水产养殖太阳能供电智能增氧系统的应用研究
发布时间：2021-05-17 02:09
近年来,农业政策的有效实施使我国农业发展迅速。水产养殖作为农业的一部分虽然在技术上和产量上都有了显著提高,但还是存在着自动化控制水平低,增氧设备耗能高等问题,这严重阻碍了水产养殖的发展。在环境污染严重,传统能源匮乏的今天,研制一套高效节能环保的智能增氧系统意义重大。针对我国水产养殖和太阳能发电技术的现状,本文设计了一套以太阳能为主要动力来源的水产养殖智能增氧系统,它能够有效的提高鱼塘增氧效率,实现水产养殖的环保化和自动化。系统主要以太阳能供电部分为主要研究对象。综合介绍了国内外水产养殖技术和太阳能技术研究现状,提出了系统的整体设计方案。系统主要由太阳能电池、MPPT控制电路、充放电控制电路、蓄电池组、逆变器、交流负载构成。通过对几种不同最大功率点跟踪方法的比较,选定电导增量法作为MPPT控制方法以实现太阳能的最大利用。设计了基于三阶段式充电法的蓄电池充电电路。它能够在保护蓄电池的基础上较快速充电。根据负载交流的特性,研究了相关的逆变技术,设计出了符合系统需要的逆变器电路。完成了基于ATmaga128单片机的系统硬件电路和软件程序的设计,实现了最大功率点的跟踪,蓄电池的智能充放电,逆变器...
【文章来源】：天津科技大学天津市
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
1.2 国内外研究现状和发展
1.2.1 国内外水产养殖现状及发展
1.2.2 国外太阳能光伏发电现状与发展
1.2.3 国内太阳能光伏发电现状
1.3 课题主要研究内容
1.4 本章小结
2 水产养殖太阳能供电智能增氧系统的基本组成
2.1 水产养殖太阳能供电智能增氧系统的基本组成
2.1.1 太阳能供电系统
2.1.2 水质参数监控系统
2.2 太阳能电池
2.2.1 太阳能电池原理
2.2.2 太阳能电池的数学模型
2.2.3 太阳能电池的MATLAB建模仿真
2.3 太阳能电池最大功率点跟踪
2.3.1 太阳能电池最大功率点跟踪原理
2.3.2 几种常用的最大功率点跟踪方法
2.4 蓄电池
2.5 逆变器
2.6 耕水机
2.7 本章小结
3 太阳能发电系统的总体设计
3.1 太阳能光伏发电系统容量设计
3.1.1 太阳能电池容量设计
3.1.2 蓄电池组容量设计
3.2 MPPT控制电路及方法的选定与仿真
3.2.1 Boost电路工作原理及仿真
3.2.2 基于BOOST电路的电导增量法的MATLAB建模仿真
3.3 蓄电池充放电方法及控制策略
3.3.1 蓄电池充电方法选择
3.3.2 充电控制策略
3.3.3 放电控制策略
3.4 逆变电路分析与设计
3.4.1 前级DC-DC升压电路
3.4.2 后级DC-AC逆变电路的选择
3.4.3 全桥逆变电路的PWM控制
3.4.4 逆变电路各元器件参数的选取
3.5 本章小结
4 水产养殖太阳能供电智能增氧系统硬件设计
4.1 Atmega128单片机介绍
4.2 检测电路
4.2.1 溶解氧检测电路
4.2.2 温度检测电路
4.2.3 电压检测电路
4.2.4 电流检测电路
4.3 蓄电池充电电路
4.4 显示电路设计
4.5 驱动电路
4.5.1 MOSFET驱动电路
4.5.2 输出控制电路设计
4.6 电源稳压电路设计
4.7 本章小结
5 系统软件设计
5.1 编程开发环境介绍
5.1.1 编程语言
5.1.2 编程软件介绍
5.2 主程序设计
5.3 系统初始化
5.4 MPPT控制程序设计
5.5 蓄电池智能充电控制程序设计
5.6 SPWM波产生程序设计
5.7 供电源切换程序设计
5.8 耕水机控制程序设计
5.9 本章小结
6 系统实验仿真结果
6.1 最大功率点跟踪实验
6.2 逆变电路仿真实验
7 结论
8 展望
9 参考文献
10 致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国太阳能光伏发电的发展现状及前景[J]. 胡云岩,张瑞英,王军. 河北科技大学学报. 2014(01)
[2]池塘微孔曝气和叶轮式增氧机的增氧性能比较[J]. 谷坚,徐皓,丁建乐,车轩,顾兆俊. 农业工程学报. 2013(22)
[3]池塘增氧机节能方法[J]. 谷坚,陈剑海,刘兴国. 科学养鱼. 2013(09)
[4]水产养殖水质监控技术研究现状及发展趋势[J]. 曾洋泱,匡迎春,沈岳,向欢,刘新庭. 渔业现代化. 2013(01)
[5]独立光伏系统用蓄电池充放电策略的设计[J]. 粟梅,李黎明,孙尧,封焯文,饶程. 蓄电池. 2011(03)
[6]光伏充电系统的设计与研制[J]. 陈爱龙,胡天友,于慧君,宋涛松. 实验室研究与探索. 2011(06)
[7]光伏系统MPPT控制方法研究[J]. 钱嘉怡,朱东柏,王梓. 价值工程. 2011(10)
[8]基于ATMEGA16的铅酸蓄电池充放电控制器的设计[J]. 杨明,薛士龙,曹金虎,陈加敏,张宁. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2011(02)
[9]基于DSP的SPWM调制实现方法[J]. 李璐. 硅谷. 2011(04)
[10]几种机械增氧方式在池塘养殖中的增氧性能比较[J]. 谷坚,顾海涛,门涛,刘兴国,曹建军. 农业工程学报. 2011(01)
硕士论文
[1]基于独立太阳能供电的照明系统控制及蓄电池状态监测研究[D]. 赵巍巍.西南石油大学 2014
[2]光伏发电系统MPPT的优化研究[D]. 李延雄.沈阳理工大学 2014
[3]光伏太阳能充电控制器的研究[D]. 张清敏.广东工业大学 2012
[4]基于MPPT的DC/DC变换器设计及光伏模块并联研究[D]. 张璇.哈尔滨工业大学 2010
[5]单相光伏并网系统的研究[D]. 侯卫卫.山东科技大学 2009
[6]基于单片机的正弦逆变电源研制[D]. 钟敬稳.大连海事大学 2008
本文编号：3190864
【文章来源】：天津科技大学天津市
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
1.2 国内外研究现状和发展
1.2.1 国内外水产养殖现状及发展
1.2.2 国外太阳能光伏发电现状与发展
1.2.3 国内太阳能光伏发电现状
1.3 课题主要研究内容
1.4 本章小结
2 水产养殖太阳能供电智能增氧系统的基本组成
2.1 水产养殖太阳能供电智能增氧系统的基本组成
2.1.1 太阳能供电系统
2.1.2 水质参数监控系统
2.2 太阳能电池
2.2.1 太阳能电池原理
2.2.2 太阳能电池的数学模型
2.2.3 太阳能电池的MATLAB建模仿真
2.3 太阳能电池最大功率点跟踪
2.3.1 太阳能电池最大功率点跟踪原理
2.3.2 几种常用的最大功率点跟踪方法
2.4 蓄电池
2.5 逆变器
2.6 耕水机
2.7 本章小结
3 太阳能发电系统的总体设计
3.1 太阳能光伏发电系统容量设计
3.1.1 太阳能电池容量设计
3.1.2 蓄电池组容量设计
3.2 MPPT控制电路及方法的选定与仿真
3.2.1 Boost电路工作原理及仿真
3.2.2 基于BOOST电路的电导增量法的MATLAB建模仿真
3.3 蓄电池充放电方法及控制策略
3.3.1 蓄电池充电方法选择
3.3.2 充电控制策略
3.3.3 放电控制策略
3.4 逆变电路分析与设计
3.4.1 前级DC-DC升压电路
3.4.2 后级DC-AC逆变电路的选择
3.4.3 全桥逆变电路的PWM控制
3.4.4 逆变电路各元器件参数的选取
3.5 本章小结
4 水产养殖太阳能供电智能增氧系统硬件设计
4.1 Atmega128单片机介绍
4.2 检测电路
4.2.1 溶解氧检测电路
4.2.2 温度检测电路
4.2.3 电压检测电路
4.2.4 电流检测电路
4.3 蓄电池充电电路
4.4 显示电路设计
4.5 驱动电路
4.5.1 MOSFET驱动电路
4.5.2 输出控制电路设计
4.6 电源稳压电路设计
4.7 本章小结
5 系统软件设计
5.1 编程开发环境介绍
5.1.1 编程语言
5.1.2 编程软件介绍
5.2 主程序设计
5.3 系统初始化
5.4 MPPT控制程序设计
5.5 蓄电池智能充电控制程序设计
5.6 SPWM波产生程序设计
5.7 供电源切换程序设计
5.8 耕水机控制程序设计
5.9 本章小结
6 系统实验仿真结果
6.1 最大功率点跟踪实验
6.2 逆变电路仿真实验
7 结论
8 展望
9 参考文献
10 致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国太阳能光伏发电的发展现状及前景[J]. 胡云岩,张瑞英,王军. 河北科技大学学报. 2014(01)
[2]池塘微孔曝气和叶轮式增氧机的增氧性能比较[J]. 谷坚,徐皓,丁建乐,车轩,顾兆俊. 农业工程学报. 2013(22)
[3]池塘增氧机节能方法[J]. 谷坚,陈剑海,刘兴国. 科学养鱼. 2013(09)
[4]水产养殖水质监控技术研究现状及发展趋势[J]. 曾洋泱,匡迎春,沈岳,向欢,刘新庭. 渔业现代化. 2013(01)
[5]独立光伏系统用蓄电池充放电策略的设计[J]. 粟梅,李黎明,孙尧,封焯文,饶程. 蓄电池. 2011(03)
[6]光伏充电系统的设计与研制[J]. 陈爱龙,胡天友,于慧君,宋涛松. 实验室研究与探索. 2011(06)
[7]光伏系统MPPT控制方法研究[J]. 钱嘉怡,朱东柏,王梓. 价值工程. 2011(10)
[8]基于ATMEGA16的铅酸蓄电池充放电控制器的设计[J]. 杨明,薛士龙,曹金虎,陈加敏,张宁. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2011(02)
[9]基于DSP的SPWM调制实现方法[J]. 李璐. 硅谷. 2011(04)
[10]几种机械增氧方式在池塘养殖中的增氧性能比较[J]. 谷坚,顾海涛,门涛,刘兴国,曹建军. 农业工程学报. 2011(01)
硕士论文
[1]基于独立太阳能供电的照明系统控制及蓄电池状态监测研究[D]. 赵巍巍.西南石油大学 2014
[2]光伏发电系统MPPT的优化研究[D]. 李延雄.沈阳理工大学 2014
[3]光伏太阳能充电控制器的研究[D]. 张清敏.广东工业大学 2012
[4]基于MPPT的DC/DC变换器设计及光伏模块并联研究[D]. 张璇.哈尔滨工业大学 2010
[5]单相光伏并网系统的研究[D]. 侯卫卫.山东科技大学 2009
[6]基于单片机的正弦逆变电源研制[D]. 钟敬稳.大连海事大学 2008
本文编号：3190864
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