一种基于风光互补技术的植物培养机制造技术

本发明专利技术公开了一种基于风光互补技术的植物培养机，包括垂直轴风力发电机、太阳能电池板、三相整流器、DC／DC变换器、DC/AC逆变器、蓄电池、蓄水池、控制器、并网接口控制装置、湿度计、窗户以及种植箱等零部件。本发明专利技术结合小区内的新能源装置，特别是结合风光互补和微网技术控制种植箱内的光照和湿度；种植箱本身也针对植物的喜阳喜阴属性做了特别的设计；充分利用自然雨水资源，对植物进行合理适量灌溉。

【技术实现步骤摘要】
一种基于风光互补技术的植物培养机
本专利技术涉及一种新能源领域和一种植物种植领域，特别涉及一种风光互补技术、微网技术及一种植物培养机。
技术介绍
随着人们环境保护意识的不断增强，物质文化水平的不断提高，近年来各国家已将新能源的开发利用摆在了重要的战略位置。我国拥有丰富的风力资源且光照条件充足，得益于科研人员的不懈努力，风力发电机和太阳能电池板已经得到了广阔的开发利用空间。微网作为新能源方向的一个崭新的分支，不仅能充分发挥风力发电和光伏发电的互补属性，更能整合其他的电力资源利用方式，在自然资源无法完全供给负载使用时，其能够从电网主网获得电量，确保负载的平稳安全运行。作为室内设计和环境保护的重要组成部分，室内绿植是一种主要的净化室内空气的途径。随着生活水平的不断提高，人们种植绿植的种类也在不断增加，所种植的植物不但可以吸收空气中的有害气体，同时也起到了调节室内温度、湿度、释放氧气、调节户主心情、营造良好室内环境的作用。目前常见的植物种植方式多为一次性成型的塑料盆或石制缸，这些植物培养器具通常在被放置在一固定位置、自然条件单一的环境中，且容易因为某些因素而缺少水分、阳光等必要的生长条件，这些都为户主打理植物带来麻烦。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服以上的不足，提供一种基于风光互补技术的植物培养机，从新能源的角度出发，结合小区现有的新能源装置，从自然中获得光照、湿度等数据，实现植物培养机内各必要参数的实时调节。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种基于风光互补技术的植物培养机，包括电力产生环节、电能变换环节、信息转换环节、植物培养环节，所述各环节协调工作，并最终通过种植箱实现功能。本专利技术的进一步改进在于：包括垂直轴风力发电机、太阳能电池板、三相整流器、DC／DC变换器、DC/AC逆变器、蓄电池、蓄水池、MPPT控制器、并网接口控制装置、湿度计、窗户以及种植箱，由MPPT控制器连接垂直轴风力发电机和太阳能电池板，同时该控制器还配备了可控制总蓄水池的独立模块；垂直轴风力发电机连接整流器和DC／DC变换器，将转换得到的直流电送至直流母线；太阳能电池板产生的电量直接连接到DC／DC变换器并将产生的电力送至直流母线；直流母线将电力送至蓄电池，将蓄电池无法存储的电力通过DC／AC逆变器送至交流母线，供电网主网试用，同时，MPPT控制器和蓄水池与种植箱相连。本专利技术的进一步改进在于：植物培养机的控制策略来源于垂直轴风力发电机和太阳能电池板的最大功率跟踪数据，浇灌水源可来自自然雨水；可通过实时数据控制其内部和窗户侧电动马达的开关、控制种植箱箱体内喷嘴的开关，确保箱体内保持植物种植所需要的湿度、通风量和光照强度。本专利技术的进一步改进在于：种植箱包括遮阳板、电动马达、顶板、水箱、市售水入口、雨水入口、喷嘴、第一植物搁置板、第一湿度计、控制器箱、第二植物搁置板、第二湿度计。本专利技术的进一步改进在于：种植箱的两侧全开，遮阳板可开，在第一植物搁置板和第二植物搁置板上设置多个通风口。本专利技术的进一步改进在于：雨水入口连接屋顶的蓄水池通过使用自然雨水对种植箱内的植物进行浇灌；在自然雨水量不充足时，市售水入口连接市售水对种植箱内的植物进行浇灌。本专利技术的进一步改进在于：收集垂直轴风力发电机、太阳能电池板以及第一湿度计、第二湿度计的数据，形成一种比值参数，MPPT控制器再利用这种参数控制窗户、遮阳板、喷嘴的开关，调节种植箱内的湿度、通风量和光照强度。本专利技术的进一步改进在于：第一植物搁置板可拆卸。本专利技术的进一步改进在于：将各个环节模块化，除了电力产生环节和电能变换环节外，其他环节可以任意变换而不受影响。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、将新能源技术与植物培养技术有机结合起来，特别是引用以风力发电和光伏发电为代表的微网技术，为新能源的综合利用提供了新思路；2、为智能小区的绿植管理提供了一种新的解决方案和思路，可根据小区所在地的实时天气状况，确定植物所需要的湿度、通风量和光照强度；3、采用新能源的方式为小区供电，特别是采用风力发电和光伏发电相结合的方式，提高了微网正常运行的可靠性和稳定性，克服单一为电源供电时可能会出现的间歇性问题；4、合理利用本地降雨，避免了降水资源的直接流失并使其获得了一种简单高效的直接利用途径；5、为分散型室内植物的维护管理提供了一种新思路，并且该方案可根据当地具体情况进行个性化的优化。附图说明：图1是本专利技术的模块图；图2为本专利技术种植箱的结构示意图：图3为图2的后视图；图中标号：1－遮阳板；2－电动马达；3－顶板；4－水箱；5－市售水入口；6－雨水入口；7－喷嘴；8－植物搁置板；9－湿度计；10－控制器箱；11－植物搁置板；12－湿度计、13-垂直轴风力发电机、14-太阳能电池板、15-三相整流器、16-DC／DC变换器、17-DC/AC逆变器、18-蓄电池、19-蓄水池、20-MPPT控制器、21-窗户、22-种植箱。具体实施方式：为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。在本专利技术的一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，说明中省略了与本专利技术无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1至图3示出了本专利技术一种基于风光互补技术的植物培养机的一种实施方式，从宏观上看可以认为由电力产生环节、电能变换环节、信息转换环节、植物培养环节所构成；从微观上看，该系统可认为由垂直轴风力发电机、太阳能电池板、三相整流器、DC／DC变换器、DC/AC逆变器、蓄电池、蓄水池、控制器、并网接口控制装置、湿度计、窗户以及种植箱等零部件所构成。本专利技术采用基于风光互补技术的微网系统作为能量的供给单元：利用小区内能够收集到的风能和太阳能作为微网内垂直轴风力发电机和太阳能电池板的能量来源。对于智能小区来说，一般为了节约用电面积和发电质量可靠，常常选用屋顶作为可分布式电源的施工、发电现场。在垂直轴风力发电机和太阳能电池板处均利用MPPT控制器作为一种最大功率跟踪的装置，且将采集到的数据进行保留，作为一种本地天气数据的重要依据。与此同时，对于垂直轴风力发电机，需经过整流器和DC／DC变换器将能量送至直流母线；对于太阳能电池板则直接通过DC／DC变换器送至直流母线；之后再将电量存至蓄电池，多余的部分则使用DC／AC逆变器，将直流电转化成为交流电。本专利技术采用智能蓄水池作为种植箱的水源主要供给方式：包括总蓄水池和机器附带水箱。总蓄水池储存雨水，在机器附带水箱处于缺水状态时将水送入，如总蓄水池水未满则保持蓄水状态，水满后则将多余的水排入下水管道；机器水箱则在箱内湿度较低时将水从喷嘴中排出。本专利技术采用DSP2812作为微网MPPT控制器，采用STM32作为种植箱的内置控制器：MPPT控制器用于跟踪垂直轴风力发电机和太阳能电池板的最大功率，与此同时根据两者的最大功率分析该时刻的天气情况；种植箱内置控制器连接湿度计、喷嘴和电动马达，通过由MPPT控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于风光互补技术的植物培养机，其特征在于：包括电力产生环节、电能变换环节、信息转换环节、植物培养环节，所述各环节协调工作，并最终通过种植箱实现功能。

【技术特征摘要】
1.一种基于风光互补技术的植物培养机，其特征在于：包括电力产生环节、电能变换环节、信息转换环节、植物培养环节，所述各环节协调工作，并最终通过种植箱实现功能。2.根据权利要求1所述的一种基于风光互补技术的植物培养机，其特征在于：包括垂直轴风力发电机（13）、太阳能电池板（14）、三相整流器（15）、DC／DC变换器（16）、DC/AC逆变器（17）、蓄电池（18）、蓄水池（19）、MPPT控制器（20）、并网接口控制装置、湿度计、窗户（21）以及种植箱（22），由MPPT控制器连接垂直轴风力发电机和太阳能电池板，同时该控制器还配备了可控制蓄水池的独立模块；垂直轴风力发电机连接整流器和DC／DC变换器，将转换得到的直流电送至直流母线（23）；太阳能电池板产生的电量直接连接到DC／DC变换器并将产生的电力送至直流母线；直流母线将电力送至蓄电池，将蓄电池无法存储的电力通过DC／AC逆变器送至交流母线（24），供电网主网试用，同时，MPPT控制器和蓄水池与种植箱相连。3.根据权利要求2所述的一种基于风光互补技术的植物培养机，其特征在于：所述植物培养机的控制策略来源于垂直轴风力发电机和太阳能电池板的最大功率跟踪数据，浇灌水源可来自自然雨水；可通过实时数据控制其内部和窗户侧电动马达的开关、控制种植箱箱体内喷嘴的开关，确保箱体内保持植物种植所需要的湿度、通风量和光照强度。4.根据权利要求3所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴国庆，霍伟，宋晨光，朱维南，张旭东，何大伟，韩洪松，谭阳，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32