[实用新型]一种光伏水泵系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种无蓄电池，宽电压范围输入的100W光伏水泵系统。

背景技术

光伏水泵亦称太阳能水泵，工作原理是通过对光伏电池阵列发出的电力通过控制器的变换，驱动电机带动高效水泵，将水从地表深处提至地面供农田灌溉或人畜饮用的系统。它特别适用于解决干旱少雨且缺电、无电地区的人畜饮用水和农作物的灌溉用水，在当今节能减排，治理荒漠化等大背景下具有广阔的应用前景。

太阳能电池是本系统的重要组成部分，太阳能电池既非恒压源、也非恒流源，也不能给负载提供任意大的功率，是一种非线性直流电源。其输出电流在大部分工作电源范围内近似恒定，在接近开路时电流下降很快，所以太阳电池阵列工作点也随之飘忽不定。系统工作点不能很好稳定在光伏阵列的最大输出功率点，导致系统效率较低。

在中小功率光伏水泵系统中，如户用光伏水泵系统，其太阳电池阵列电压等级一般都比较低，为了适配电压等级高的水泵驱动电机，通常先对太阳电池阵列电压进行DC/AC逆变变换，然后通过工频变压器升压后驱动电机，带动光伏水泵提水，但是这种系统结构，由于需使用工频变压器，控制器体积较大，价格也十分昂贵，不利于推广。

发明内容

本实用新型针对现有技术存在的问题，提供了一种光伏水泵系统，能有效降低系统成本，最大的效率利用太阳能资源，优化系统结构，增强系统的稳定性和可靠性。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种光伏水泵系统，包括光伏组件、电机和水泵，其特征在于还包括检测保护电路、DC/AC逆变电路，所述的光伏组件依次与检测保护电路和DC/AC逆变电路相接，所述的DC/AC逆变电路连接电机，电机连接水泵，所述的检测保护电路包括电压检测电路、电流检测电路和水位检测电路，所述的检测保护电路与主控制器连接，该主控制器又与DC/AC逆变电路相接。

所述的光伏组件与DC/AC逆变电路之间还设置DC/DC高频变换电路。

针对现有光伏水泵成本较高，利用效率偏低，结构过于复杂的缺陷，本实用新型设计了一种基于德州公司开发的16位总线的带flash的低功耗MSP430F149主控芯片，通过电流检测电路和电压检测电路采用MPPT算法控制，实现了对太阳能电池组和电机的稳定、快速控制。

本实用新型通过以下技术方案实现：

MPPT算法：最直接实现MPPT方法是通过检测日照，根据日照变化来实现，但需要高性能传感器，受到成本制约；本系统采用普遍的扰动观察法，周期性地增加和减小太阳能电池两端的电压，使系统最终工作在最大功率点。具体实现方法：通过对太阳电池当前输出电压电流检测，算出当前阵列输出功率，再与存储的前一次阵列功率相比较，舍小存大，并相应的改变CVT的给定值，从而改变输出频率，使太阳电池动态地工作在最大功率点上。

光伏逆变器设计：在中小功率光伏水泵系统中，如户用光伏水泵系统，其太阳电池阵列电压等级一般都比较低，为了适配电压等级高的水泵驱动电机，我们将先对太阳电池阵列电压进行DC/DC高频直流升压变换，然后再进行DC/AC逆变，通过两级变换输出高压来驱动电机，带动光伏水泵提水。这种系统结构，采用DC/DC高频变换，变压器体积大大减小，从而使装置体积减小，而且两级变换器可集于一个整体，使得装置结构紧凑。

由于高频直流变换受容量限制，在太阳电池电压等级较高的大功率场合下，省去DC/DC变换环节，直接进行DC/AC变换，结合MPPT控制策略来控制电机运行。

本系统采用的是无蓄电池，宽电压输入范围的开关电源设计。另外改进了控制器的结构，增加了电压检测、电流检测和水位检测电路，很好的保护电机主要优点在于：

(1)DC/DC高频直流升压变换，然后再进行DC/AC逆变，装置简单，体积大大减小；

(2)MPPT算法最大效率的利用太阳能，更好的控制电机水泵与太阳能电池组；

(3)检测保护电路完善，系统性能大大增强。

附图说明

图1为本实用新型的系统原理框图。

图2为电流、电压检测电路图。

图3为水位检测电路图。

图4为水位检测的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。