国际电气、电子和仪器工程高级研究杂志
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Rooble1, S.Chatterji2， Shimi S.L.3.
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| 有关文章载于Pubmed，谷歌学者 |
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本文提出了一种低电压、低成本、高效率的温室太阳能最大功率点跟踪系统。主要控制元件是用c语言编写的单片机程序，以提取最大太阳能功率点。此外，我们还采用buck变换器实现MPPT。此外，这种最大功率被用来驱动温室的水泵和风扇。
关键字 |
| 最大功率点跟踪，温室，微控制器。 |
介绍 |
| 在过去的几十年里，化石燃料储量的限制和日益严重的环境污染强烈地推动了可再生能源的发展。现有的可持续能源系统逐步取代传统能源的需要，要求改善主要以清洁和可再生资源为基础的能源供应结构。目前，光伏发电作为一种可再生能源应用正变得越来越重要，因为它具有独特的优势，如分配简单、可靠性高、无燃料成本、低维护以及由于没有运动部件而没有噪音和磨损。此外，太阳能是一种清洁、无污染、取之不尽的能源。除了这些因素外，太阳能组件的成本和价格下降，太阳能电池的效率不断提高，制造技术的改进和规模经济。光伏组件是相互连接的光伏电池(太阳能电池)，封装在一个耐候性强的外壳中。在工厂控制的标准测试条件下(STC = 1000w /m2, 25Ã①Â△Â μ C, 1.5atm)，模块的额定功率和额定功率。此外，每个模块都有一个最大电压(Voc)和电流(Isc)。太阳能设计师利用这些特性来创建高效的光伏系统。市售光伏组件主要有三种类型: |
| 多晶(效率13-15%) |
| 非晶(薄膜)(效率5-7%) |
| 单晶(效率14-17%) |
可再生能源 |
| 印度决心成为世界上主要的清洁能源生产国之一。印度政府已经做出了一些规定，并建立了许多机构来帮助它实现目标。可再生能源(不包括大型水电项目)已占总能源装机容量的9%，相当于12610兆瓦。加上大型水电，装机容量超过34%，即48,643兆瓦，总装机容量为1,44,980兆瓦。下图1显示了印度可再生能源发电的百分比。 |
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绿色的房子 |
| 温室(也称为温室)是种植植物的建筑物。这些建筑的大小从小型棚屋到工业规模的建筑不等。温室是一种有不同类型覆盖材料的结构建筑，比如玻璃或塑料屋顶，通常是玻璃或塑料墙;它加热是因为来自太阳的可见太阳辐射(玻璃是透明的)被建筑内的植物、土壤和其他东西吸收了。由室内热表面产生的热量加热的空气被屋顶和墙壁保留在建筑内。此外，温室内受热的结构和植物会以红外光谱的形式重新辐射一部分热能，而玻璃部分是不透明的，因此部分能量也会被困在温室内。 |
光生伏打效应 |
| 当辐照度照射到太阳能光伏电池表面时，电池内部会产生电场。如图2所示，这一过程分离了吸波材料中的正负载流子(连接p型和n型)。在电场存在的情况下，这些电荷可以产生电流，可用于外部电路。产生的电流取决于入射辐射的强度。光强水平越高，从表面释放出的电子越多，产生的电流就越多。在太阳能组件的基础上设计有效和有利可图的设施尤其重要。专门用于光伏系统仿真的软件可以实现广泛而精确的分析，但它们通常不允许用户修改算法。 |
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最大功率点跟踪 |
| 峰值功率是通过手动跟踪或自动跟踪达到的。手动跟踪是不可能的，因此自动跟踪优于手动跟踪。利用各种算法可以实现自动跟踪。 |
| (i)扰动和观察 |
| (ii)增量电导 |
| (iii)恒压法 |
| 该算法在单片机或个人计算机上实现，实现最大功率跟踪[4]。该算法可以改变dc/dc变换器的占空比，使模块的功率输出最大化，并使其工作在模块的峰值功率点。同样，逆变器的调制方式也可以改变，从而获得最大功率点。 |
硬件 |
| 1.太阳能电池板:它是一种封装的、连接的光伏电池组件。这里将使用17V 10W太阳能电池板。 |
| 2.直流电动机(20 rpm):直流电动机是由直流电(Dc)驱动的机械换向电动机。它是用来根据阳光转动太阳能电池板的。 |
| 3.继电器(6V dc):继电器是一种电动开关。许多继电器使用电磁铁来机械地操作开关机构。继电器用于需要用低功率信号控制电路的场合(控制电路和被控制电路之间具有完全的电气隔离)，或者必须用一个信号控制几个电路的场合。这里主要用于控制水泵和水气泵。 |
| 4.传感器:温度传感器是用来测量介质温度的设备。温度传感器有接触式传感器和非接触式传感器两种。雷竞技网页版然而，三种主要类型是温度计，电阻温度探测器和热电偶。这三种传感器都测量物理性质(即液体的体积，通过导线的电流)，其变化是温度的函数。 |
| 5.湿度传感器:是空气中存在的水。空气中水蒸气的含量会影响植物的生长。水蒸气的存在也会影响各种物理、化学和生物过程。 |
| 6.昼夜传感器:光敏电阻或光依赖电阻(LDR)是一个电阻，其电阻随着入射光强度的增加而减小;换句话说，它具有光导性。光敏电阻器由高阻半导体制成。高频时，被半导体吸收的光子给予束缚电子足够的能量，从而跃入传导带。由此产生的自由电子(和它的空穴伙伴)导电，从而降低电阻。 |
| 7.ADC0808/ADC0809:是一个8位μP兼容的a /D转换器，带有8路多路复用器。ADC0808、ADC0809数据采集组件是一个单片CMOS器件，具有8位模数转换器、8路多路复用器和微处理器兼容的控制逻辑。8位A/D转换器采用逐次逼近作为转换技术。该转换器具有高阻抗斩波稳定比较器，256R分压器与模拟开关树和逐次逼近寄存器。8通道多路复用器可以直接访问8个单端模拟信号中的任何一个。该设备消除了外部调零和全尺寸调整的需要。通过锁存和解码多路复用器地址输入和锁存TTL TRISTATE®输出，可以轻松地连接到微处理器。 |
| 8.KIA7805AP:是一种三端正稳压器，适用于CMOS、TTL等数字IC电源。它具有内部热过载保护和内部短路限流功能。 |
| 9.微控制器:微控制器(AT89S52)用于控制和连接继电器、传感器和电机。AT89S52是一款8K字节的低功耗、高性能CMOS 8位微控制器。 |
方法 |
| 基于最大功率跟踪的太阳能微控制器温室原型模型将按照以下步骤制作: |
| 整个装置的完整布局将以方框图的形式绘制出来。 |
| 日夜传感器将首先感知情况，并将其输出给微控制器。 |
| 光伏电池板将在4月份安装在昌迪加尔纬度的最佳角度67度，参考太阳能电力手册2013版太阳能电力从垂直方向安装在由驱动器I.C.驱动的直流电机上，这样面板移动，微控制器检查各个点的输出电压。 |
| 识别太阳能电池板接收到的最大电压和最大功率的点。 |
| 最大功率由开发的MPPT算法检测，然后送入模数转换器，存储在单片机中。 |
| 当太阳能电池板接收到最大功率时，电机和面板将停止，并开始为电池充电。 |
| 还可以通过传感器对土壤、湿度和温度进行检测，储存的太阳能可以用来运行水泵和水气泵，使不同的参数保持在最佳水平[5]。 |
提出了MPPT算法 |
| 分别使用温度传感器、光敏电阻和湿度传感器识别太阳能电池板上获得的温度、太阳辐射、电压和电流输入变量和湿度条件。 |
| 在直流电机上以82度垂直安装太阳能电池板，参考2013年6月昌迪加尔的太阳能光伏电池板倾斜计算器，并将电池连接到电池板以存储电力。 |
| 清空微控制器内存。在微控制器中初始化启动数据。在微控制器中写入LCD信息。 |
| 使用传感器检查昼夜状况。 |
| 如果是白天，微控制器将开始旋转电机，因此光伏板以特定的角度跟踪太阳。每次的旋转角度大约在5度到30度之间。 |
| 微控制器检查在各个点获得的电压，并比较这些值，并在最大电压点停止面板。 |
| 如果温度和湿度最佳，则不会发生任何动作，但如果温度和湿度过高，则微控制器会打开风机。 |
流程图 |
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并 |
| 在开展拟议的工作后，研究者期望得到以下结果: |
| 开发基于最大太阳能功率跟踪的太阳能温室，由微控制器控制各种参数，并进一步保持到植物充分生长所需的最佳值;仅使用储存的太阳能。将太阳能储存在电池中，然后重新利用，驱动水泵和水气泵，以保持植物充分生长所需的最佳湿度和温度。由于实施最大太阳能功率跟踪，太阳能电池板的输出增加。拟建的温室对冬季日照稀少的丘陵地区非常有用。拟建的温室将由最低的硬件组成。它的反应速度非常快，占用的空间也很小，甚至可以建在人口密集的山区的屋顶上。能源也可以大规模储存，并可能在冬天用来加热房屋水箱中的水。 |
参考文献 |
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