[发明专利]基于模糊控制的智能光伏发电提水灌溉系统及其控制方法

说明书

本发明公开了基于模糊控制的智能光伏发电提水灌溉装置及其控制方法，包括光伏板、储水装置及控制器，所述储水装置的两端分别设置有电磁阀，所述控制器连接至光伏板及电磁阀；所述控制器采集光伏板发出的电能，所述控制器选用功率偏差、功率‑电压的斜率作为输入，基于功率偏差、功率‑电压的斜率建立模糊规则库，实现对光伏板最大功率的追踪，将其电能进行储存给控制器供电，所述控制器根据田间湿度判断是否需要灌溉，当需要时控制器控制相应的电磁阀打开，利用所述储水装置进行灌溉。采用光伏发电，解决了无电网地区的灌溉难题。设置了高位水箱，利用水箱的高位势能扩大了浇灌范围，省却了电动机浇灌。

技术领域

本发明涉及智能控制技术领域，特别是涉及基于模糊控制的智能光伏发电提水灌溉装置及其控制方法。

背景技术

在我国偏远地区以及山区丘陵地区，因城市电网无法覆盖，农田无法灌溉，农作物只能依靠自然降雨，产量很低。而在这些地区，有储量丰富的光伏资源，采用离网光伏发电，可以很好的解决当地居民灌溉问题。对提高农作物产量有很大的促进作用。

在现有光伏发电提水灌溉中，主要存在以下两方面问题：

1、现有光伏发电最大功率追踪控制，主要由定步长搜索、变步长搜索。例如，发明专利申请号为“201510083338.2”,公开了“逆变装置及其控制方法”，提出了一种定步长的扰动搜索方法，该方法的优点是简单、容易设计。发明专利申请号为“201610418347.7”提出了一种利用PI调节器实现的变步长搜索方法，该方法的优点是搜索步长可以调节，速度较快。

由于光伏发电系统是一个非线性系统，参数很难辨识，并且随着机组的使用寿命增加，系统参数会发生变化。现有的最大功率追踪控制的定步长、变步长方法，只有在机组参数十分明确的情况下，才能发挥良好效果，而在偏远地区，由于光伏发电的不稳定性，因此，机组参数并不十分明确，因而现有的最大功率追踪控制的定步长、变步长方法无法应用至该光伏发电系统中。

2、在现有光伏发电灌溉技术中，虽然有些技术提到了增加温湿度检测。例如专利申请号为“201621190150.4”公开了一种光伏发电提水与并网发电结合应用装置、专利申请号为“201620565528.8”公开了一种风光电互补提水灌溉控制装置。但并未给出具体控制策略。并且，现有技术中存在一个较大问题是，出水电磁阀的阈值是固定的，大于阈值开启、小于阈值关闭。而某段时间内，湿度传感器反馈回的数据极有可能会在阈值上下波动。这就造成电磁阀的频繁开启，大大降低电磁阀寿命。

综上所述，现有技术中对于偏远地区如何利用光伏发电实现智能灌溉的技术问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了基于模糊控制的智能光伏发电提水灌溉系统，该系统对于提高光伏利用效率、节约用水、延长机组寿命有着良好的推广价值。

基于模糊控制的智能光伏发电提水灌溉系统，包括光伏板、储水装置及控制器，所述储水装置的两端分别设置有电磁阀，所述控制器连接至光伏板及电磁阀；

所述控制器采集光伏板发出的电能，所述控制器选用功率偏差、功率-电压的斜率作为输入，基于功率偏差、功率-电压的斜率建立模糊规则库，实现对光伏板最大功率的追踪，将其电能进行储存给控制器供电，所述控制器根据田间湿度判断是否需要灌溉，当需要时控制器控制相应的电磁阀打开，利用所述储水装置进行灌溉。

进一步优选的技术方案，所述储水装置及光伏板均设置在高出水平面一定距离的位置，所述储水装置的进水端设置有进水电磁阀，所述进水电磁阀通过管路连接至电动机，所述电动机与水泵相连，所述水泵设置在集水设备中，所述储水装置的出水端设置有出水电磁阀，所述出水电磁阀直接连接至用于灌溉农田的管路。

进一步优选的技术方案，所述集水设备为集水坑或水井。