CN105839706B - 一种太阳能光伏变功率多泵智能抽水系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种太阳能光伏变功率多泵智能抽水系统及其控制方法。系统包括与光伏扬水逆变器电连接的太阳能电池组件、与对应的光伏水泵电连接的光伏扬水逆变器、设置于下位水池中以测量水位并与控制器之信号输入端信号连接的电子浮球开关、与不同的光伏扬水逆变器之控制端信号连接的控制器，控制器采集太阳能电池组件输出功率以及电子浮球开关水位信号从而控制相应的光伏水泵启停和启动后按额定功率工作或按变频变功率工作，光伏水泵的出水口设置有止回阀并通过止回阀与主上水管道连通目的水池。方法包括数据检测、额定功率工作控制、部分变频变功率工作控制步骤。本发明具有大幅提高光伏抽水系统的利用效率和稳定性、延长设备使用寿命的特点。
Description
技术领域
本发明属于供水自动化技术领域，具体涉及一种能够大幅提高光伏抽水系统的利用效率和稳定性、延长设备使用寿命的太阳能光伏变功率多泵智能抽水系统及其控制方法。
背景技术
在现有能源日趋紧张的情况下，在高原、山区等边远、缺电地区，由于季节性干旱严重，居民生产、生活用水面临较大的困难，目前普遍使用汽油机或柴油机作为动力进行抽水解决缺水问题，但也因此难以避免的增加废气排放，从而造成对对环境的污染，而且在使用汽油机或柴油机抽水灌溉设备时需要人员管理，不仅费时、费力、维修不便，而且后期使用费用较高。
太阳能光伏抽水系统是一种利用太阳能日照能量转化成直流电，并通过光伏扬水逆变器转化为可以直接驱动电机的交流电为光伏水泵提供电源，实现光伏抽水系统工作的装置。由于太阳能光伏抽水系统中，太阳能电池的价格较高，在整个抽水系统成本中所占份额较大，因此，在太阳能电池容量一定的情况下，尽可能提高太阳能电池的使用效率对提高整个装置的性能价格比具有非常重要的经济意义。而在现有的光伏抽水系统应用中，光伏抽水逆变器因为水泵扬程压力因素和出于保护水泵，在日照变化而造成太阳能电池组件输出功率小于水泵的出水功率时，逆变器关断输出，无法抽水，太阳能电池组件输出功率因无法转换利用而损失。
为了延长光伏水泵每天的出水时间和保证抽水系统的正常工作，公知的做法是将光伏抽水系统所配置的太阳能电池组件输出功率为光伏水泵额定功率的2倍。通常光伏抽水系统在太阳能电池组件输出功率小于0.5倍光伏水泵额定功率的时候，光伏扬水逆变器将关断输出，太阳能电池组件发出的电能由于功率不足将不能被利用，而当正午时，太阳能电池组件输出功率超过水泵额定功率的部分由于水泵功率有限，多余的电能也不能够被利用而损失。虽然也有研究采取最大功率跟踪的方法提高太阳能电池组件的功率利用率，不仅系统复杂，而且抽水系统中单泵对太阳能电池组件发电功率的利用效率仍然比较低。
目前采用光伏变频技术和复合泵能进一步提高光伏抽水系统中水泵对太阳能电池组件发电功率的利用效率，通常光伏变频器根据太阳能电池组件输入的功率大小决定光伏变频器所输出的频率。采用这种方式工作时，当太阳能电池组件发电功率低于水泵功率时，水泵处于变频工作状态，能一定程度提高水泵对太阳能电池组件发电功率的利用效率，而当太阳光减弱使太阳能电池组件所供给的功率过低时，此时光伏变频器将停止输出，所拖动的电机停止运转；采用复合泵时，抽水系统根据太阳能电池组件输出功率的大小，有选择的启动水泵，可提高太阳能电池组件的输出功率利用效率，而当太阳能电池组件的功率大于其中一台水泵功率并小于其中任意两台水泵功率时，这时只有一台水泵工作，其余大于这台水泵功率的太阳能电池组件输出功率无法转换而损失。虽然这两种方法能提高光伏抽水系统中水泵对太阳能电池组件发电功率的利用效率，但是光伏抽水系统中水泵对太阳能电池组件发电功率的利用效率仍然比较低，而且设备的启停频繁、处于变频状态时间较长，设备稳定性和寿命较低。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种能够大幅提高光伏抽水系统的利用效率和稳定性、延长设备使用寿命的太阳能光伏变功率多泵智能抽水系统；第二目的在于提供一种实现第一目的控制方法。
本发明的第一目的是这样实现的：包括太阳能电池组件、多个光伏扬水逆变器、控制器、电子浮球开关、下位水池、与光伏扬水逆变器数量对应的多个光伏水泵、止回阀、主上水管道、目的水池，所述太阳能电池组件之输出端分别与不同的光伏扬水逆变器电连接，所述光伏扬水逆变器之交流输出端与对应的光伏水泵电连接，所述电子浮球开关设置于下位水池中以测量水位并与控制器之信号输入端信号连接，所述控制器之通讯端口分别与不同的光伏扬水逆变器之控制端信号连接，所述控制器采集太阳能电池组件的输出功率以及电子浮球开关的水位信号从而控制相应的光伏水泵启停和启动后按额定功率工作或按变频变功率工作，所述光伏水泵的出水口设置有止回阀并通过止回阀与主上水管道连通目的水池。
本发明的第二目的是这样实现的：包括数据检测、额定功率工作控制、部分变频变功率工作控制步骤，具体包括：
A、数据检测：控制器通过光伏扬水逆变器读取太阳能电池组件之输出功率和直接读取电子浮球开关的水位信号；
B、额定功率工作控制：控制器将太阳能电池组件之输出功率和电子浮球开关的水位信号与预设阀值比较，当电子浮球开关的水位信号处于允许阀值且太阳能电池组件之输出功率高于全部光伏水泵的额定功率之和时，控制器通过控制光伏扬水逆变器启动全部的光伏水泵并且按额定功率工作，否则按步骤C执行；
C、部分变频变功率工作控制：控制器将太阳能电池组件之输出功率和电子浮球开关的水位信号与预设阀值比较，当电子浮球开关的水位信号处于允许阀值且太阳能电池组件之输出功率高于部分光伏水泵的额定功率之和时，控制器通过控制光伏扬水逆变器启动对应的光伏水泵，额定功率之和低于太阳能电池组件之输出功率的光伏水泵按额定功率工作，剩余已启动的光伏水泵按变频变功率工作，否则按步骤A执行。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
与多级并联或多级串联抽水系统比较（以3台泵为例）
| 条件 | 原有多级并联或多级串联 | 本发明 |
| 当P≥P1+P2+P3时 | 满频额定功率工作 | 相同 |
| 当P1+P2≤P＜P1+P2+P3时 | P1、P2、P3同步变频工作 | P1、P2按额定功率工作，P3按变频变功率工作 |
| 当P1≤P＜P1+P2时 | P1、P2同步变频工作 | P1满频额定功率工作，P2处于变频变功率工作状态 |
| 当P1＜P时 | P1处于变频变功率工作状态 | 相同 |
本发明通过对太阳能电池组件输出功率的跟踪和下位水池的水位测量，通过控制器尽量使多数光伏水泵处于满频按额定功率工作状态，而只使剩余的一台光伏水泵处于变频变功率工作状态，从而达到大幅提高光伏抽水系统的利用效率和稳定性，并延长设备使用寿命的目的。因此，本发明具有能够大幅提高光伏抽水系统的利用效率和稳定性、延长设备使用寿命的特点。
附图说明
图1为本发明之串联三泵抽水系统原理示意图；
图2为图1之电气原理示意图；
图3为本发明之并联三泵抽水系统原理示意图；
图4为图3之电气原理示意图；
图5为本发明之控制方法流程示意图；
图6为图1之逻辑控制图；
图7为图3之逻辑控制图；
图中：1-太阳能电池组件，2-光伏扬水逆变器，2a-光伏扬水逆变器Ⅰ，2b-光伏扬水逆变器Ⅱ，2c-光伏扬水逆变器Ⅲ，3-控制器，4-电子浮球开关，4a-电子浮球开关Ⅰ，4b-电子浮球开关Ⅱ，4c-电子浮球开关Ⅲ，5-下位水池，5a-下位水池Ⅰ，5b-下位水池Ⅱ，5c-下位水池Ⅲ，6-光伏水泵，6a-光伏水泵Ⅰ，6b-光伏水泵Ⅱ，6c-光伏水泵Ⅲ，7-止回阀，8-主上水管道，9-目的水池，10-汇流装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。
如图1至4所示，本发明的太阳能光伏变功率多泵智能抽水系统包括太阳能电池组件1、多个光伏扬水逆变器2、控制器3、电子浮球开关4、下位水池5、与光伏扬水逆变器2数量对应的多个光伏水泵6、止回阀7、主上水管道8、目的水池9，所述太阳能电池组件1之输出端分别与不同的光伏扬水逆变器2电连接，所述光伏扬水逆变器2之交流输出端与对应的光伏水泵6电连接，所述电子浮球开关4设置于下位水池5中以测量水位并与控制器3之信号输入端信号连接，所述控制器3之通讯端口分别与不同的光伏扬水逆变器2之控制端信号连接，所述控制器3采集太阳能电池组件1的输出功率以及电子浮球开关4的水位信号从而控制相应的光伏水泵6启停和启动后按额定功率工作或按变频变功率工作，所述光伏水泵6的出水口设置有止回阀7并通过止回阀7与主上水管道8连通目的水池9。
所述光伏扬水逆变器2包括光伏扬水逆变器Ⅰ2a、光伏扬水逆变器Ⅱ2b、光伏扬水逆变器Ⅲ2c，所述光伏水泵6包括光伏水泵Ⅰ6a、光伏水泵Ⅱ6b、光伏水泵Ⅲ6c并共同并联设置于下位水池5中，所述光伏扬水逆变器Ⅰ2a之交流输出端与光伏水泵Ⅰ6a电连接，所述光伏扬水逆变器Ⅱ2b之交流输出端与光伏水泵Ⅱ6b电连接，所述光伏扬水逆变器Ⅲ2c之交流输出端与光伏水泵Ⅲ6c电连接，所述光伏水泵Ⅰ6a、光伏水泵Ⅱ6b及光伏水泵Ⅲ6c的出水口分别设置有止回阀7且止回阀7上端接到汇流装置10后通过主上水管道8连通目的水池9。
所述光伏扬水逆变器2包括光伏扬水逆变器Ⅰ2a、光伏扬水逆变器Ⅱ2b、光伏扬水逆变器Ⅲ2c，所述下位水池5包括下位水池Ⅰ5a、下位水池Ⅱ5b、下位水池Ⅲ5c，所述电子浮球开关4包括分别设置于下位水池Ⅰ5a、下位水池Ⅱ5b、下位水池Ⅲ5c中的电子浮球开关Ⅰ4a、电子浮球开关Ⅱ4b、电子浮球开关Ⅲ4c，所述光伏水泵6包括光伏水泵Ⅰ6a、光伏水泵Ⅱ6b、光伏水泵Ⅲ6c并分别串联设置于下位水池Ⅲ5c、下位水池Ⅱ5b、下位水池Ⅰ5a中，所述光伏扬水逆变器Ⅰ2a之交流输出端与光伏水泵Ⅰ6a电连接，所述光伏扬水逆变器Ⅱ2b之交流输出端与光伏水泵Ⅱ6b电连接，所述光伏扬水逆变器Ⅲ2c之交流输出端与光伏水泵Ⅲ6c电连接，所述光伏水泵Ⅲ6c、光伏水泵Ⅱ6b及光伏水泵Ⅰ6a的出水口分别设置有止回阀7且通过止回阀7与主上水管道8分别连通下位水池Ⅱ5b、下位水池Ⅰ5a及目的水池9。
所述的串联光伏水泵在各级下位水池中各设置至少2台且各自分别与对应的光伏扬水逆变器电连接。
所述多个光伏水泵6间功率相同或存在1/2~1/10的功率差。
本发明的太阳能光伏变功率多泵智能抽水系统还包括蓄电池组，所述蓄电池组之输入端通过控制器3与太阳能电池组件1电连接，所述蓄电池组之输出端通过控制器3与光伏水泵6电连接。
本发明的太阳能光伏变功率多泵智能抽水系统还包括直流卸荷器，所述直流卸荷器与太阳能电池组件1并联，所述直流卸荷器之控制端与控制器3之卸荷端电连接。
所述控制器3和电子浮球开关4分别设置有无线通讯单元，所述控制器3和电子浮球开关4通过各自无线通讯单元进行无线通讯连接。
所述控制器3和/或电子浮球开关4之无线通讯单元通过无线连接与上位机上传运行数据以及接收下发的操作指令。
所述无线通讯单元为GPRS、3G、4G、5G、WiFi、WiMax或zigbee无线通讯单元。
所述太阳能电池组件1之太阳能电池板上部设置单晶硅电池、多晶硅电池或非晶硅薄膜电池。
如图5至7所示，本发明的太阳能光伏变功率多泵智能抽水系统的控制方法，包括数据检测、额定功率工作控制、部分变频变功率工作控制步骤，具体包括：
A、数据检测：控制器3通过光伏扬水逆变器2读取太阳能电池组件1之输出功率和直接读取电子浮球开关4的水位信号；
B、额定功率工作控制：控制器3将太阳能电池组件1之输出功率和电子浮球开关4的水位信号与预设阀值比较，当电子浮球开关4的水位信号处于允许阀值且太阳能电池组件1之输出功率高于全部光伏水泵6的额定功率之和时，控制器3通过控制光伏扬水逆变器2启动全部的光伏水泵6并且按额定功率工作，否则按步骤C执行；
C、部分变频变功率工作控制：控制器3将太阳能电池组件1之输出功率和电子浮球开关4的水位信号与预设阀值比较，当电子浮球开关4的水位信号处于允许阀值且太阳能电池组件1之输出功率高于部分光伏水泵6的额定功率之和时，控制器3通过控制光伏扬水逆变器2启动对应的光伏水泵6，额定功率之和低于太阳能电池组件1之输出功率的光伏水泵6按额定功率工作，剩余已启动的光伏水泵6按变频变功率工作，否则按步骤A执行。
所述步骤B中，所述光伏水泵6包括光伏水泵Ⅰ6a、光伏水泵Ⅱ6b、光伏水泵Ⅲ6c，所述光伏水泵Ⅰ6a的额定功率为P1、光伏水泵Ⅱ6b的额定功率为P2、光伏水泵Ⅲ6c的额定功率为P3，所述太阳能电池组件1之输出功率为P，当电子浮球开关4的水位信号处于允许阀值且P≥P1+P2+P3时，光伏水泵Ⅰ6a、光伏水泵Ⅱ6b和光伏水泵Ⅲ6c均启动并按额定功率工作。
所述步骤C中，电子浮球开关4的水位信号处于允许阀值且当P1+P2≤P＜P1+P2+P3时，P1、P2按额定功率工作，P3按变频变功率工作；当P1≤P＜P1+P2时，仅启动P1和P2且P1按额定功率工作，P2按变频变功率工作；当P1＜P时，仅启动P1且按变频变功率工作。
所述步骤B和/或C中的光伏水泵6间功率相同或存在1/2~1/10的功率差。
本发明的太阳能光伏变功率多泵智能抽水系统的控制方法还包括蓄电池充放电步骤，所述蓄电池充放电步骤包括当电子浮球开关4的水位信号大于或小于允许阀值或太阳能电池组件1之输出功率高于全部或部分光伏水泵6的额定功率之和，已启动的全部光伏水泵6的额定功率小于太阳能电池组件1之输出功率时对蓄电池组进行充电的充电步骤；所述蓄电池充放电步骤包括当电子浮球开关4的水位信号处于允许阀值且太阳能电池组件1之输出功率小于全部或部分光伏水泵6的额定功率之和时，蓄电池组通过控制器3对已启动且变频变功率的光伏水泵6进行补充供电的防电步骤。
本发明工作原理：
本发明的三泵并联智能抽水系统按以下技术方案实施：
如图1所示，太阳能电池组件1将太阳能转化为直流电能，分别输出给光伏扬水逆变器Ⅰ2a、光伏扬水逆变器Ⅱ2b、光伏扬水逆变器Ⅲ2c，光伏扬水逆变器Ⅰ2a将直流电转化为交流电后供给光伏水泵Ⅰ6a，光伏扬水逆变器Ⅱ2b将直流电转化为交流电后供给光伏水泵Ⅱ6b，光伏扬水逆变器Ⅲ2c将直流电转化为交流电后供给光伏水泵Ⅲ6c，控制器3根据太阳能电池组件1的输出功率大小以及下位水池5中的电子浮球开关4的水位情况，控制应该启动那一台或那几台光伏水泵工作实现抽水，并控制那台或那几台光伏水泵按额定功率工作、那台水泵按变频变功率工作，光伏水泵Ⅰ6a、光伏水泵Ⅱ6b和光伏水泵Ⅲ6c的上端出水口分别接一个单向出水的止回阀7，三个止回阀7的上端接到汇流装置10，将各水泵抽出来的水通过主上水管道8流到目的水池9。
如图2所示，太阳能电池组件1的正极输出端PV+分别连接到光伏扬水逆变器Ⅰ2a、光伏扬水逆变器Ⅱ2b和光伏扬水逆变器Ⅲ2c的正极输入端PV+，太阳能电池组件1的负极输出端PV-分别连接到光伏扬水逆变器Ⅰ2a、光伏扬水逆变器Ⅱ2b和光伏扬水逆变器Ⅲ2c的负极输入端PV-，光伏扬水逆变器Ⅰ2a的交流输出端U2、V2和W2分别与光伏水泵Ⅰ6a电连接，光伏扬水逆变器Ⅱ2b的交流输出端U3、V3和W3分别与光伏水泵Ⅱ6b电连接，光伏扬水逆变器Ⅲ2c的交流输出端U4、V4和W4分别与光伏水泵Ⅲ6c电连接，光伏扬水逆变器Ⅰ2a的A2端、光伏扬水逆变器Ⅱ2b的A3端和光伏扬水逆变器Ⅲ2c的A4端相连后与控制器3的A5端连接，光伏扬水逆变器Ⅰ2a的B2端、光伏扬水逆变器Ⅱ2b的B3端和光伏扬水逆变器Ⅲ2c的B4端相连后与控制器3的B5端连接，电子浮球开关4的两极分别连接到控制器3的SW+和SW-端。
当光伏水泵Ⅰ6a的额定功率为P1，光伏水泵Ⅱ6b的额定功率为P2，光伏水泵Ⅲ2c的额定功率为P3，太阳能电池组件1的输出功率为P，则以太阳能电池组件1的输出功率P 以及下位水池5中的电子浮球开关4的水位情况为判定依据，控制器3将控制启动不同的光伏水泵工作，假设水池水位达到要求：
当P≥P1+P2+P3时，三台水泵都满频额定功率工作；
当P1+P2≤P＜P1+P2+P3时，P1、P2满频额定功率工作，P3处于变频变功率工作状态；
当P1≤P＜P1+P2时，P1满频额定功率工作，P2处于变频变功率工作状态；
当P1＜P时，P1处于变频变功率工作状态。
本发明的三级泵串联智能抽水系统按以下技术方案实施：
如图3所示，太阳能电池组件1将太阳能转化为直流电能，输出给光伏扬水逆变器Ⅰ2a、光伏扬水逆变器Ⅱ2b、光伏扬水逆变器Ⅲ2c，光伏扬水逆变器Ⅰ2a将直流电转化为交流电后供给光伏水泵Ⅰ6a，光伏扬水逆变器Ⅱ2b将直流电转化为交流电后供给光伏水泵Ⅱ6b，光伏扬水逆变器Ⅲ2c将直流电转化为交流电后供给光伏水泵Ⅲ6c，控制器3根据太阳能电池组件1的输出功率大小以及下位水池5c、5b和5a中的电子浮球开关4c、4b和4a的水位情况，控制应该启动那一台或那几台光伏水泵工作实现抽水，并控制那台或那几台光伏水泵按额定功率工作、那台水泵按变频变功率工作，光伏水泵Ⅰ6a、光伏水泵Ⅱ6b和光伏水泵三Ⅲ6c的上端出水口分别接一个单向出水的止回阀7，止回阀7出口通过上水管道8将所抽的水导流到其上一级水池，最后流到目的水池9。
如图4所示，太阳能电池组件1的正极输出端PV+分别连接到光伏扬水逆变器变器Ⅰ2a、光伏扬水逆变器Ⅱ2b和光伏扬水逆变器Ⅲ2c的正极输入端PV+，太阳能电池组件1的负极输出端PV-分别连接到光伏扬水逆变器变器Ⅰ2a、光伏扬水逆变器Ⅱ2b和光伏扬水逆变器Ⅲ2c的负极输入端PV-，光伏扬水逆变器Ⅰ2a的交流输出端U2、V2和W2分别与光伏水泵Ⅰ6a电连接，光伏扬水逆变器Ⅱ2b的交流输出端U3、V3和W3分别与光伏水泵Ⅱ6b电连接，光伏扬水逆变器Ⅲ2c的交流输出端U4、V4和W4分别与光伏水泵Ⅲ6c电连接，光伏扬水逆变器Ⅰ2a的A2端、光伏扬水逆变器Ⅱ2b的A3端和光伏扬水逆变器Ⅲ2c的A4端相连后与控制器3的A5端连接，光伏扬水逆变器Ⅰ2a的B2端、光伏扬水逆变器Ⅱ2b的B3端和光伏扬水逆变器Ⅲ2c的B4端相连后与控制器3的B5端连接，电子浮球开关Ⅰ4a的两极分别连接到控制器3的SW6+和SW6-端，电子浮球开关Ⅱ4b的两极分别连接到控制器3的SW7+和SW7-端，电子浮球开关Ⅲ4c的两极分别连接到控制器3的SW8+和SW8-端。
当光伏水泵Ⅰ6a的额定功率为P1，光伏水泵Ⅱ6b的额定功率为P2，光伏水泵Ⅲ2c的额定功率为P3，太阳能电池组件1的输出功率为P，则以太阳能电池组件1的输出功率P以及下位水池5a、5b、5c中的电子浮球开关4a、4b及4c的水位情况为判定依据，控制器3将控制启动不同的光伏水泵工作，假设水池水位都达到要求：
当P≥P1+P2+P3时，三台水泵都满频额定功率工作；
当P1+P2≤P＜P1+P2+P3时，P1、P2满频额定功率工作，P3处于变频变功率工作状态；
当P1≤P＜P1+P2时，P1满频额定功率工作，P2处于变频变功率工作状态；
当P1＜P时，P1处于变频变功率工作状态。
本发明进一步增加蓄电池组，通过控制器在光伏水泵不工作或工作总功率小于太阳能电池组件输出功率时对蓄电池组充电，而在太阳能电池组件输出功率小于已启动的光伏水泵总功率或夜晚、阴雨天需要紧急供水时，通过蓄电池组直接驱动光伏水泵或补充变频变功率的光伏水泵为按额定功率工作，从而进一步提高光伏抽水系统的利用效率和可靠性。更进一步设置与控制器之卸荷端电连接直流卸荷器并与太阳能电池组件并联，能够在太阳能电池组件的输出功率大于光伏水泵总功率及蓄电池组功率时，卸载剩余的电荷，从而提高对太阳能电池组件和蓄电池组的可靠性和使用寿命。
实施例1
如图1、2及5、6所示，使用本发明的并联3泵抽水系统，光伏水泵Ⅰ的额定功率P1为2Kw，光伏水泵Ⅱ的额定功率P2为4Kw，光伏水泵Ⅲ的额定功率P3为6Kw，太阳能电池组件1的最大输出功率P为13Kw，则太阳能光伏变功率多泵智能抽水系统的控制方法如下：
S100：控制器3通过光伏扬水逆变器2读取太阳能电池组件1之输出功率P为11Kw和读取电子浮球开关4的水位信号为低于预设阀值；
S200：控制器3将太阳能电池组件1之输出功率11Kw和电子浮球开关4的水位信号与预设阀值比较，即：11＜2+4+6，则按步骤S300执行；
S300：控制器3将太阳能电池组件1之输出功率和电子浮球开关4的水位信号与预设阀值比较，即：4+6≤11＜2+4+6，且电子浮球开关4的水位信号为低于预设阀值，则控制器3通过控制光伏扬水逆变器2启动全部的光伏水泵Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ且光伏水泵Ⅱ和Ⅲ按额定功率工作，光伏水泵Ⅰ按变频变功率工作。
这样通过合理选择3台水泵的启动状态、工作状态，可大幅拓宽太阳板方阵输出功率的利用范围。
实施例2
如图5、6所示，使用本发明的并联5泵抽水系统，光伏水泵Ⅰ的额定功率P1为1Kw，光伏水泵Ⅱ的额定功率P2为2Kw，光伏水泵Ⅲ的额定功率P3为4Kw，光伏水泵Ⅳ的额定功率P4为6Kw，光伏水泵Ⅴ的额定功率P5为8Kw，太阳能电池组件1的最大输出功率P为23Kw，则太阳能光伏变功率多泵智能抽水系统的控制方法如下：
S100：控制器3通过光伏扬水逆变器2读取太阳能电池组件1之输出功率P为23Kw和读取电子浮球开关4的水位信号为低于预设阀值；
S200：控制器3将太阳能电池组件1之输出功率23Kw和电子浮球开关4的水位信号与预设阀值比较，即：23≥1+2+4+6+8，且电子浮球开关4的水位信号为低于预设阀值，则控制器3通过控制光伏扬水逆变器2启动全部的光伏水泵Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ且全部按各自的额定功率工作，剩余的太阳能电池组件1的输出功率经控制器3对蓄电池组充电；
S300：控制器3将太阳能电池组件1之输出功率和电子浮球开关4的水位信号与预设阀值比较，即：23≥1+2+4+6+8，则按步骤S100执行。
这样通过合理选择5台水泵的启动状态、工作状态，可大幅拓宽太阳板方阵输出功率的利用范围。
实施例3
如图3、4及5、7所示，使用本发明的串联3级单泵抽水系统，光伏水泵Ⅰ的额定功率P1为3.5Kw，光伏水泵Ⅱ的额定功率P2为4Kw，光伏水泵Ⅲ的额定功率P3为4.5Kw，太阳能电池组件1的最大输出功率P为13Kw，则太阳能光伏变功率多泵智能抽水系统的控制方法如下：
S100：控制器3通过光伏扬水逆变器2读取太阳能电池组件1之输出功率P为9Kw和读取电子浮球开关4c、4b、4a的水位信号均为低于最高预设阀值和高于最低预设阀值；
S200：控制器3将太阳能电池组件1之输出功率9Kw和电子浮球开关4c、4b、4a的水位信号与预设阀值比较，即：9=3.5+4+4.5，且电子浮球开关4c、4b、4a的水位信号均为处于最高和最低预设阀值之间，则控制器3通过控制光伏扬水逆变器2启动全部的光伏水泵Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ且全部均按各自的额定功率工作；
S210：当下位水池Ⅰ和/或Ⅱ中的电子浮球开关4a、4b的水位信号高于最高预设阀值时，停止对应的光伏水泵Ⅱ和/或Ⅲ工作，并将剩余太阳能电池组件1的输出功率经控制器3对蓄电池组充电；
S220：当下位水池Ⅰ和/或Ⅱ中的电子浮球开关4a、4b的水位信号低于最高预设阀值的60%~80%时，控制器3将步骤S210中已停止的对应光伏水泵Ⅱ和/或Ⅲ启动且均按各自的额定功率工作，并停止蓄电池组充电；
S230：当下位水池Ⅱ和/或Ⅲ中的电子浮球开关4b、4c的水位信号低于最低预设阀值时，停止对应的光伏水泵Ⅱ、Ⅲ工作，并将剩余太阳能电池组件1的输出功率经控制器3对蓄电池组充电；
S240：当下位水池Ⅱ和/或Ⅲ中的电子浮球开关4b、4c的水位信号高于最低预设阀值的120%~150%时，控制器3将步骤S230中已停止的对应光伏水泵Ⅱ、Ⅲ启动且均按各自的额定功率工作，并停止蓄电池组充电；
S300：控制器3将太阳能电池组件1之输出功率和电子浮球开关4的水位信号与预设阀值比较，即：9=3.5+4+4.5，则按步骤S100执行。
这样通过合理选择串联3级单台水泵的启动状态、工作状态，可大幅拓宽太阳板方阵输出功率的利用范围。
实施例4
如5、7所示，使用本发明的串联3级双泵抽水系统，第3级的光伏水泵Ⅰ的额定功率P1为5Kw，光伏水泵Ⅰ’的额定功率P1’为8Kw；第2级的光伏水泵Ⅱ和Ⅱ’的额定功率P2、P2’均为6.5Kw；第1级的光伏水泵Ⅲ的额定功率P3为4Kw，光伏水泵Ⅲ’的额定功率P3’为9Kw；太阳能电池组件1的最大输出功率P为42Kw，则太阳能光伏变功率多泵智能抽水系统的控制方法如下：
S100：控制器3通过光伏扬水逆变器2读取太阳能电池组件1之输出功率P为35Kw和读取电子浮球开关4c、4b、4a的水位信号均为低于最高预设阀值和高于最低预设阀值；
S200：控制器3将太阳能电池组件1之输出功率32Kw和电子浮球开关4c、4b、4a的水位信号与预设阀值比较，即：32＜8+5+6.5+6.5+9+4，则按步骤S300执行；
S300：控制器3将太阳能电池组件1之输出功率32Kw和电子浮球开关4c、4b、4a的水位信号与预设阀值比较，即：8+6.5+6.5+9≤32＜8+6.5+6.5+9+4，且电子浮球开关4c、4b、4a的水位信号均为处于最高和最低预设阀值之间，则控制器3通过控制光伏扬水逆变器2启动光伏水泵Ⅰ’、Ⅱ、Ⅱ’、Ⅲ、Ⅲ’，且光伏水泵Ⅰ’、Ⅱ、Ⅱ’和Ⅲ’均按额定功率工作，剩余已启动的光伏水泵Ⅲ按变频变功率工作；
S310：当下位水池Ⅰ中的电子浮球开关4a的水位信号高于最高预设阀值时，控制器3将光伏水泵Ⅱ或Ⅱ’降为按变频变功率工作，同时启动光伏水泵Ⅰ并按额定功率工作；
S320：当下位水池Ⅰ中的电子浮球开关4a的水位信号低于最高预设阀值的60%~80%时，控制器3将步骤S310中降为按变频变功率工作的对应光伏水泵Ⅱ或Ⅱ’转为按额定功率工作，同时停止光伏水泵Ⅰ；
S330：当下位水池Ⅱ中的电子浮球开关4b的水位信号低于最低预设阀值时，控制器3将对应的按额定功率工作的光伏水泵Ⅱ或Ⅱ’降为按变频变功率工作，同时将对应的变频变功率工作的光伏水泵Ⅲ转为按额定功率工作；当下位水池Ⅲ中的电子浮球开关4c的水位信号低于最低预设阀值时，控制器3将对应的按额定功率工作的光伏水泵Ⅲ’停止将并将光伏水泵Ⅲ转为按额定功率工作，或者停止光伏水泵Ⅲ并将光伏水泵Ⅲ’转为按变频变功率工作；
S340：当下位水池Ⅱ和/或Ⅲ中的电子浮球开关4b、4c的水位信号高于最低预设阀值的120%~150%时，控制器3将步骤S320中降为按变频变功率工作的对应光伏水泵Ⅱ或Ⅱ’、Ⅲ’转变为按额定功率工作，同时将按额定功率工作的对应光伏水泵Ⅱ或Ⅱ’、Ⅲ转为按变频变功率工作；
这样通过合理选择串联3级双泵的启动状态、工作状态，可大幅拓宽太阳板方阵输出功率的利用范围。
Claims (6)
1.一种太阳能光伏变功率多泵智能抽水系统，其特征在于包括太阳能电池组件（1）、光伏扬水逆变器Ⅰ（2a）、光伏扬水逆变器II（2b）、光伏扬水逆变器III（2c）、控制器（3）、电子浮球开关（4）、下位水池（5）、光伏水泵Ⅰ（6a）、光伏水泵II（6b）、光伏水泵III（6c）、止回阀（7）、主上水管道（8）、目的水池（9），光伏水泵Ⅰ（6a）、光伏水泵II（6b）、光伏水泵III（6c）的功率相同或相互存在1/2~1/10的功率差；所述太阳能电池组件（1）的输出端分别与光伏扬水逆变器Ⅰ（2a）、光伏扬水逆变器II（2b）、光伏扬水逆变器III（2c）电连接，光伏扬水逆变器Ⅰ（2a）、光伏扬水逆变器II（2b）、光伏扬水逆变器III（2c）的交流输出端与光伏水泵Ⅰ（6a）、光伏水泵II（6b）、光伏水泵III（6c）对应电连接并联设置于下位水池（5）中，所述电子浮球开关（4）设置于下位水池（5）中以测量水位并与控制器（3）之信号输入端信号连接，所述控制器（3）的通讯端口分别与光伏扬水逆变器Ⅰ（2a）、光伏扬水逆变器II（2b）、光伏扬水逆变器III（2c）的控制端信号连接，所述控制器（3）采集太阳能电池组件（1）的输出功率以及电子浮球开关（4）的水位信号，光伏水泵Ⅰ（6a）、光伏水泵II（6b）、光伏水泵III（6c）的额定功率分别为P1、P2、P3，太阳能电池组件（1）的输出功率为P，电子浮球开关（4）的水位信号处于允许阀值：
当P≥P1+P2+P3时，光伏水泵Ⅰ（6a）、光伏水泵II（6b）和光伏水泵III（6c）均启动并按额定功率工作；
当P1+P2≤P＜P1+P2+P3时，P1、P2按额定功率工作，P3按变频变功率工作；
当P1≤P＜P1+P2时，仅启动P1和P2且P1按额定功率工作，P2按变频变功率工作；
当P1＜P时，仅启动P1且按变频变功率工作；
光伏水泵Ⅰ（6a）、光伏水泵II（6b）和光伏水泵III（6c）的出水口设置止回阀（7）并通过止回阀（7）与主上水管道（8）连通目的水池（9）。
2.根据权利要求1所述太阳能光伏变功率多泵智能抽水系统，其特征在于所述下位水池（5）包括下位水池Ⅰ（5a）、下位水池II（5b）、下位水池III（5c），所述电子浮球开关（4）包括分别设置于下位水池Ⅰ（5a）、下位水池II（5b）、下位水池III（5c）中的电子浮球开关Ⅰ（4a）、电子浮球开关II（4b）、电子浮球开关III（4c），光伏水泵Ⅰ（6a）、光伏水泵II（6b）、光伏水泵III（6c）分别串联设置于下位水池III（5c）、下位水池II（5b）、下位水池Ⅰ（5a）中，光伏扬水逆变器Ⅰ（2a）的交流输出端与光伏水泵Ⅰ（6a）电连接，光伏扬水逆变器II（2b）的交流输出端与光伏水泵II（6b）电连接，光伏扬水逆变器III（2c）的交流输出端与光伏水泵III（6c）电连接，光伏水泵III（6c）、光伏水泵II（6b）及光伏水泵Ⅰ（6a）的出水口分别设置有止回阀（7）且通过止回阀（7）与主上水管道（8）分别连通下位水池II（5b）、下位水池Ⅰ（5a）及目的水池（9）。
3.根据权利要求1或2所述太阳能光伏变功率多泵智能抽水系统，其特征在于还包括蓄电池组，所述蓄电池组之输入端通过控制器（3）与太阳能电池组件（1）电连接，所述蓄电池组之输出端通过控制器（3）与光伏水泵I（6a）、光伏水泵II（6b）、光伏水泵III（6c）电连接。
4.根据权利要求1或2所述太阳能光伏变功率多泵智能抽水系统，其特征在于所述控制器（3）和电子浮球开关（4）分别设置有无线通讯单元，所述控制器（3）和电子浮球开关（4）通过各自无线通讯单元进行无线通讯连接。
5.一种基于权利要求1或2所述太阳能光伏变功率多泵智能抽水系统的控制方法，其特征在于包括数据检测、额定功率工作控制、部分变频变功率工作控制步骤，具体包括：
A、数据检测：控制器（3）通过光伏扬水逆变器Ⅰ（2a）、光伏扬水逆变器II（2b）、光伏扬水逆变器III（2c）读取太阳能电池组件（1）的输出功率和直接读取电子浮球开关（4）的水位信号；
B、额定功率工作控制：控制器（3）将太阳能电池组件（1）之输出功率和电子浮球开关（4）的水位信号与预设阀值比较，当电子浮球开关（4）的水位信号处于允许阀值且P≥P1+P2+P3时，控制器（3）通过控制光伏扬水逆变器Ⅰ（2a）、光伏扬水逆变器II（2b）、光伏扬水逆变器III（2c）启动光伏水泵Ⅰ（6a）、光伏水泵II（6b）和光伏水泵III（6c）均启动并按额定功率工作，否则按步骤C执行；
C、部分变频变功率工作控制：控制器（3）将太阳能电池组件（1）的输出功率和电子浮球开关（4）的水位信号与预设阀值比较，当电子浮球开关（4）的水位信号处于允许阀值且：
当P1+P2≤P＜P1+P2+P3时，P1、P2按额定功率工作，P3按变频变功率工作；
当P1≤P＜P1+P2时，仅启动P1和P2且P1按额定功率工作，P2按变频变功率工作；
当P1＜P时，仅启动P1且按变频变功率工作；
否则按步骤A执行。
6.根据权利要求5所述控制方法，其特征在于还包括蓄电池充放电步骤，所述蓄电池充放电步骤包括当电子浮球开关（4）的水位信号大于或小于允许阀值或太阳能电池组件（1）的输出功率高于光伏水泵Ⅰ（6a）、光伏水泵II（6b）、光伏水泵III（6c）的全部或部分额定功率之和，已启动光伏水泵Ⅰ（6a）、光伏水泵II（6b）、光伏水泵III（6c）的额定功率之和小于太阳能电池组件（1）输出功率时对蓄电池组进行充电的充电步骤；所述蓄电池充放电步骤包括当电子浮球开关（4）的水位信号处于允许阀值且太阳能电池组件（1）的输出功率小于光伏水泵Ⅰ（6a）、光伏水泵II（6b）、光伏水泵III（6c）的全部或部分额定功率之和，蓄电池组通过控制器（3）对已启动且变频变功率的光伏水泵Ⅰ（6a）、光伏水泵II（6b）、光伏水泵III（6c）进行补充供电的放电步骤。
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