太陽能水泵是一種直接利用太陽能電池光生伏打效應發(fā)電,然后再通過電力電子器件的轉(zhuǎn)化以及電機、水泵等控制器件和相關執(zhí)行器件從地下或者深水井等水源地提水的系統(tǒng),是一種集光、機、電、控制技術等多學科技術的集中體現(xiàn)。太陽能水泵具有不污染環(huán)境、無能量消耗等優(yōu)點,能夠利用太陽能替代化石能源,提高人們的生活質(zhì)量。但是,由于系統(tǒng)復雜、控制不方便、無法高效的利用能源,存在較大的局限性。基于物聯(lián)網(wǎng)控制的太陽能水泵,從系統(tǒng)的整體結構和基本原理開始分析。一方面分析了太陽能水泵的基本結構及其原理,太陽能水泵利用最大功率跟蹤(Maximum Power Point Tracking,MPPT)使光伏陣列最大化的接收太陽能,利用MATLAB/Simulink建模仿真,分析了影響光伏陣列輸出特性的影響因素,實現(xiàn)太陽能電池的輸出功率最大化,這樣太陽能水泵能夠最大化利用太陽能資源,該系統(tǒng)先通過DC/DC變換器將光生電壓轉(zhuǎn)換成高電壓等級的直流電,再通過DC/AC變換器轉(zhuǎn)換成三相電機使用的交流電,最后驅(qū)動電機泵水;另一方面對太陽能水泵引入物聯(lián)網(wǎng)的概念,利用Zigbee組網(wǎng)對溫度、光照強度和水位高度等環(huán)境信息進行實時監(jiān)測,利用4G網(wǎng)絡對環(huán)境信息進行遠距離信息傳輸,最后利用微信小程序?qū)崿F(xiàn)對太陽能水泵的遠程監(jiān)控。本文研究的基于物聯(lián)網(wǎng)控制的太陽能水泵,利用太陽能供能,解決環(huán)境和能源問題;利用最大功率跟蹤(Maximum Power Point Tracking,MPPT)解決了能源利用率問題;最關鍵的是引入了物聯(lián)網(wǎng)的概念實現(xiàn)對太陽能水泵的遠程監(jiān)控�；谖锫�(lián)網(wǎng)控制的太陽能水泵不僅節(jié)約了能源資源,提高了能源利用率,還大幅度提高了太陽能水泵智能泵水的準確性,為資源合理應用提供了參考,具有較高的實際意義。圖[55]表[6]參[59]
【學位單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TV675;TM914.4
【部分圖文】：

2 系統(tǒng)的整體結構和基本原理2.1 系統(tǒng)整體結構本文設計的系統(tǒng)主要由兩部分組成，一部分是太陽能水泵，另一部分是物聯(lián)網(wǎng)控制太陽能水泵。本文的物聯(lián)網(wǎng)控制包括下位機對環(huán)境信息的實時終端監(jiān)測模塊、Zibgee 與 4G 網(wǎng)絡的連接網(wǎng)絡的網(wǎng)關模塊、對太陽能水泵發(fā)出操作指令的上位機和交互界面[29]。終端監(jiān)控設備能夠?qū)μ柲芩玫臏囟群凸庹諒姸鹊拳h(huán)境參數(shù)實時測量，并且將環(huán)境數(shù)據(jù)通過 Zigbee 構建的網(wǎng)絡傳送到網(wǎng)關模塊；網(wǎng)關模塊對 Zigbee 傳遞來的數(shù)據(jù)信息進行分析、壓縮和融合以后，再通過 4G 網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳送到交互界面和上位機[30]；上位機通過交互界面實時顯示采集數(shù)據(jù)值；并利用決策系統(tǒng)分析處理信息，從而計算出此時太陽能水泵的工作狀況，最后將決策結果通過網(wǎng)關模塊反饋給終端節(jié)點，從而控制太陽能水泵的運作[31]。系統(tǒng)總框架如下圖 1 所示

網(wǎng)關的主要作用是連接 Zigbee 網(wǎng)絡和 4G 網(wǎng)絡，充分發(fā)揮 Zigbee 網(wǎng)絡和 4G 網(wǎng)絡各自的優(yōu)勢，構建起兩個網(wǎng)絡間的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換橋梁。網(wǎng)關主要包含了 Zigbee 協(xié)調(diào)器模塊、4G 模塊和在兩個網(wǎng)絡之間完成數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換的微處理器模塊。微處理器的作用是分析處理 Zigbee 網(wǎng)絡傳遞來的信息，之后再經(jīng)過 4G 通信模塊將處理后的環(huán)境參數(shù)信息發(fā)送到基站，最后傳遞到上位機[33]。在應用層的上位機能夠接受到下位機對環(huán)境信息實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)，在對環(huán)境信息經(jīng)過分析、對比和處理以后做出決策，再傳輸給下位機。同時，本文設計的上位機層面的交互界面也能夠?qū)崟r展現(xiàn)太陽能水泵的工作信息。下面分別對太陽能水泵和物聯(lián)網(wǎng)控制做出介紹。2.2 太陽能水泵基本結構太陽能水泵系統(tǒng)主要是由光伏陣列、電池儲能、控制裝置、三相電機、電機水泵以及儲水裝置組成，基本結構圖如下圖 2 所示：

OCU ：在外電路斷開的情況下，保持特定的溫度和光照輸出的最大電壓值；開路電壓的值主要是 PN 結的內(nèi)部引起的開路電壓越大。點電流MI ：在特定的溫度和光照條件下光伏陣列能夠達電流值；隨著外部條件的改變，有且僅有某一特定時候最大輸出功率的電流并不一定是最大的。點電壓值MU ：在特定的溫度和光照條件下光伏陣列能候的電壓值；最大功率時候的電壓值；隨著外部條件的特定時候輸出功率達到最大，最大輸出功率的電壓并不點功率MP ：在特定的溫度條件下光伏陣列能夠輸出的最能電池的外部條件改變的時候，其工作特性也會做出相輸出的最大功率只存在一個特定的環(huán)境條件下。

【參考文獻】

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本文編號：2824785