[實用新型]一種智能太陽能光伏直流水泵系統

有效

• 申請號: 201320329630.4
• 申請日: 2013-06-07
• 公開（公告）號: CN203321770U
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 王新華;婁林濤;劉屹;秦勇;吳云舸
• 申請（專利權）人: 杭州感想科技有限公司
• 主分類號: F04B17/03
• 分類號: F04B17/03;F04B49/08;H02J7/00;H02J9/00
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 趙芳;徐關壽

技術領域

本實用新型涉及一種智能太陽能光伏直流水泵系統。

背景技術

太陽能作為可再生能源，對環境無污染，不受地域和海拔限制，因此應用越來越廣泛。太陽能在供水水泵中的應用越來越普及，傳統的太陽能光伏水泵系統分為交流水泵系統和直流水泵系統兩種，交流水泵系統中需要將太陽能極板獲取的電能通過太陽能控制器和逆變器之后供給水泵，系統相對復雜成本較高，而直流水泵系統無需逆變器，因此更適合進行普及推廣。現今的太陽能光伏水泵系統多將輸出的電能通過蓄電池儲能后再輸出至水泵，以提供較穩定的供電電源，這種設計使得系統成本較高，同時因蓄電池的使用對環境造成一定的污染；目前無蓄電池水泵系統也得到一定應用，但在供水的穩定性、系統的可靠性上有較大的不足。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種無蓄電池、系統供水穩定、可靠性高、系統簡單、成本較低、便于普及推廣的智能太陽能光伏直流水泵系統。

為達到發明目的本實用新型采用的技術方案是：

一種智能太陽能光伏直流水泵系統，包括太陽能光伏陣列、智能控制器、直流水泵和水位檢測裝置，其特征在于：所述太陽能光伏陣列通過智能控制器與直流水泵進行電連接，所述水位檢測裝置與智能控制器進行電連接，所述智能控制器包括與太陽能光伏陣列連接的電源開關、將太陽能光伏陣列轉換獲取直流水泵所需工作電源的DCDC轉換模塊、追蹤太陽能光伏陣列最大功率的TMPPT模塊、與水位檢測裝置連接的水位管理模塊、驅動直流水泵運行的水泵驅動模塊、自動調整直流水泵工作狀態使系統運行穩定及效率最大化的水泵軟啟動管理與控制模塊和水泵自動功率管理與控制模塊，所述電源開關、DCDC轉換模塊、TMPPT模塊、水位管理模塊、水泵驅動模塊、水泵軟啟動管理與控制模塊和水泵自動功率管理與控制模塊均與微處理器連接。

進一步，所述智能控制器還包括在系統工作時對太陽能光伏陣列輸出功率進行短時補償的超級電容電池組，所述超級電容電池組與微處理器連接。

進一步，所述智能控制器還包括對電源進行保護的電源管理與保護模塊、在系統故障時自動進行保護的打干保護模塊和過流過壓堵轉保護模塊，所述電源管理與保護模塊、打干保護模塊和過流過壓堵轉保護模塊均與微處理器連接。

進一步，所述太陽能光伏陣列由一塊或多塊太陽能光伏極板串聯并聯構成。

進一步，所述直流水泵可為有刷直流水泵、無刷直流電機式水泵或無刷磁力隔離式水泵。

本實用新型工作時，打開智能控制器的電源開關，智能控制器從水位檢測裝置中獲取水位信息，當處于低水位時，進行自動進水，到達高水位后，停止進水。太陽能光伏陣列通過DCDC轉換模塊轉換后獲得直流水泵所需的工作電源并通過水泵驅動模塊驅動直流水泵運行，電源管理與保護模塊對電源進行充分保護。水泵啟動時采用軟啟動，逐漸加大水泵轉速和功率，以防止因功率過大造成太陽能光伏陣列越過最大功率點；運行過程中系統根據日照條件，通過TMPPT模塊追蹤光伏陣列的最大功率，同時通過水泵軟啟動管理與控制模塊、水泵自動功率管理與控制模塊自動調整直流水泵工作狀態，使系統運行穩定及效率最大化，保證不同日照和極板配置下擁有較好的揚程和流量，如果日照低或極板配置使得光伏陣列輸出的功率低于系統最低工作要求之下時，系統停止工作，如果日照條件恢復到光伏陣列輸出功率高于系統最低工作要時，系統則根據光伏陣列輸出功率自適應工作；系統通過打干保護模塊對水泵工作環境進行判斷，如果工作在干水狀態先，系統進行保護；系統對工作電流和電壓進行實時監測，如果出現過壓過流堵轉等故障情況，過壓過流堵轉保護模塊自動進行保護，從而保證了高可靠性。

還可以在智能控制器中增加超級電容電池組作為儲能設備，在系統工作時對太陽能光伏陣列輸出功率進行短時補償。超級電容電池組的容量可以根據實際需要進行配置，電源管理與保護實現電池組的充放電管理，當日照條件好時，超級電池組進行儲能，當太陽能光伏陣列因短時日照條件不足輸出功率過低時，超級電容電池對電源功率進行補償，從而使系統的穩定性可靠性得到提高，同時提高了系統的揚程和出水量。

本實用新型的有益效果：

（1）本實用新型無蓄電池，清潔環保無污染，系統可根據需要采用無電池或選裝不同容量的超級電容電池組對光伏陣列輸出進行補償；

（2）本實用新型智能化自動運行，根據水位檢測裝置的反饋及監測到的日照情況實現無人值守下的自動供水，系統通過DCDC轉換模塊實現電源的轉換，通過水泵驅動模塊帶動直流水泵進行工作，系統成本低、可靠性高、運行平穩；