大田“四情”监测系统中太阳能电池供电系统设计及应用

发布时间：2020-11-16 15:51

　　利用物联网和信息技术,是解决现代农业精准管理和智能化控制的重要方法,为构建区域化、低成本与当代农业信息技术相结合的新型农业生产形态,及促进智慧农业发展做出重要贡献。本文在“大田环境信息及作物'四情'信息采集与系统分析研究和示范应用”项目的基础上主要研究大田“四情”监测系统中独立太阳能发电系统的设计与应用问题。由于项目要求对田间作物的苗情、墒情、灾情、病虫草情进行即时的数据监测,就要在田间架设摄像头,根据实际情况,则要利用独立太阳能供电系统为其提供电能,本文的主要工作包括以下几个方面。首先研究了太阳能电池的原理,在其基础上分析了太阳能电池的伏安特性和功率特性,总结了环境因素对其输出的具体影响,而且使用Simulink对太阳能电池进行了仿真。其次对常用的三种最大功率点跟踪的算法进行了研究和仿真,总结了各自的优缺点,提出了一种混合型的最大功率跟踪算法,利用Matlab/Simulink对该算法进行了仿真,并与其他算法比较了其优越性。最后对大田“四情”监测系统中太阳能供电系统进行了设计,通过对整个供电系统的原理的分析,确定了各个模块的参数,搭建了实际的监测系统,并且利用ZigBee模块对独立太阳能发电系统的用电情况进行实时采样与监测。
【学位单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM914.4
【部分图文】：

太阳能电池,太阳能发电

界太阳能发电技术和商业化的前列，但是目前太阳能发电发电系统的输出功率存在不稳定的问题。第二，太阳能发不稳定造成发电效率不高，所以实现稳定的运用则需要更投入的成本约为传统的火电或水电的６－２０倍，所以限制是前期大量的成本投入。第三，太阳能发电存在运行效率聚集在太阳能电池板上，阻挡了部分阳光的入射，会使太ｃｉｋ和丨ｂｒａｈｉｍＤｉｎｃｅｒ等人通过太阳能电池模型，对其效率的电池存储效率有较大差别Ｍ。全世界光伏技术迅猛发展，价格不断降低，寿命逐渐增长，硅材料消耗降低，大型光发电原理??是利用了光生伏特原理，当太阳辐射到某个物体上，物体而生成内部电压和电流的一种特殊效应［１１］。??ｈｖ??

伏安特性曲线,伏安特性曲线,内电场,空穴

体多带自由电子，所以电子会扩散到Ｐ型半导体中，空穴会扩散到Ｎ型半导体中，等达到平衡后，??就会形成这个特殊的薄层称为ＰＮ结，Ｐ型一侧带负电，Ｎ型一侧带正电。??如图１－１所示，当太阳福射在ＰＮ结上时，大量光子的注入就会激发出许多电子和空穴对，??并ＰＮ结内电场的作用下，电子会跑到Ｎ型区，空穴会跑到Ｐ型区，经过积累Ｎ型区会存在许多??的电子，Ｐ型区则存在许多空穴，就会在ＰＮ结的旁边形成光生电场，该电场与原来的内电场方??向相反。光生电场与内电场会抵消一部分电场力，其余的使得Ｐ型区带有正电荷，Ｎ型区带有负??电荷，这就是上述的光生伏特效应。其产生的光生载流子在内电场力的作用下，就会穿过反向势??垒，从而产生光电流，若使该电流经过外部电路，这样就会输出一定的功率ｈ２］。??Ｉ?？?２ｃｍ?＜?ｊ??ｉｏ?Ｉ?ｊ????????ｊ?ｔｃｍ??。５．?／?＜．．．．．．ｒ—７＿?＾?＾?，??Ｊ?０?＇ｍｍ????????－ｉ．Ｏ?－?０５?０?０?５?１?０?Ｕｒ?Ａ７??？＊？??图１－２?ＰＮ结的伏安特性曲线?图１－３太阳能电池基本结构??太阳电池发电过程可以总结为四个方面：１、使太阳光能够辐射到太阳电池板的表面上；２、??具有能量的光子能够使太阳能电池板激发出光生载流子；３、这些光生载流子在ＰＮ结内电场电场??力的作用下产生光生电压；４、将导线从太阳能电池ＰＮ结的两侧引出，然后接上负载，就会输出??功率［１３］Ｍ。太阳电池发电的原理图如图１－１所示

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