[實用新型]一種高效率光伏水泵系統

無效

• 申請號: 200720055204.0
• 申請日: 2007-08-06
• 公開（公告）號: CN201103546Y
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 付青;沈輝;余世杰;周毅人;鄭壽森;唐雯;王飛;趙彥;傅誠
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: F04D13/06
• 分類號: F04D13/06;F04D15/00;H02N6/00;H02J7/32;H02M7/42;H02J15/00
• 代理公司: 廣州市深研專利事務所
• 代理人: 陳雅平

技術領域

本實用新型屬于光伏水泵技術領域，具體是一種利用水壓檢測裝置檢測水壓并根據水壓來進行控制的高效率光伏水泵系統。

背景技術

在我國許多地區，降水量少，常年干旱，植被的生長受到限制，人類的生活用水供應非常困難，但這些地區太陽能資源非常豐富，還具有相當好的地下水資源，最好的解決辦法是利用當地豐富的太陽能資源，開發無需燃料消耗、無污染、便于搬運、安裝，維修簡單的光伏水泵系統，將豐富的地下水通過水泵引至地表，供給人畜飲用和植被灌溉，對解決我國各地農村尤其是我國西部地區的飲用水和植被灌溉，對促進地區經濟發展并防止沙漠化起著非常重要的作用。

由于光伏水泵系統價格昂貴，其效率對光伏水泵系統的推廣應用具有關鍵性作用。由光伏水泵系統的結構可知，光伏水泵系統通常由光伏陣列、電力變換器、電機和水泵四部分構成，系統效率可由系統中各部件效率的乘積形式來描述，即

ηs(t)=Πinηi(t)---(1)]]>

式中η_i(t)為系統的第i個部件的瞬時效率，n為系統中的部件數量。對于光伏水泵系統來說，其系統瞬時效率的表達式可寫作：

η_s(t)＝η_sp(t)η_i(t)η_m(t)η_p(t)????(2)

式中η_sp(t)為太陽能電池的瞬時轉換效率，η_i(t)為變頻逆變器的瞬時效率，η_m(t)為電動機的瞬時效率，η_p(t)為水泵的瞬時效率。如圖1所示是光伏水泵系統的效率隨日照強度變化的曲線圖。

目前，提高光伏水泵系統機泵效率的方法主要是調整光伏陣列、逆變器、電機和水泵之間的參數匹配，結合機、泵的負載特性等因素進行綜合考慮，從而確定一種合理的配置方案。但是這種方法在設計光伏水泵系統之前，需要對安裝地的水文條件(靜水位及動水位)和氣象條件(日照強度的大小及變化情況)進行細致地考察，并需要進行大量的現場實驗，并且受氣象條件的影響很大。另一方面，由于水泵的啟動需要一定的能量，使得日照較弱的時候光伏水泵系統無法啟動，致使太陽能白白浪費。此外，在光照強烈的時候，水泵泵出來的水獲得很多的能量，由于其靜揚程不變，額外的能量轉換為其動能，使得其流速增大，出水口水壓升高，實際上在許多應用中，我們僅僅需要將水提至地表而不需要其滿足水壓指標。因此，即便光伏水泵系統的參數配置最好，其機泵效率也難以超過90％。

實用新型內容

為了最大程度地將太陽能轉化為電能，提高光伏水泵的有效利用率，盡可能地使系統在較多時間內揚水，達到系統效率的最優化以及出水量最大化的目的，本實用新型提供了一種增大光伏水泵效率使其獲得更多出水量的方案即一種高效率光伏水泵系統。本實用新型系統配備有蓄電池組和水壓傳感器，通過控制器，根據水泵出水口的水壓情況，在日照強烈的時候將部分能量儲存在蓄電池中，而在日照較弱時蓄電池釋放出能量，使光伏水泵系統工作在最高效率狀態。

本實用新型所采用的技術方案如下：一種一種高效率光伏水泵系統，主要包括太陽能光伏陣列、電機、DC/AC變換器、水泵，太陽能光伏陣列直接與DC/AC變換器相連，其特征在于：本系統還包括連接在太陽能光伏陣列與DC/AC變換器之間的蓄電池組、充放電控制器，連接在蓄電池組和DC/AC變換器之間的控制器，所述水泵的出水口安裝有水壓傳感器；通過太陽能光伏陣列將太陽能轉換為直流電，然后通過DC/AC變換器驅動電機，從而帶動水泵打水，控制器通過水壓傳感器實現對水泵出水口水壓的實時監測，并根據水壓情況來控制DC/AC變換器和蓄電池組的充放電，從而來提高系統的效率。