仿真試驗(yàn)，驗(yàn)證了光照強(qiáng)度影響太陽(yáng)能發(fā)電量，并根據(jù)一天當(dāng)中太陽(yáng)直射角度不同設(shè)計(jì)了雙軸太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)，系統(tǒng)工作在一個(gè)三維坐標(biāo)系統(tǒng)，通過(guò)兩個(gè)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，使得太陽(yáng)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(shí)間和光照強(qiáng)度。而后采用DC/DC實(shí)現(xiàn)的最大功率跟蹤(MPPT)并結(jié)合三段式充電策略設(shè)計(jì)充放電控制器，避免了蓄電池因大電流