[發(fā)明專利]無(wú)蓄電池的太陽(yáng)能光伏熱泵熱水器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310642574.4
• 申請(qǐng)日: 2013-12-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104676889A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁衛(wèi)星;楊宇飛;任柯先;何瀟寒;楊波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): F24H4/04
• 分類號(hào): F24H4/04;F25B41/06;H02S10/20
• 代理公司: 北京金恒聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11324
• 代理人: 李強(qiáng)

1.一種離網(wǎng)無(wú)蓄電池的太陽(yáng)能光伏熱泵熱水器，其特征在于包括：

光伏電源子系統(tǒng)（A），用于接收太陽(yáng)光，產(chǎn)生直流電；

逆變-變頻器子系統(tǒng)（B），用于將光伏直流電源子系統(tǒng)（A）產(chǎn)生的直流電逆變成三相頻率、電壓可調(diào)的交流電；

蒸氣壓縮式熱泵子系統(tǒng)（C），用于利用工作循環(huán)中的制冷劑，把熱量從低溫?zé)嵩崔D(zhuǎn)移到高溫?zé)嵩矗?/p>

蓄熱水箱子系統(tǒng)（D），用于用所述制冷劑所釋放的熱量對(duì)水進(jìn)行加熱。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能光伏熱泵熱水器，其特征在于：

光伏直流電源子系統(tǒng)（A）包括太陽(yáng)能電池組件（A1），它通過(guò)導(dǎo)線（A2、A3）連接至逆變-變頻器子系統(tǒng)（B）；

逆變-變頻器子系統(tǒng)（B）包括單級(jí)變換的直流逆變-交流變頻器（B1），它通過(guò)導(dǎo)線（B2、B3、B4）連接至蒸氣壓縮式熱泵子系統(tǒng)（C）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能光伏熱泵熱水器，其特征在于：

蒸氣壓縮式熱泵子系統(tǒng)（C）包括：

變頻壓縮機(jī)（C1），用于在輸入直流電的變頻-逆變器（B1）的驅(qū)動(dòng)下變速運(yùn)轉(zhuǎn)，壓縮工作循環(huán)中的制冷劑；

干燥過(guò)濾器（C2），用于濾除工作循環(huán)中的制冷劑中的雜質(zhì)，并吸收循環(huán)制冷劑中的水分；

電子膨脹閥（C3），控制變頻壓縮機(jī)（C1）的吸氣口的過(guò)熱度處于正常范圍，避免壓縮機(jī)液壓縮；液態(tài)制冷劑經(jīng)電子膨脹閥（C3）節(jié)流后，壓力降低，部分變成閃蒸氣體，溫度也降低，變成氣液混和物；

翅片管式蒸發(fā)器（C4），用于使進(jìn)入它的、處于氣液混和相的制冷劑與外界進(jìn)行熱交換并吸熱；

蒸發(fā)器風(fēng)扇（C5），用于強(qiáng)制環(huán)境空氣經(jīng)過(guò)所述翅片管式蒸發(fā)器（C4）的流動(dòng)，

其中

變頻壓縮機(jī)（C1）、干燥過(guò)濾器（C2）、電子膨脹閥（C3）、翅片管式蒸發(fā)器（C4）通過(guò)管線與蓄熱水箱（D1）中的冷凝器盤(pán)管（D3）連接成一個(gè)回路，制冷劑在該回路中循環(huán)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能光伏熱泵熱水器，其特征在于：

蓄熱子系統(tǒng)（D）包括：

絕熱良好的蓄熱水箱（D1）；

設(shè)置在蓄熱水箱（D1）內(nèi)的、兩端開(kāi)口的套筒（D2），用于強(qiáng)化蓄熱水箱（D1）中水的自然對(duì)流循環(huán)；

設(shè)置在套筒（D2）內(nèi)的所述冷凝器盤(pán)管（D3）；

水箱冷水進(jìn)水管件（D4）；

其中，

套筒（D2）的上、下端與蓄熱水箱（D1）的頂部和底部均保持一定的距離，

盤(pán)管（D3）的位置在套筒的下部。

5.根據(jù)權(quán)利要求3－4之一所述的太陽(yáng)能光伏熱泵熱水器，其特征在于通過(guò)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏陣列的最大功率跟蹤，且變頻壓縮機(jī)（C1）的轉(zhuǎn)速基于壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速反饋受到調(diào)節(jié)，其中：

首先，變頻壓縮機(jī)（C1）以最小轉(zhuǎn)速開(kāi)機(jī)，待開(kāi)機(jī)一段時(shí)間后轉(zhuǎn)入周期性調(diào)用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)處理模塊；

每次調(diào)用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)處理模塊后，首先對(duì)光伏陣列當(dāng)前時(shí)刻的電壓值U(j)和電流值I(j)進(jìn)行采樣，并把兩者相乘得到當(dāng)前時(shí)刻的功率值P(j)，并和上一次采樣得到的功率值P(j-1)進(jìn)行比較；

判斷P(j)與P(j-1)之差的絕對(duì)值是否小于一個(gè)預(yù)定的差值（e）；若“是”則維持壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，什么也不做即退出；若“否”則進(jìn)一步判斷P(j)是否比P(j-1)大；

如果本次采樣得到的功率值P(j)比P(j-1)大，則再判斷電壓：如果本次采樣的電壓值U(j)比上一次采樣的電壓U(j-1)大，則說(shuō)明最大功率點(diǎn)在當(dāng)前工作點(diǎn)的右方，系統(tǒng)加大變頻壓縮機(jī)（C1）的轉(zhuǎn)速，即將當(dāng)前轉(zhuǎn)速加一個(gè)量（Δn）；如果本次采樣的電壓值U(j)比上一次采樣的電壓U(j-1)小，系統(tǒng)減小變頻壓縮機(jī)（C1）的轉(zhuǎn)速，即在當(dāng)前轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上減一個(gè)量（Δn）；

如果本次計(jì)算的功率值P(j)比上次的功率值P(j-1)小，則再判斷電壓：如果本次采樣的電壓U(j)比上一次采樣的電壓U(j-1)大，則說(shuō)明最大功率點(diǎn)在當(dāng)前工作點(diǎn)的左方，系統(tǒng)減小變頻壓縮機(jī)（C1）的轉(zhuǎn)速；如果本次采樣的電壓U(j)比上一次的電壓U(j-1)小，系統(tǒng)加大變頻壓縮機(jī)（C1）的轉(zhuǎn)速。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽(yáng)能光伏熱泵熱水器，其特征在于進(jìn)一步包括：

轉(zhuǎn)速限幅器，用于避免變頻壓縮機(jī)（C1）的轉(zhuǎn)速低于允許的最小轉(zhuǎn)速和高于允許的最大轉(zhuǎn)速。