太陽(yáng)能微灌供水系統(tǒng)試驗(yàn)研究

【摘要】：隨著現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)和太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展,利用太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)光伏水泵進(jìn)行提水在無(wú)電、嚴(yán)重缺電的干旱、半干旱地區(qū)灌溉方面具有廣闊的應(yīng)用前景,對(duì)利用太陽(yáng)能、節(jié)約水資源有著十分重要的意義。 本文提出一種太陽(yáng)能微灌供水系統(tǒng),對(duì)系統(tǒng)中微灌需水量、太陽(yáng)能光伏電池和水泵進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算和相關(guān)的試驗(yàn)驗(yàn)證,最后對(duì)優(yōu)化后的太陽(yáng)能供水系統(tǒng)提出了一種單片機(jī)控制方案,以達(dá)到充分利用太陽(yáng)能和提高系統(tǒng)供水量的目的。本文主要內(nèi)容概括如下： (1)簡(jiǎn)述了現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)和太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r,研究了獨(dú)立型光伏系統(tǒng)的構(gòu)成和類型,提出了一種由直流隔膜泵供水的光伏水泵系統(tǒng),介紹了直流隔膜泵的工作原理和特性。 (2)分析了太陽(yáng)能電池的構(gòu)造、發(fā)電原理及其主要特性,在此基礎(chǔ)上,根據(jù)系統(tǒng)要求對(duì)系統(tǒng)中太陽(yáng)能電池的容量進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,并確定了太陽(yáng)能電池板的最佳安裝傾角。 (3)對(duì)所建立的系統(tǒng)進(jìn)行了吸程試驗(yàn)、系統(tǒng)供水性能試驗(yàn)和微噴灌試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好,即便在光輻射強(qiáng)度較低的情況下系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)供水,水泵晴天工作時(shí)間可達(dá)6小時(shí)以上。試驗(yàn)用低壓霧化噴頭工作狀況穩(wěn)定,霧化效果較好；地插式微噴頭灌水較均勻,噴灌有效半徑達(dá)1.8m。此外,采用兩臺(tái)型號(hào)規(guī)格不同的水泵交替運(yùn)行的方法組成的系統(tǒng)比一臺(tái)水泵單獨(dú)工作供水的系統(tǒng)供水量要大,效率更高。 (4)為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)太陽(yáng)能高效利用,利用單片機(jī)對(duì)優(yōu)化后系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。對(duì)系統(tǒng)中所需的單片機(jī)、光輻射傳感器、溫度傳感器等元器件進(jìn)行選型,并對(duì)系統(tǒng)的控制電路和控制流程進(jìn)行設(shè)計(jì)。建立了太陽(yáng)能微灌供水單片機(jī)控制系統(tǒng),優(yōu)化后的系統(tǒng)采用光輻射傳感器和溫度傳感器對(duì)氣象條件進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),并將檢測(cè)到的結(jié)果進(jìn)行顯示,還可人為地對(duì)系統(tǒng)中水泵工作時(shí)間及光輻射預(yù)置值進(jìn)行設(shè)定,系統(tǒng)自動(dòng)化程度高。 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能 供水 微灌 光伏電池 單片機(jī)
【學(xué)位授予單位】：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：S214.9;S275.5
【目錄】：

• 致謝4-7
• 摘要7-8
• 1 引言8-15
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 文獻(xiàn)綜述9-14
• 1.2.1 現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)及其發(fā)展?fàn)顩r9-11
• 1.2.2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)及其發(fā)展?fàn)顩r11-12
• 1.2.3 光伏水泵系統(tǒng)及其推廣應(yīng)用12-14
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容14-15
• 2 太陽(yáng)能微灌供水系統(tǒng)原理及結(jié)構(gòu)15-21
• 2.1 獨(dú)立型光伏系統(tǒng)構(gòu)成及分類15-16
• 2.2 太陽(yáng)能微灌供水系統(tǒng)及需水量計(jì)算16-18
• 2.2.1 太陽(yáng)能微灌供水系統(tǒng)原理及結(jié)構(gòu)16-17
• 2.2.2 微灌需水量計(jì)算17-18
• 2.3 光伏水泵結(jié)構(gòu)及特性18-21
• 2.3.1 光伏水泵基本結(jié)構(gòu)及工作參數(shù)18-19
• 2.3.2 隔膜泵選用及其原理與特性19-21
• 3 太陽(yáng)能電池特性及其容量計(jì)算21-31
• 3.1 太陽(yáng)能電池構(gòu)造及發(fā)電原理21
• 3.2 太陽(yáng)能電池特性21-25
• 3.3 太陽(yáng)能電池容量設(shè)計(jì)及最佳安裝傾角的確定25-31
• 4 系統(tǒng)性能試驗(yàn)及分析31-40
• 4.1 吸程試驗(yàn)31-33
• 4.2 系統(tǒng)供水性能試驗(yàn)33-38
• 4.3 微噴灌試驗(yàn)38-40
• 5 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)40-57
• 5.1 控制系統(tǒng)建立與主要硬件40-44
• 5.1.1 AT89C52單片機(jī)的性能及引腳功能40-41
• 5.1.2 TSL230型光/頻轉(zhuǎn)換器工作原理及性能41-43
• 5.1.3 DS1822型溫度傳感器43-44
• 5.2 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)44-53
• 5.2.1 主電源電路設(shè)計(jì)44-45
• 5.2.2 數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)45-47
• 5.2.3 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)47-48
• 5.2.4 驅(qū)動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)48-49
• 5.2.5 顯示電路設(shè)計(jì)49-51
• 5.2.6 按鍵和報(bào)警電路設(shè)計(jì)51-53
• 5.3 控制系統(tǒng)軟件部分53-57
• 5.3.1 主程序設(shè)計(jì)53-55
• 5.3.2 時(shí)間設(shè)定子程序55-56
• 5.3.3 光輻射設(shè)定子程序56-57
• 6 總結(jié)與建議57-58
• 6.1 總結(jié)57
• 6.2 建議57-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• Abstract61-63
• 附錄63

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