太阳能光伏水泵可行性报告

1、学生科技项研究目可行性报告项 目 名 称：太阳能光伏水泵一、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

2、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

3、。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

4、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

5、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 Ui处，太阳电池输出功率为 Pi，如果使工作点移到U2= U 1+ AJ，太阳电池输出功率为P2，然后 比较现时功率P2与记忆功率Pi。如果P2 Pi,说明输入信号差厶U使 输出功率变大，工作

6、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，此时若再增加厶U，则工作点到达U5，比较结果：如果P5VP4， 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厶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。+P5 .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何量，并能根据设定的条件自动切断充放电电路。并通过单片机

7、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。充分提咼关伏水泵的工作效率。其工作原理图如下:SnkJar屮71J jd FfjIJVI Cl ppmKl-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，太阳干旱少雨和缺水问题一直制丰富的太阳能源得到充分能源丰富，是使用这种水泵的理想地区。 约着西北山区农业生产和农村经济的发展 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