太阳能光伏水泵可行性报告

学 生 科 技 项 目 可 行性 研 究 报 告 项 目 名称 太阳能光伏水泵太阳能光伏水泵 一 立项的背景和意义 立项的背景和意义立项的背景和意义 在化石能源日益枯竭的情况下 以利用太阳 能这种可再生资源为课题 将太阳能应用于农业生产 工业生产及 人们生活中 节省有限的电力资源 人们的经济开资 更好的净化 环境 减少污染 给人们提供更舒适的生活空间 太阳能光伏水泵 拥有节约能源 减少污染等优点 同时为无电缺点的偏远地区提供 便利 利用随处可取 取之不竭的太阳能实现高经济性和高可靠性 的供水 水泵全自动地日出而作 日落而歇 无需人员看管 维护 工作量可降至最低 是聚集理想的经济性 可靠性和环保效益为一 体的绿色能源高技术产品 二 项目主要研究开发 产品开发 内容 技术关键以及 科研创新的主要方式 1 项目主要研究开发 产品开发 内容 1 根据水泵功率和当地日照情况 确定太阳能光伏电池板的选型 2 研究直流电升压的方法 3 研究将直流电转化为 220V 交流电为水泵供电 4 研究最大功率跟踪方法 实现光伏电池的最大功率跟踪 提高 水泵效率 2 技术关键以及科研创新的主要方式 1 光伏电池板的选型 太阳能是一种辐射能 太阳能发电意味着要 将太阳光直接转换成电能 它必须借助于能量转换器才能转换成 为电能 将光能直接转换成电能的过程确切地说叫光伏效应 不 需要借助其它任何机械部件 光线中的能量被半导体器件的电子 获得 于是就产生了电能 这种把光能转换成为电能的能量转换 器 就是太阳能电池 对于太阳能光伏水泵的设计 首要的就是 对太阳能电池板的选型 我们决定选择一组功率为600W 尺寸 1580 1062 30 mm 排列 4 9 电池片 17 25 开压 22 3V 工作电压 18 7V 短路电流 2 68A 工作电流 2 43A 的太阳能电 池板 2 直流升压 太阳能电池能提供的直流电压约为 70 80V 要给水泵 供电就必须有直流升压的过程 其基本过程是 高频震荡产生低压 脉冲 脉冲变压器升压到预定电压值 脉冲整流获得高压直流 电 以下是原理图 3 将直流电转换为 220V 交流电 要为水泵供电就必须提供 220V 交 流电 所以要有直流变交流的逆变过程 在逆变过程中采用 4 个 MOS 开关 通过控制其中 1 号 3 号开关同步 2 号 4 号开关同步 且 两组一开一闭来达到直流变交流的目的 同时根据开关开闭时间 用傅里叶公式可准确得到 220V 的交流电压 以下是原理图 4 最大功率跟踪 自然光的变化并不是一个线性的过程 所以必须 考虑使光伏系统在不同日照 温度以及不同负载特性条件下都工作 在光伏阵列输出特性的最大功率点上或附近 从而充分利用太阳电 池阵列吸收的太阳能 而这就需要引入太阳能最大功率跟踪器 最 大功率跟踪器的原理 首先从太阳电池入手分析 图如下 a 它 是一个以最大功率点为极值的单峰函数 其特点说明我们可以用步 进搜索法来寻找最大功率点 即从起始状态开始 每次做一有限变 化 然后测量由于输入信号变化引起输出量变化的大小及方向 等 到辨别了方向以后 再命令被控对象的输入按需要的方向调节 实 现自寻优控制 当负载特性与太阳电池阵列特性的交点在阵列最大 功率点相应电压Um之左时 MPPT的作用是使交点处的电压升高 而 当交点在阵列最大功率点相应电压Um之右时 MPPT的作用是使交点 处的电压下降 图a 说明了这个动态过程 假设工作点在U1处 太 阳电池输出功率为P1 如果使工作点移到U2 U1 U 太阳电池输出 功率为P2 然后比较现时功率P2与记忆功率P1 如果P2 P1 说明输 入信号差 U使输出功率变大 工作点位于最大功率值PMAX的左边 继续增大电压 使工作点继续朝右边即PMAX的方向变化 如果工作点 已越过PMAX到达U4 此时若再增加 U 则工作点到达U5 比较结果 如果P5 P4 说明工作点在PMAX右边 输入信号差 U使输出功率变小 需要改变输入信号的变化方向 即输入信号每次减去 U 再比较现 时功率与记忆功率 就这样周而复始地寻找最大功率点PMAX 5 蓄电池充 放电电路设计 系统的结构主要由单片机 信号采 集电路 显示电路以及充放电控制继电器组成 主要检测蓄电池运 行的电压 电流 根据端电压和安时电流法估计电池的和荷量 并 能根据设定的条件自动切断充放电电路 并通过单片机的 AD DA 转 换器进行信号的滤波和转换 单片机对接收到的数据进行判断 控 制蓄电池组的充电放电过程 水泵未处于工作状态时 光伏电池给 蓄电池充电 无太阳光或光照不强时 蓄电池给水泵供电 充分提 高关伏水泵的工作效率 其工作原理图如下 三 项目预期目标 主要技术经济指标 应用前景 获取自主知识 产权等情况 本太阳能光伏水泵安装简便 移动方便 可以长久使用 节约能源 它只需要阳光 不需消耗其他能源 像西北山区这种日照充足 太阳能源丰富 是使用这种水泵的理想地区 干旱少雨和缺水问题 一直制约着西北山区农业生产和农村经济的发展 丰富的太阳能源 得到充分利用 为解决这一难题提供了出路 四 项目实施方案 1 项目需求分析 详细了解 2 学习 AVR 单片机 3 完成相关检测 控制电路板的制作 5 测试电路板性能及程序算法 五 计划进度安排 2011 年 11 月中旬起草可行性分析报告 2011 年 11 月下旬将可行性分析报告报送学院跟指导 老师 并请提出指导性建议 2011 年 1 月购买产品制作