太阳能光伏绿地自动灌溉系统研究

【摘要】：中国随着城镇人口的增加,对城市居住环境的要求也相应提高。城市绿地对改善居住环境起相当重要的作用。在传统的绿地灌溉中,大多采用人工浇灌的方式。这种灌溉方式既浪费人力,也浪费大量水资源,据统计采用人工漫灌造成80%的水资源浪费。近年来,绿地灌溉逐步采用自动灌溉的方式,但自动灌溉设备仍依赖市网提供电能,这加重了市网用电负荷,且有些灌溉区域根本无法采用市网供电。 本文提出了太阳能光伏绿地自动灌溉系统,系统消耗电能来源于太阳能。采用模糊控制技术对绿地实施自动灌溉,相对于传统人工灌溉,实现了节水灌溉与节能灌溉。 1)分析了绿地灌溉用电需求,提出了太阳能独立供电部分的结构,主要包括：太阳能自动跟踪模块、供电主回路、供电控制电路。 2)为提高供电部分发电效率,研究了杆影式、间歇式太阳能自动跟踪方式.自动跟踪样机与最佳倾角36。安装的太阳能电池板进行对比试验,输出功率提高了33.04%。通过研究最大功率点跟踪算法,实现太阳能电池板最大功率输出,并用matlab仿真验证控制算法。 3)为解决太阳能不稳定,导致绿地灌溉无法按需灌溉的问题,提出了蓄水储能的灌溉方式,以满足绿地在太阳能不足时的灌水需求,并通过太阳能转换成水势能的方式实现灌溉过程节能 4)以土壤水分为灌溉依据,应用模糊控制实现自动灌溉节水化的目标,研究了基于模糊控制的自动灌溉算法,并通过硬件电路实现,通过matlab建模仿真,验证自动灌溉算法的效果。 5)通过一组对比试验,验证本文中系统整机的性能。在夏季某天的实际运行中,本文系统的太阳能电池输出功率相对对照组明显提高。该结果对以后太阳能绿地自动灌溉系统的研究具有一定的参考价值。 【关键词】：太阳能光伏发电 自动跟踪 模糊控制 自动灌溉 绿地灌溉
【学位授予单位】：湖南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S275;S214
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1 研究目的和意义10-12
• 2 国内外研究现状与发展趋势12-14
• 2.1 国内外研究现状12-13
• 2.2 国内外发展趋势13-14
• 3 论文的主要研究内容和任务14-15
• 第二章 太阳能绿地自动灌溉系统总体结构15-20
• 1 系统功能分析15
• 2 系统总体结构15-19
• 2.1 太阳能独立供电部分17-18
• 2.1.1 自动跟踪装置18
• 2.1.2 供电主回路18
• 2.1.3 供电控制部分18
• 2.2 太阳能绿地自动灌溉部分18-19
• 2.2.1 自动灌溉部分18-19
• 2.2.2 蓄水储能模块19
• 3 本章小结19-20
• 第三章 太阳能独立供电部分20-44
• 1 太阳能独立供电部分总结构20-21
• 2 供电主电路部分研究21-27
• 2.1 系统用电需求分析21
• 2.2 供电主电路硬件部分研究21-27
• 2.2.1 太阳能电池基本特性与定容21-23
• 2.2.2 供电主电路结构23-27
• 3 供电控制部分研究27-37
• 3.1 最大功率点跟踪算法研究27-35
• 3.1.1 最大功率点跟踪原理27-30
• 3.1.2 控制算法研究30-31
• 3.1.3 基于matlab的MPPT算法仿真31-35
• 3.2 供电控制部分硬件电路35-37
• 4 自动跟踪部分研究37-43
• 4.1 自动跟踪基本原理37-38
• 4.2 自动跟踪基本结构与功能38-41
• 4.3 自动跟踪装置控制策略41-42
• 4.4 自动跟踪样机性能测试42-43
• 5 本章小结43-44
• 第四章 太阳能绿地自动灌溉部分44-56
• 1 自动灌溉部分结构与原理44-45
• 2 自动灌溉控制算法研究45-53
• 2.1 灌溉对象特点的分析45-46
• 2.2 模糊控制器简介46-47
• 2.3 自动灌溉模糊控制器47-50
• 2.4 模糊控制系统仿真与分析50-51
• 2.5 自动灌溉控制硬件实现51-53
• 3 蓄水储能模块53-55
• 4 本章小结55-56
• 第五章 试验研究与分析56-62
• 1 试验目的56
• 2 试验材料56-57
• 3 试验方法与步骤57-58
• 4 试验结果与分析58-61
• 5 本章小结61-62
• 第六章 结论与展望62-64
• 1 结论62
• 2 展望62-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-69
• 作者简介69

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