[实用新型]一种高效率光伏水泵系统

说明书

技术领域

本实用新型属于光伏水泵技术领域，具体是一种利用水压检测装置检测水压并根据水压来进行控制的高效率光伏水泵系统。

背景技术

在我国许多地区，降水量少，常年干旱，植被的生长受到限制，人类的生活用水供应非常困难，但这些地区太阳能资源非常丰富，还具有相当好的地下水资源，最好的解决办法是利用当地丰富的太阳能资源，开发无需燃料消耗、无污染、便于搬运、安装，维修简单的光伏水泵系统，将丰富的地下水通过水泵引至地表，供给人畜饮用和植被灌溉，对解决我国各地农村尤其是我国西部地区的饮用水和植被灌溉，对促进地区经济发展并防止沙漠化起着非常重要的作用。

由于光伏水泵系统价格昂贵，其效率对光伏水泵系统的推广应用具有关键性作用。由光伏水泵系统的结构可知，光伏水泵系统通常由光伏阵列、电力变换器、电机和水泵四部分构成，系统效率可由系统中各部件效率的乘积形式来描述，即

ηs(t)=Πinηi(t)---(1)]]>

式中η_i(t)为系统的第i个部件的瞬时效率，n为系统中的部件数量。对于光伏水泵系统来说，其系统瞬时效率的表达式可写作：

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

式中η_sp(t)为太阳能电池的瞬时转换效率，η_i(t)为变频逆变器的瞬时效率，η_m(t)为电动机的瞬时效率，η_p(t)为水泵的瞬时效率。如图1所示是光伏水泵系统的效率随日照强度变化的曲线图。

目前，提高光伏水泵系统机泵效率的方法主要是调整光伏阵列、逆变器、电机和水泵之间的参数匹配，结合机、泵的负载特性等因素进行综合考虑，从而确定一种合理的配置方案。但是这种方法在设计光伏水泵系统之前，需要对安装地的水文条件(静水位及动水位)和气象条件(日照强度的大小及变化情况)进行细致地考察，并需要进行大量的现场实验，并且受气象条件的影响很大。另一方面，由于水泵的启动需要一定的能量，使得日照较弱的时候光伏水泵系统无法启动，致使太阳能白白浪费。此外，在光照强烈的时候，水泵泵出来的水获得很多的能量，由于其静扬程不变，额外的能量转换为其动能，使得其流速增大，出水口水压升高，实际上在许多应用中，我们仅仅需要将水提至地表而不需要其满足水压指标。因此，即便光伏水泵系统的参数配置最好，其机泵效率也难以超过90％。

实用新型内容

为了最大程度地将太阳能转化为电能，提高光伏水泵的有效利用率，尽可能地使系统在较多时间内扬水，达到系统效率的最优化以及出水量最大化的目的，本实用新型提供了一种增大光伏水泵效率使其获得更多出水量的方案即一种高效率光伏水泵系统。本实用新型系统配备有蓄电池组和水压传感器，通过控制器，根据水泵出水口的水压情况，在日照强烈的时候将部分能量储存在蓄电池中，而在日照较弱时蓄电池释放出能量，使光伏水泵系统工作在最高效率状态。

本实用新型所采用的技术方案如下：一种一种高效率光伏水泵系统，主要包括太阳能光伏阵列、电机、DC/AC变换器、水泵，太阳能光伏阵列直接与DC/AC变换器相连，其特征在于：本系统还包括连接在太阳能光伏阵列与DC/AC变换器之间的蓄电池组、充放电控制器，连接在蓄电池组和DC/AC变换器之间的控制器，所述水泵的出水口安装有水压传感器；通过太阳能光伏阵列将太阳能转换为直流电，然后通过DC/AC变换器驱动电机，从而带动水泵打水，控制器通过水压传感器实现对水泵出水口水压的实时监测，并根据水压情况来控制DC/AC变换器和蓄电池组的充放电，从而来提高系统的效率。