基于mppt的风光互补水泵控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及新能源在农业灌溉方面的应用，具体为基于MPPT的风光互补水栗控制器。
【背景技术】
[0002]随着传统能源不断消耗，可再生能源的使用成为当今主要趋势，风能和太阳能是比较有前景的能源。特别是农村偏远地区，电网不能普及，居民、牲畜用水，农田灌溉都是问题，把风能、太阳能发电用在农业问题上，对农村发展至关重要。目前已经有专家发明了光伏水栗系统，可以解决这些问题，但是光伏水栗系统提水效率不高，供水稳定性差，在光照充分的时候或许能够提供充分水源，而当无光照或者光照较弱的时候水栗不能提供充足水源甚至停止供水，使得其使用受到限制。为了消除这种限制，本实用型在现有光伏水栗控制系统基础上，发明设计了基于MPPT的风光互补水栗控器，此控制器使得水栗在外界环境变化时仍能以最大功率运行，保障农民用水。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型目的是提供基于MPPT的风光互补水栗控制器，已解决现有光伏水栗系统供水效率不高，供水稳定性差的难题。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型所采取的技术方案为:基于MPPT的风光互补水栗控制器，其特征主要在于包括:风机、光伏板、二极管、三极管、DC/DC升压模块、光伏电压电流值采样MPPT跟踪模块、各种电路保护信号、隔离驱动、运放，滤波电路、AT89C51控制器模块、GPRS通讯、控制电源、软件控制器、LED显示模块、流量传感器、输出电流采样电路。
[0005]DC/DC升压模块其特征在于:DC/DC升压的同时加入MPPT控制，控制器兼有相关的欠电压，过电流以及过温等保护。主电路DC/DC升压部分采用性能优良的BOOST升压结构，系统控制核心元件由单片机AT89C51实现。
[0006]光伏电压电流值采样MPPT跟踪模块其特征在于:通过采样光伏或风机输入的电压，电流值，计算输入功率，采用增量电导算法，实现MPPT功能。
[0007]LED显示模块其特征在于:实时显示和监控控制器工作状态。
[0008]所述的软件控制器采用双闭环控制策略，外环采用电压环，稳定输出电压在参考值，内环采用电流环，在额定输出工作范围内调节电流。
[0009]AT89C51控制器采用GPRS模块与上位机进行通讯，方便用户实时了解系统工作情况以及采集数据。
[0010]本实用新型的有益效果包括:
[0011]1.风光互补水栗控制器实现在无光照或者光照较弱的情况下，通过风机互补供电维持系统的正常运行。
[0012]2.控制器在DC/DC部分加入了最大功率点跟踪(MPPT)，采用双环控制策略实现输出电流控制，电路输出直接采用直流电机带动水栗提水，无需逆变环节。
[0013]3.上位机通过GPRS无线通讯模块远程实时监测水栗的运行情况。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型控制器整体结构图。
[0015]图2为本实用新型控制器结构图
[0016]图3为本实用新型MPPT控制算法流程图。
【具体实施方式】
[0017]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图1，进一步阐述本实用新型。
[0018]【具体实施方式】如下:
[0019]如图1所示，光伏板和风机输出直流电压。在光照较强的时候由光伏板提供直流输入电压，在夜晚等无光照的情况下由风机互补供电。启动时，经过D1，D2选择高电压导通，经电路升压至24V。采样得到的B点母线电压值与给定参考电压值Vref比较调节得到电流参考值Iref。输出电流采样值1ut与Iref比较后经PI调节输出PWM2调制信号，通过控制开关管Q2，Q3通断，实现在水栗正常工作范围内调节输出电流，稳定母线电压在24V，控制结构如图2所示。由于系统中加入MPPT (算法流程图如图3)，所以在调节过程中A点电压被拉低时，光伏板或者风机能够自动实现互补供。
[0020]以上所述，为本实用新型的实施案例，均应涵盖在本实用新型。
【主权项】
1.基于MPPT的风光互补水栗控制器，其特征主要在于包括:风机、光伏板、二极管、三极管、DC/DC升压模块、光伏电压电流值采样MPPT跟踪模块、各种电路保护信号、隔离驱动、运放、滤波电路、AT89C51控制器模块、GPRS通讯、控制电源、软件控制器、LED显示模块、流量传感器、输出电流米样电路，风机和光伏板分别在风力和太阳光的作用下输出直流电压，经DC/DC升压模块升压后为水栗电机供电；光伏电压电流值采样MPPT跟踪模块、各种电路保护信号、隔离驱动、运放、滤波电路、GPRS通讯、控制电源、LED显示模块、流量传感器、输出电流采样电路分别与AT89C51控制器模块连接。2.根据权利要求1所述的基于MPPT的风光互补水栗控制器，其特征在于:所述DC/DC升压模块在升压的同时加入MPPT控制，控制器兼有相关的欠电压、过电流以及过温保护。3.根据权利要求1所述的基于MPPT的风光互补水栗控制器，其特征在于:所述光伏电压电流值采样MPPT跟踪模块通过采样光伏或风机输入的电压、电流值，计算输入功率，采用增量电导算法，实现MPPT功能。4.根据权利要求1所述的基于MPPT的风光互补水栗控制器，其特征在于:所述LED显示模块能够实时显示和监控控制器工作状态。
【专利摘要】本实用新型公开了基于MPPT的风光互补水泵控制器,在光伏供电的基础上加入了风力发电设备，实现在无光照或者光照较弱的情况下，通过风机互补供电维持系统的正常运行。控制器主要功能为实现升压和电流控制，DC/DC实现升压同时加入了最大功率点跟踪(MPPT)，DC/DC采用BOOST升压结构，由单片机AT89C51控制。MPPT采用增量电导法，软件控制使用双环控制策略实现输出电流控制，电路输出直接采用直流电机带动水泵提水，无需逆变环节。上位机通过GPRS无线通讯模块远程实时监测水泵的运行情况。
【IPC分类】H02J7/35, H02P7/06, F04B49/06
【公开号】CN204835687
【申请号】CN201520554576
【发明人】索亚楠, 罗心宇, 喻景康, 郭诚
【申请人】安徽理工大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年7月27日