基于mppt的風光互補水泵控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及新能源在農(nóng)業(yè)灌溉方面的應(yīng)用，具體為基于MPPT的風光互補水栗控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著傳統(tǒng)能源不斷消耗，可再生能源的使用成為當今主要趨勢，風能和太陽能是比較有前景的能源。特別是農(nóng)村偏遠地區(qū)，電網(wǎng)不能普及，居民、牲畜用水，農(nóng)田灌溉都是問題，把風能、太陽能發(fā)電用在農(nóng)業(yè)問題上，對農(nóng)村發(fā)展至關(guān)重要。目前已經(jīng)有專家發(fā)明了光伏水栗系統(tǒng)，可以解決這些問題，但是光伏水栗系統(tǒng)提水效率不高，供水穩(wěn)定性差，在光照充分的時候或許能夠提供充分水源，而當無光照或者光照較弱的時候水栗不能提供充足水源甚至停止供水，使得其使用受到限制。為了消除這種限制，本實用型在現(xiàn)有光伏水栗控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，發(fā)明設(shè)計了基于MPPT的風光互補水栗控器，此控制器使得水栗在外界環(huán)境變化時仍能以最大功率運行，保障農(nóng)民用水。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型目的是提供基于MPPT的風光互補水栗控制器，已解決現(xiàn)有光伏水栗系統(tǒng)供水效率不高，供水穩(wěn)定性差的難題。
[0004]為了達到上述目的，本實用新型所采取的技術(shù)方案為:基于MPPT的風光互補水栗控制器，其特征主要在于包括:風機、光伏板、二極管、三極管、DC/DC升壓模塊、光伏電壓電流值采樣MPPT跟蹤模塊、各種電路保護信號、隔離驅(qū)動、運放，濾波電路、AT89C51控制器模塊、GPRS通訊、控制電源、軟件控制器、LED顯示模塊、流量傳感器、輸出電流采樣電路。
[0005]DC/DC升壓模塊其特征在于:DC/DC升壓的同時加入MPPT控制，控制器兼有相關(guān)的欠電壓，過電流以及過溫等保護。主電路DC/DC升壓部分采用性能優(yōu)良的BOOST升壓結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)控制核心元件由單片機AT89C51實現(xiàn)。
[0006]光伏電壓電流值采樣MPPT跟蹤模塊其特征在于:通過采樣光伏或風機輸入的電壓，電流值，計算輸入功率，采用增量電導(dǎo)算法，實現(xiàn)MPPT功能。
[0007]LED顯示模塊其特征在于:實時顯示和監(jiān)控控制器工作狀態(tài)。
[0008]所述的軟件控制器采用雙閉環(huán)控制策略，外環(huán)采用電壓環(huán)，穩(wěn)定輸出電壓在參考值，內(nèi)環(huán)采用電流環(huán)，在額定輸出工作范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電流。
[0009]AT89C51控制器采用GPRS模塊與上位機進行通訊，方便用戶實時了解系統(tǒng)工作情況以及采集數(shù)據(jù)。
[0010]本實用新型的有益效果包括:
[0011]1.風光互補水栗控制器實現(xiàn)在無光照或者光照較弱的情況下，通過風機互補供電維持系統(tǒng)的正常運行。
[0012]2.控制器在DC/DC部分加入了最大功率點跟蹤(MPPT)，采用雙環(huán)控制策略實現(xiàn)輸出電流控制，電路輸出直接采用直流電機帶動水栗提水，無需逆變環(huán)節(jié)。
[0013]3.上位機通過GPRS無線通訊模塊遠程實時監(jiān)測水栗的運行情況。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型控制器整體結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2為本實用新型控制器結(jié)構(gòu)圖
[0016]圖3為本實用新型MPPT控制算法流程圖。
【具體實施方式】
[0017]為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合圖1，進一步闡述本實用新型。
[0018]【具體實施方式】如下:
[0019]如圖1所示，光伏板和風機輸出直流電壓。在光照較強的時候由光伏板提供直流輸入電壓，在夜晚等無光照的情況下由風機互補供電。啟動時，經(jīng)過D1，D2選擇高電壓導(dǎo)通，經(jīng)電路升壓至24V。采樣得到的B點母線電壓值與給定參考電壓值Vref比較調(diào)節(jié)得到電流參考值Iref。輸出電流采樣值1ut與Iref比較后經(jīng)PI調(diào)節(jié)輸出PWM2調(diào)制信號，通過控制開關(guān)管Q2，Q3通斷，實現(xiàn)在水栗正常工作范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電流，穩(wěn)定母線電壓在24V，控制結(jié)構(gòu)如圖2所示。由于系統(tǒng)中加入MPPT (算法流程圖如圖3)，所以在調(diào)節(jié)過程中A點電壓被拉低時，光伏板或者風機能夠自動實現(xiàn)互補供。
[0020]以上所述，為本實用新型的實施案例，均應(yīng)涵蓋在本實用新型。
【主權(quán)項】
1.基于MPPT的風光互補水栗控制器，其特征主要在于包括:風機、光伏板、二極管、三極管、DC/DC升壓模塊、光伏電壓電流值采樣MPPT跟蹤模塊、各種電路保護信號、隔離驅(qū)動、運放、濾波電路、AT89C51控制器模塊、GPRS通訊、控制電源、軟件控制器、LED顯示模塊、流量傳感器、輸出電流米樣電路，風機和光伏板分別在風力和太陽光的作用下輸出直流電壓，經(jīng)DC/DC升壓模塊升壓后為水栗電機供電；光伏電壓電流值采樣MPPT跟蹤模塊、各種電路保護信號、隔離驅(qū)動、運放、濾波電路、GPRS通訊、控制電源、LED顯示模塊、流量傳感器、輸出電流采樣電路分別與AT89C51控制器模塊連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MPPT的風光互補水栗控制器，其特征在于:所述DC/DC升壓模塊在升壓的同時加入MPPT控制，控制器兼有相關(guān)的欠電壓、過電流以及過溫保護。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MPPT的風光互補水栗控制器，其特征在于:所述光伏電壓電流值采樣MPPT跟蹤模塊通過采樣光伏或風機輸入的電壓、電流值，計算輸入功率，采用增量電導(dǎo)算法，實現(xiàn)MPPT功能。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MPPT的風光互補水栗控制器，其特征在于:所述LED顯示模塊能夠?qū)崟r顯示和監(jiān)控控制器工作狀態(tài)。
【專利摘要】本實用新型公開了基于MPPT的風光互補水泵控制器,在光伏供電的基礎(chǔ)上加入了風力發(fā)電設(shè)備，實現(xiàn)在無光照或者光照較弱的情況下，通過風機互補供電維持系統(tǒng)的正常運行?？刂破髦饕δ転閷崿F(xiàn)升壓和電流控制，DC/DC實現(xiàn)升壓同時加入了最大功率點跟蹤(MPPT)，DC/DC采用BOOST升壓結(jié)構(gòu)，由單片機AT89C51控制。MPPT采用增量電導(dǎo)法，軟件控制使用雙環(huán)控制策略實現(xiàn)輸出電流控制，電路輸出直接采用直流電機帶動水泵提水，無需逆變環(huán)節(jié)。上位機通過GPRS無線通訊模塊遠程實時監(jiān)測水泵的運行情況。
【IPC分類】H02J7/35, H02P7/06, F04B49/06
【公開號】CN204835687
【申請?zhí)枴緾N201520554576
【發(fā)明人】索亞楠, 羅心宇, 喻景康, 郭誠
【申請人】安徽理工大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年7月27日