光伏水泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究.pdf

1、光伏水泵具有無污染、無燃料消耗、無人值守等優(yōu)點(diǎn)，推廣光伏水泵能緩解西部干旱地區(qū)、偏遠(yuǎn)無電山區(qū)的農(nóng)業(yè)和生活缺水問題，改善人民生活水平。但是，價(jià)格昂貴、系統(tǒng)復(fù)雜等因素，導(dǎo)致光伏水泵系統(tǒng)難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。本文以光伏水泵系統(tǒng)為研究對(duì)象，有針對(duì)性的對(duì)系統(tǒng)若干重要方面進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)及試驗(yàn)驗(yàn)證。為開發(fā)小型戶用、低成本、高性能、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的光伏水泵系統(tǒng)做出了探索。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
　　 (1)分析了電池陣列的輸出特性，研究了陣列輸出與輻

2、射強(qiáng)度、環(huán)境溫度、光線入射角等因素的關(guān)系，并概述了搭建陣列的原則。
　　 (2)分析了水泵葉輪入口附近的流動(dòng)特性。從速度三角形入手，推導(dǎo)了入口附近的沖擊損失公式。公式表明入口沖擊損失與圓周速度的平方成正比，且與液流角的改變量有關(guān)。隨著轉(zhuǎn)速降低，損失先增大，然后趨于穩(wěn)定，最后又減小。并分析了不同輻射下二次流的部位與范圍。
　　 (3)應(yīng)用Pro/E軟件，對(duì)光伏水泵的葉片、葉輪進(jìn)行了三維建模，利用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格技術(shù)對(duì)流動(dòng)區(qū)域進(jìn)行

3、了網(wǎng)格劃分。借助Fluent軟件，基于N-S方程和標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型，考慮四種不同的輻射條件，采用SIMPLE算法對(duì)設(shè)計(jì)的光伏水泵進(jìn)行了流場(chǎng)計(jì)算。計(jì)算結(jié)果與前文分析基本吻合。
　　 (4)針對(duì)擾動(dòng)觀察法的不足，提出了一種改進(jìn)的雙重判據(jù)、五段式擾動(dòng)觀察法。詳細(xì)分析了該算法的決策原理和跟蹤過程，利用Multisim10設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的最大功率跟蹤(MPPT)硬件電路。
　　 (5)為提高蓄電池組的效率、延長(zhǎng)其壽命，提出了智