基于LabVIEW的大麦生长监控系统及光伏电源

【摘要】：目前我国农业对大田生产和设施环境监测性能的要求越来越高,迫切需要研究开发新型监测与处理系统。由于传统检测装备其测量精度、自动化程度和可靠性均较低,本研究将LabVIEW虚拟仪器技术应用到大麦田间生长监控试验系统,对于提高硬件设备软件化和仪器系统的广适应性等具有重要的经济意义和推广应用前景。另外,光伏发电是太阳能最为有效和便捷的利用方式。然而提高太阳能转换效率是迫切需要解决的关键问题之一。本论文以大麦田间监测系统供电所需的独立光伏发电系统为研究对象,以高效利用太阳能为目标,进行了光伏发电系统转换效率最优控制理论和实验研究。本论文结合导师的国家自然科学基金项目,主要完成大麦生长监测的电源系统设计和监控系统试验研究。本文第一部分在系统分析了当今太阳能光伏发电的组成结构和应用现状的基础上,选择了适合本研究的太阳能电池板和蓄电池;分析了太阳能光伏发电输出特性和影响其效率的主要因素,建立了光伏发电仿真模型。其次,在比较分析了独立运行光伏发电系统的最大功率点跟踪原理和现有跟踪算法优缺点基础上,探讨了一种提高太阳电池输出功率的最大功率点跟踪新技术方法,采用模糊自寻优算法实时调整太阳电池的输出电压和电流,使其跟踪在最大功率点。通过与模糊控制跟踪的对比试验,结果表明采用模糊自寻优跟踪可使系统效率提高约6%。本文第二部分主要论述了研制的虚拟仪器监测系统平台,完成了虚拟仪器系统结构方案及软硬件设计。本虚拟仪器系统采用LabVIEW显示所接收的大麦田间图像信息,并将采集的图像信息保存在数据库,发送采集控制信息实现远程监控。本论文完成了TCP/IP传输协议的虚拟程序设计;使用NI的IMAQ、IMAQdx驱动进行图像采集,完成图像采集虚拟程序设计;通过IMAQ AVI Create、IMAQ AVI Write frame、IMAQ AVI Close等子VI实现AVI视频的压缩保存;最后基本实现远程监控。 【关键词】：太阳能 光伏发电 MPPT LabVIEW 虚拟仪器 远程监控
【学位授予单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S512.3;TP277;TM615
【目录】：

• 摘要2-3
• Summary3-7
• 第一部分 电源系统设计7-34
• 第一章 绪论7-11
• 1.1 课题研究背景及研究意义7-8
• 1.1.1 课题研究背景7-8
• 1.1.2 课题研究意义8
• 1.2 国内外太阳能光伏发电的研究现状8-9
• 1.2.1 国外研究现状和发展趋势8-9
• 1.2.2 国内研究现状和发展趋势9
• 1.3 课题主要研究内容9-11
• 第二章 太阳能光伏供电系统11-22
• 2.1 独立光伏系统11-12
• 2.1.1 太阳能电池11
• 2.1.2 铅酸蓄电池11-12
• 2.1.3 控制器12
• 2.1.4 逆变器12
• 2.2 光伏发电系统容量设计原则12
• 2.3 太阳能光伏电池与模型仿真12-17
• 2.3.1 光伏电池12-14
• 2.3.2 光伏电池的物理模型14-17
• 2.4 光伏电池选择17-19
• 2.4.1 负荷的确定18
• 2.4.2 光伏电池选型18-19
• 2.5 蓄电池及选型19-21
• 2.5.1 蓄电池的工作原理19-20
• 2.5.2 铅酸蓄电池选型20
• 2.5.3 蓄电池保护设计思路20-21
• 2.6 本章小结21-22
• 第三章 模糊自寻优最大功率点跟踪控制及试验研究22-33
• 3.1 太阳能光伏供电系统MPPT原理22-23
• 3.2 几种常用的MPPT方法23-25
• 3.2.1 扰动检测法23
• 3.2.2 增量电导法23-24
• 3.2.3 恒压跟踪方法24
• 3.2.4 模糊控制方法24-25
• 3.2.5 其他MPPT控制方法25
• 3.3 模糊自寻优MPPT控制与仿真25-30
• 3.3.1 模糊自寻优控制思路25-26
• 3.3.2 MPPT模糊控制26-27
• 3.3.3 模糊自寻优控制的实现27-28
• 3.3.4 MPPT模糊自寻优控制仿真28-30
• 3.4 MPPT模糊自寻优控制试验30-32
• 3.4.1 实验条件30
• 3.4.2 试验结果30-32
• 3.5 本章总结32-33
• 第四章 结论与讨论33-34
• 4.1 结论33
• 4.2 讨论33-34
• 第二部分 监控系统设计34-56
• 第五章 绪论34-38
• 5.1 课题研究的背景和意义34-35
• 5.2 虚拟仪器技术研究现状和应用35-36
• 5.2.1 国外研究现状35
• 5.2.2 国内研究现状35-36
• 5.3 系统总体流程36
• 5.4 本论文的主要研究内容36-38
• 第六章 监控系统方案设计38-41
• 6.1 虚拟仪器概述38-39
• 6.1.1 软件开发平台38
• 6.1.2 仪器驱动程序38-39
• 6.1.3 I/O接口软件39
• 6.2 ZigBee技术39
• 6.3 WIFI技术39
• 6.4 无线网卡 88w868639
• 6.6 数据库技术39-40
• 6.6.1 ADO与数据库的交互技术39-40
• 6.6.2 Access数据库40
• 6.6.3 Lab SQL数据库访问技术40
• 6.7 上位PC机40-41
• 第七章 大麦田间监控系统设计41-52
• 7.1 系统介绍41
• 7.2 系统结构41-42
• 7.3 传输协议设置42-44
• 7.3.1 TCP/IP协议42-43
• 7.3.2 UDP协议43-44
• 7.3.3 DataSocket技术44
• 7.4 图像采集44-47
• 7.4.1 图像采集主程序45-46
• 7.4.2 图像采集的分区显示46-47
• 7.5 图像的抓取和压缩保存47-49
• 7.5.1 图像的抓取47-48
• 7.5.2 图像压缩保存48-49
• 7.6 登录系统49-50
• 7.7 系统测试50-52
• 第八章 远程监控实现52-55
• 8.1 Remote Panels技术52
• 8.2 LabVIEW远程实验的Web发布52-53
• 8.3 运行测试53-55
• 第九章 结论与讨论55-56
• 9.1 结论55
• 9.2 讨论55-56
• 参考文献56-61
• 致谢61-62
• 作者简介62-63
• 导师简介63-65

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