太阳能光伏水泵可行性报告

二、项目主要研究开发（产品开发）内容、技术关键以及科研创新的主要方式。
1、项目主要研究开发（产品开发）内容：
（1）根据水泵功率和当地日照情况，确定太阳能光伏电池板的选型。
（2）研究直流电升压的方法。
（3）研究将直流电转化为220V交流电为水泵供电。
（4）研究最大功率跟踪方法，实现光伏电池的最大功率跟踪，提高水泵效率。
学生科技项目可行性
研究报告
项目名称：太阳能光伏水泵
一、立项的背景和意义。
立项的背景和意义：在化石能源日益枯竭的情况下，以利用太阳能这种可再生资源为课题，将太阳能应用于农业生产、工业生产及人们生活中，节省有限的电力资源、人们的经济开资。更好的净化环境，减少污染，给人们提供更舒适的生活空间。太阳能光伏水泵，拥有节约能源、减少污染等优点，同时为无电缺点的偏远地区提供便利。利用随处可取、取之不竭的太阳能实现高经济性和高可靠性的供水。水泵全自动地日出而作，日落而歇，无需人员看管，维护工作量可降至最低，是聚集理想的经济性、可靠性和环保效益为一体的绿色能源高技术产品。
三、项目预期目标（主要技术经济指标、应用前景、获取自主知识产权等情况）
本太阳能光伏水泵安装简便、移动方便。可以长久使用；节约能源，它只需要阳光，不需消耗其他能源。像西北山区这种日照充足，太阳能源丰富，是使用这种水泵的理想地区。干旱少雨和缺水问题一直制约着西北山区农业生产和农村经济的发展。丰富的太阳能源得到充分利用，为解决这一难题提供了出路。
4.最大功率跟踪：自然光的变化并不是一个线性的过程，所以必须考虑使光伏系统在不同日照、温度以及不同负载特性条件下都工作在光伏阵列输出特性的最大功率点上或附近，从而充分利用太阳电池阵列吸收的太阳能，而这就需要引入太阳能最大功率跟踪器。最大功率跟踪器的原理：首先从太阳电池入手分析，图如下（a），它是一个以最大功率点为极值的单峰函数，其特点说明我们可以用步进搜索法来寻找最大功率点，即从起始状态开始，每次做一有限变化，然后测量由于输入信号变化引起输出量变化的大小及方向，等到辨别了方向以后，再命令被控对象的输入按需要的方向调节，实现自寻优控制。当负载特性与太阳电池阵列特性的交点在阵列最大功率点相应电压Um之左时，MPPT的作用是使交点处的电压升高，而当交点在阵列最大功率点相应电压Um之右时，MPPT的作用是使交点处的电压下降。图a说明了这个动态过程，假设工作点在U1处，太阳电池输出功率为P1，如果使工作点移到U2= U1+△U，太阳电池输出功率为P2，然后比较现时功率P2与记忆功率P1。如果P2> P1，说明输入信号差△U使输出功率变大，工作点位于最大功率值PMAX的左边，继续增大电压，使工作点继续朝右边即PMAX的方向变化。如果工作点已越过PMAX到达U4，此时若再增加△U，则工作点到达U5，比较结果：如果P5<P4，说明工作点在PMAX右边，输入信号差△U使输出功率变小，需要改变输入信号的变化方向，即输入信号每次减去△U，再比较现时功率与记忆功率，就这样周而复始地寻找最大功率点PMAX。
5．蓄电池充、放电电路设计：系统的结构主要由单片机、信号采集电路、显示电路以及充放电控制继电器组成。主要检测蓄电池运行的电压、电流，根据端电压和安时电流法估计电池的和荷量，并能根据设定的条件自动切断充放电电路。并通过单片机的AD/DA转换器进行信号的滤波和转换。单片机对接收到的数据进行判断，控制蓄电池组的充ห้องสมุดไป่ตู้放电过程。水泵未处于工作状态时，光伏电池给蓄电池充电，无太阳光或光照不强时，蓄电池给水泵供电。充分提高关伏水泵的工作效率。其工作原理图如下：
2.直流升压：太阳能电池能提供的直流电压约为70-80V，要给水泵供电就必须有直流升压的过程，其基本过程是：高频震荡产生低压脉冲——脉冲变压器升压到预定电压值——脉冲整流获得高压直流电。以下是原理图
3．将直流电转换为220V交流电:要为水泵供电就必须提供220V交流电，所以要有直流变交流的逆变过程，在逆变过程中采用4个MOS开关，通过控制其中1号3号开关同步，2号4号开关同步，且两组一开一闭来达到直流变交流的目的，同时根据开关开闭时间，用傅里叶公式可准确得到220V的交流电压。以下是原理图
2011年3月结题。
六、经费预算
经费预算
计划支出经费
科目
金额（元）
科目
金额（元）
学生科技项目经费
400
购买材料费
100
资料费
100
复印打印费
50
其他
100
四、项目实施方案
1．项目需求分析，详细了解；
2．学习AVR单片机；
3．完成相关检测、控制电路板的制作；
5．测试电路板性能及程序算法。
五、计划进度安排。
2011年11月中旬起草可行性分析报告。
2011年11月下旬将可行性分析报告报送学院跟指导老师，并请提出指导性建议。
2011年1月购买产品制作元件，组装产品结构，查找产品试行时存在的问题并改进。
2、技术关键以及科研创新的主要方式：
1.光伏电池板的选型：太阳能是一种辐射能，太阳能发电意味着要将太阳光直接转换成电能，它必须借助于能量转换器才能转换成为电能。将光能直接转换成电能的过程确切地说叫光伏效应。不需要借助其它任何机械部件，光线中的能量被半导体器件的电子获得，于是就产生了电能。这种把光能转换成为电能的能量转换器，就是太阳能电池。对于太阳能光伏水泵的设计，首要的就是对太阳能电池板的选型，我们决定选择一组功率为600W、尺寸1580*1062*30（mm）、排列4*9、电池片17.25%、开压22.3V、工作电压18.7V、短路电流2.68A、工作电流2.43A的太阳能电池板。