水體凈化的太陽能供電與控制系統(tǒng)研究

【摘要】：隨著國家工業(yè)化程度的逐步提高,環(huán)境污染的問題也隨之凸顯。近年來國家加大了環(huán)境污染治理的力度,而對作為生命之源的水資源的污染治理首當(dāng)其沖。 針對水資源污染中的水體富營養(yǎng)化問題,采用人工曝氣的方法進(jìn)行治理,利用機(jī)械能人為破壞水體的靜水狀態(tài),增加水體溶解氧和流速,強(qiáng)化水體自凈能力,從而改善水質(zhì)。但是由于水體交換設(shè)備多數(shù)需要?jiǎng)恿υ打?qū)動(dòng),因運(yùn)行成本太高、安全可靠性及可維護(hù)性較差等因素,應(yīng)用受到限制。 太陽能是一種重要的,可再生的清潔能源,有著廣闊的發(fā)展前景。太陽能應(yīng)用技術(shù)有很多種,其中有一種是利用光伏原理進(jìn)行發(fā)電的技術(shù),可方便地將太陽的能量轉(zhuǎn)化為電能。 本文基于人工曝氣的水體富營養(yǎng)化防治方法和太陽能發(fā)電技術(shù),以提高富營養(yǎng)化水體自凈能力為目的,提出了太陽能水體凈化系統(tǒng),并對這個(gè)系統(tǒng)中的太陽能供電與控制部分進(jìn)行研究。 本論文主要在以下幾個(gè)方面展開論述： 1.介紹了我國水體富營養(yǎng)化的現(xiàn)狀和治理以及目前國內(nèi)外光伏發(fā)電的現(xiàn)狀和發(fā)展前景。 2.詳細(xì)分析了太陽能電池的基本發(fā)電原理和輸出特性,并根據(jù)工程用太陽能電池?cái)?shù)學(xué)模型,運(yùn)用Matlab仿真工具建立了仿真模型；分析了密封閥控鉛酸蓄電池的基本工作原理,并對其充電方法進(jìn)行了介紹。 3.分析了太陽能電池最大功率點(diǎn)跟蹤的原理,介紹了幾種最大功率點(diǎn)跟蹤算法。 4.分析了太陽能發(fā)電系統(tǒng)容量計(jì)算方法,并運(yùn)用Visual Basic工具編寫了太陽能發(fā)電系統(tǒng)容量計(jì)算軟件。 5.對幾種常用的DC/DC變換器做了介紹,詳細(xì)闡述了SEPIC拓?fù)渥儞Q器的工作原理,并對參數(shù)選型做了說明。 6.提出一種用單片機(jī)控制的,以SEPIC變換器為核心,以閥控密封鉛酸蓄電池為備用電源,以直流潛水泵為負(fù)載的水體凈化系統(tǒng),設(shè)計(jì)了相應(yīng)的檢測、控制電路。如何提高系統(tǒng)效率將是今后深入研究的方向。 【關(guān)鍵詞】：太陽能電池 密封閥控鉛酸蓄電池 最大功率點(diǎn)跟蹤 SEPIC
【學(xué)位授予單位】：天津科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：X52;TM615
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 目錄6-8
• 1 緒論8-12
• 1.1 課題研究背景8
• 1.2 水體富營養(yǎng)化的現(xiàn)狀及治理8-9
• 1.3 太陽能光伏利用的現(xiàn)狀與發(fā)展9-10
• 1.4 課題研究的意義和主要內(nèi)容10-12
• 1.4.1 課題研究的意義10-11
• 1.4.2 課題研究的主要內(nèi)容11-12
• 2 光伏供電系統(tǒng)組成12-34
• 2.1 太陽能電池12-23
• 2.1.1 太陽能電池的工作原理12
• 2.1.2 太陽能電池的等效電路12-14
• 2.1.3 各種因素對太陽能電池輸出特性的影響14-15
• 2.1.4 太陽能電池的最大功率點(diǎn)跟蹤15-21
• 2.1.5 太陽能電池的仿真模型21-23
• 2.2 鉛酸蓄電池原理23-33
• 2.2.1 鉛酸蓄電池充放電原理24-25
• 2.2.2 閥控密封鉛酸蓄電池的特性25-27
• 2.2.3 閥控密封鉛酸蓄電池充電方法27-33
• 2.3 本章小結(jié)33-34
• 3 太陽能光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法34-41
• 3.1 太陽能光伏系統(tǒng)的容量計(jì)算34-37
• 3.2 水體凈化的太陽能供電與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)37-40
• 3.2.1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)37-39
• 3.2.2 光伏系統(tǒng)容量計(jì)算選型39-40
• 3.3 本章小結(jié)40-41
• 4 水體凈化的太陽能供電系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)41-73
• 4.1 MPPT控制器硬件電路41-48
• 4.1.1 太陽能獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)常用DC/DC變換器拓?fù)浼捌涮攸c(diǎn)41-42
• 4.1.2 SEPIC拓?fù)涞腄C/DC變換器及其特點(diǎn)42-45
• 4.1.3 采用SEPIC拓?fù)銬C/DC變換器的MPPT控制器硬件設(shè)計(jì)45-48
• 4.2 蓄電池充放電電路48-52
• 4.2.1 UC3906的結(jié)構(gòu)及工作原理48-50
• 4.2.2 電路設(shè)計(jì)50-52
• 4.3 主系統(tǒng)電源電路52-54
• 4.4 主系統(tǒng)控制電路54-67
• 4.4.1 主控制器54-56
• 4.4.2 檢測電路56-60
• 4.4.3 時(shí)鐘模塊60-62
• 4.4.4 功率開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路62-63
• 4.4.5 無線通信電路63-67
• 4.5 遙控器67-72
• 4.5.1 液晶顯示模塊67-69
• 4.5.2 鍵盤模塊69-70
• 4.5.3 串口通信模塊70-72
• 4.6 本章小結(jié)72-73
• 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)73-87
• 5.1 系統(tǒng)總體軟件設(shè)計(jì)73
• 5.2 主系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)73-83
• 5.2.1 基于TWI協(xié)議的器件程序設(shè)計(jì)73-77
• 5.2.2 最大功率點(diǎn)跟蹤程序設(shè)計(jì)77-78
• 5.2.3 主系統(tǒng)內(nèi)部EEPROM操作程序設(shè)計(jì)78-79
• 5.2.4 主系統(tǒng)RF模塊程序設(shè)計(jì)79-83
• 5.3 遙控器軟件設(shè)計(jì)83-85
• 5.3.1 基于RF的按鍵程序設(shè)計(jì)84
• 5.3.2 基于菜單的液晶顯示程序設(shè)計(jì)84-85
• 5.4 上位機(jī)數(shù)據(jù)記錄軟件設(shè)計(jì)85-86
• 5.5 本章小結(jié)86-87
• 6 實(shí)驗(yàn)87-92
• 6.1 實(shí)驗(yàn)方案分析與設(shè)計(jì)87-89
• 6.2 數(shù)據(jù)采集與分析89-92
• 7 總結(jié)與展望92-93
• 7.1 總結(jié)92
• 7.2 展望92-93
• 8 參考文獻(xiàn)93-98
• 9 論文發(fā)表情況98-99
• 10 致謝99

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