CN106593842A - 水泵驱动方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水泵驱动系统技术领域，公开了一种水泵驱动方法及装置。该水泵驱动方法应用于水泵驱动系统，其包括：检测水泵驱动器的供电电源的电源类型；其中，电源类型包括：光伏电池电源、市电电源；获取与检测到的水泵驱动器的供电电源的电源类型对应的功率调节算法；以获取的功率调节算法调节水泵驱动器的驱动功率。本发明实施方式还提供了一种水泵驱动装置。采用本发明实施方式能够提高电能利用效率以及水泵的工作效率，有利于节约电能。

Description

水泵驱动方法及装置

技术领域

本发明涉及水泵驱动系统技术领域，特别涉及一种水泵驱动方法及装置。

背景技术

在偏远地区，从深水井抽水是解决民用饮水、浇灌的一个普遍方法。在这些地区，常常出现供电电网不稳或者缺少供电电网的情况，但是这些地区的太阳能资源比较丰富，因此在供电电网不稳或者没有供电电网情况下，利用太阳能光伏发电进行水井抽水是非常好的选择。

发明人在实现本发明的过程中发现现有技术至少存在以下问题：现有的水泵按照供电方式一般分为：市电供电水泵和光伏供电水泵，而在上述偏远地区，为了尽量满足生产、生活需要，水泵需要支持光伏电池供电和市电供电，然而现有的水泵在采用两种供电方式进行供电时，存在工作效率低、电能利用不足的情况。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种水泵驱动方法及装置，能够提高电能利用效率以及水泵的工作效率，有利于节约电能。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种水泵驱动方法，应用于水泵驱动系统，水泵驱动方法包括：检测水泵驱动器的供电电源的电源类型；其中，所述电源类型包括：光伏电池电源、市电电源；获取与检测到的所述水泵驱动器的供电电源的电源类型对应的功率调节算法；以获取的所述功率调节算法调节所述水泵驱动器的驱动功率。

本发明的实施方式还提供了一种水泵驱动装置，包括：第一获取模块，用于检测水泵驱动器的供电电源的电源类型；其中，所述电源类型包括：光伏电池电源、市电电源；第二获取模块，用于获取与检测到的所述水泵驱动器的供电电源的电源类型对应的功率调节算法；调节模块，用于以所述功率调节算法调节所述水泵驱动器的驱动功率。

本发明实施方式相对于现有技术而言，通过检测水泵驱动器的供电电源的电源类型，并获取与检测到的水泵驱动器的供电电源的电源类型对应的功率调节算法，以该功率调节算法调节水泵驱动器的驱动功率。由于可以采用与水泵驱动器的供电电源的电源类型相适应的功率调节算法调节水泵驱动器的功率，所以可以提高电能的利用效率以及水泵的工作效率，有利于节约电能。

另外，当所述电源类型为光伏电池电源时，所述以所述功率调节算法调节所述水泵驱动器的驱动功率具体包括：以最大功率点跟踪算法调节所述水泵驱动器的驱动功率，从而可以控制水泵按照光伏电池最大输出功率输出，有利于提高光伏电池电能的利用效率。

另外，当所述电源类型为市电电源时，所述以所述功率调节算法调节所述水泵驱动器的驱动功率具体包括，以有源功率因数校正算法调节所述水泵驱动器的驱动功率，从而可以抑制电网谐波，提高输入电网质量。

另外，在所述以获取的所述功率调节算法调节所述水泵驱动器的驱动功率之后，还包括：以无位置传感器矢量算法调节所述水泵的驱动功率。

另外，所述检测水泵驱动器的供电电源的电源类型，具体包括：若所述水泵驱动器的供电电源包括所述光伏电池电源且所述光伏电池电源的最大输出功率大于预设阈值，则确定所述光伏电池电源为所述水泵驱动器的供电电源；若所述水泵驱动器的供电电源包括所述光伏电池电源和市电电源，且所述光伏电池电源的最大输出功率小于或者等于所述预设阈值，则确定所述市电电源为所述水泵驱动器的供电电源。本实施方式能够在基本满足用水需求的前提下，优先采用光伏电池供电，有利于解决整体市电供电紧缺问题。

另外，所述水泵驱动系统包括：控制单元、供电电源切换装置以及水泵驱动器；所述供电电源切换装置和所述水泵驱动器均连接于所述控制单元；所述供电电源切换装置包括均受控于所述控制单元的第一开关K1、第二开关K2以及第三开关K3；所述第一开关K1用于打开或者关闭所述光伏电池电源，所述第二开关K2用于打开或者关闭所述市电电源，所述第三开关K3用于将所述水泵驱动器的供电电源切换至所述光伏电池电源后者所述市电电源；在确定所述光伏电池电源为所述水泵驱动器的供电电源或者在确定所述市电电源为所述水泵驱动器的供电电源之后，还包括：当所述控制单元判定出需要将所述水泵驱动器的供电电源切换至确定的供电电源时，所述控制单元先控制所述供电电源切换装置断开所述确定的供电电源，并在控制所述供电电源切换装置将所述水泵驱动器的供电电源切换至所述确定的供电电源时，打开断开的所述确定的供电电源。本实施方式不仅能够自动切换供电电源，而且在切换供电电源时，能够对水泵驱动器起到保护作用，防止切换操作不当导致的水泵损坏。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式水泵驱动系统的结构示意图；

图2是根据本发明第一实施方式水泵驱动方法的流程图；

图3是根据本发明第二实施方式水泵驱动方法的流程图；

图4是根据本发明第二实施方式的供电电源切换装置的结构示意图；

图5是根据本发明第三实施方式水泵驱动装置的结构示意图；

图6是根据本发明第四实施方式水泵驱动装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种水泵驱动方法。其应用于如图1所示的水泵驱动系统。该水泵驱动系统包括：供电单元101、控制单元102以及用于驱动水泵104的水泵驱动器103。其中，水泵驱动器103包括连接于控制单元102的BOOST电路1031和逆变电路1032。本实施方式中，供电单元101可以接入的电源类型包括：光伏电池电源、市电电源或者光伏电池电源和市电电源同时接入。其中，控制单元102连接于供电单元101，控制单元能够获取接入至供电单元101的电源类型，并且在供电单元101的接入电源包括光伏电池电源时，获取光伏电池电源的最大输出功率。

如图2所示，本实施方式的水泵驱动方法包括：

步骤201：检测水泵驱动器的供电电源的电源类型。

步骤202：获取与检测到的水泵驱动器的供电电源的电源类型对应的功率调节算法。

步骤203：以获取的功率调节算法调节水泵驱动器的驱动功率。

步骤201中，可以由控制单元检测得到水泵驱动器的供电电源的电源类型。检测到的供电电源的电源类型可以是光伏电池电源或者市电电源。

本实施方式中，当步骤201中检测到的供电电源的电源类型为光伏电池电源时，与光伏电池电源对应的功率调节算法采用最大功率点跟踪算法(Maximum Power PointTracking，MPPT)。当步骤201中检测到的供电电源的电源类型为市电电源时，与市电电源对应的功率调节算法采用有源功率因数校正算法。因此，在步骤202中，获取的功率调节算法可以为最大功率点跟踪算法或者有源功率因数校正算法。

在步骤203中，以获取到的最大功率点跟踪算法或者有源功率因数校正算法对水泵驱动器进行控制以调节水泵驱动器的驱动功率。具体而言，当水泵驱动器的供电电源的电源类型为光伏电池电源时，由控制单元控制水泵驱动器中的BOOST电路对输入电压电流进行最大功率点跟踪，使得水泵驱动器的输出功率跟随光伏电池电源的最大输出功率。具体地说，由控制单元采集太阳能光伏电池的输出电压与输出电流并确定出光伏电池电源的最大输出功率点，同时控制单元调节水泵的输出功率使其实时跟踪光伏电池的最大输出功率点，从而可以使得光伏电池电源长时间维持在最大输出功率点，并且可以控制水泵按照光伏电池最大输出功率输出，有利于提高光伏电池电能的利用效率。

当水泵驱动器的供电电源的电源类型为市电电源时，由控制单元控制水泵驱动器中的BOOST电路对输入电压电流进行有源功率校正，从而可以抑制电网谐波，提高输入电网质量，并可控制水泵以额定最大输出功率输出。

值得一提的是，本实施方式中，还可以由控制单元控制逆变电路采用无位置传感器矢量算法，使得水泵运行平稳。在实际应用中，逆变电路可以采用IPM(IntelligentPower Module，智能功率模块，简称IPM)模块，这样逆变电路就可以自带集成驱动电路与短路保护，上桥三个驱动电路的供电电压可以采用自举电路，控制采用无位置传感器矢量算法。当最大功率点跟踪算法和无位置传感器矢量算法相结合时，可以提供光伏电池电源的输出效率，当有源功率因数校正算法与无位置传感器矢量算法相结合时，可以为水泵驱动器提供稳定的电网。

采用本实施方式的水泵驱动方法，在偏远地区等的缺水地区(尤其是西北、内蒙古、西藏等太阳能充足，但是远离电网的偏远缺水地区)进行水泵抽水时，可以将光伏电池电源和市电同时接入至水泵驱动系统的供电单元，在实际运行时，由控制单元根据光伏电池电源以及市电电源的实际工况确定水泵驱动器的供电电源，并且控制水泵驱动器运行与供电电源相适应的功率调节算法，从而可以提高供电电源的电能利用率，有利于提高水泵的工作效率。

本发明的第二实施方式涉及一种水泵驱动方法。第二实施方式在第一实施方式的基础上做出改进，主要改进之处在于：在第二实施方式中，提供了一种检测水泵驱动器的供电电源的电源类型的具体方案，即在检测水泵驱动器的供电电源的电源类型时，若水泵驱动器的供电电源包括光伏电池电源且光伏电池电源的最大输出功率大于预设阈值，则确定光伏电池电源为水泵驱动器的供电电源。若水泵驱动器的供电电源包括光伏电池电源和市电电源，且光伏电池电源的最大输出功率小于或者等于预设阈值，则确定市电电源为水泵驱动器的供电电源，从而丰富了本发明的实施方式。

如图3所示，本实施方式的水泵驱动方法包括：

步骤301：判断接入水泵驱动器的电源是否包括光伏电池电源。当包括光伏电池电源时，执行步骤302，当不包括光伏电池电源时，默认接入供电单元的电源类型为市电电源，此时执行步骤307。

步骤302：判断光伏电池电源的最大输出功率是否大于预设阈值。当光伏电池电源的最大输出功率大于预设阈值时，此时确定光伏电池电源为水泵驱动器的供电电源，执行步骤303，否则，执行步骤305。

其中，预设阈值可以根据水泵的额定输出功率进行确定，例如，预设阈值为水泵额定输出功率的60％。即光伏电池电源能够保证水泵达到60％的额定输出功率时，即采用光伏电池电源供电。本实施方式对预设阈值不做具体限制。

步骤303：获取与光伏电池电源对应的功率调节算法。

步骤304：以与光伏电池电源对应的功率调节算法调节水泵驱动器的驱动功率。

步骤305：判断是否还包括市电电源。当还包括市电电源时，此时，确定市电电源作为水泵驱动器的供电电源，执行步骤307，否则，执行步骤306。

步骤306：停机。

步骤307：获取与市电电源对应的功率调节算法。

步骤308：以与市电电源对应的功率调节算法调节水泵驱动器的驱动功率。

在步骤304、306以及308之后，还可以继续持续检测供电单元的供电工况，实现无人看管，自动抽水。

本实施方式中，当确定光伏电池电源或者市电电源为水泵驱动器的供电电源之后，还可以自动切换水泵驱动器的供电电源。结合图4所示，对本实施方式的水泵驱动器的供电电源的切换进行说明如下：

前述水泵供电系统的供电单元包括供电电源切换装置，其中，供电电源切换装置连接于控制单元。供电电源切换装置包括均受控于控制单元的第一开关K1、第二开关K2以及第三开关K3。其中，第一开关K1和第二开关K2为常闭开关。第一开关K1用于打开或者关闭光伏电池电源，第二开关K2用于打开或者关闭市电电源，第三开关K3用于将水泵驱动器的供电电源切换至光伏电池电源或者市电电源。在确定光伏电池电源为水泵驱动器的供电电源或者在确定市电电源为水泵驱动器的供电电源之后，还包括：当控制单元判定出需要将水泵驱动器的供电电源切换至确定的供电电源时，控制单元先控制供电电源切换装置断开确定的供电电源，并在控制供电电源切换装置将水泵驱动器的供电电源切换至确定的供电电源时，打开断开的确定的供电电源。举例而言，如供电单元接入的电源既有光伏电池电源又有市电电源时，在某一时刻，控制单元确定光伏电池电源的最大输出功率已经小于预设阈值，此时，由控制单元控制供电电源切换装置将水泵驱动的的供电电源切换为市电电源。即，控制单元先控制第二开关K2关闭市电电源，然后控制单元控制第三开关K3将水泵驱动器的供电电源切换为市电电源，最后，控制单元控制第二开关K2打开市电电源即可。

采用本实施方式的水泵驱动方法，可以优先利用偏远地区等地区的富裕能源(例如太阳能)，只有在光伏电池电源无法满足正常使用时，才切换至市电电源供电。同时本实施方式在自动切换水泵驱动器的供电电源时，能够先断开接入电源再进行切换，从而可以保护水泵驱动器，避免切换过程导致水泵驱动器损坏。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

本发明第三实施方式涉及一种水泵驱动装置，应用于如图1所示的水泵驱动系统。该水泵驱动系统包括：供电单元101、控制单元102以及用于驱动水泵104的水泵驱动器103。其中，水泵驱动器103包括连接于控制单元102的BOOST电路1031和逆变电路1032。本实施方式中，供电单元101可以接入的电源类型包括：光伏电池电源、市电电源或者光伏电池电源和市电电源同时接入。其中，控制单元102连接于供电单元101，控制单元能够获取接入至供电单元101的电源类型，并且在供电单元101的接入电源包括光伏电池电源时，获取光伏电池电源的最大输出功率。

如图5所示，本实施方式的水泵驱动装置50包括：

第一获取模块501，用于检测水泵驱动器的供电电源的电源类型。其中，供电电源的电源类型可以包括：光伏电池电源、市电电源中的任意一种，

第二获取模块502，用于获取与检测到的水泵驱动器的供电电源的电源类型对应的功率调节算法，

以及调节模块503，用于以功率调节算法调节水泵驱动器的驱动功率。

其中，与光伏电池电源对应的功率调节算法，为最大功率点跟踪算法，与市电电源对应的功率调节算法，为有源功率因数校正算法。

采用本实施方式的水泵驱动装置，在偏远地区等的缺水地区进行水泵抽水灌溉时，可以将光伏电池电源和市电同时接入至水泵驱动系统的供电单元，在实际运行时，由控制单元根据光伏电池电源以及市电电源的实际工况确定水泵驱动器的供电电源，并且控制水泵驱动器运行与供电电源相适应的功率调节算法，从而可以提高供电电源的电能利用率，有利于提高水泵的工作效率。

不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的装置实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。

本发明第四实施方式涉及一种水泵驱动装置。第四实施方式在第三实施方式的基础上做出改进，主要改进之处在于：在第四实施方式中，提供了第一获取模块确定水泵驱动器的供电电源的具体方案，丰富了本发明的实施方式。

如图6所示，本发明水泵驱动装置的第一获取模块501包括：

检测子模块5011，用于检测水泵驱动器的接入电源类型以及光伏电池电源的最大输出功率，

确定子模块5012，用于在检测子模块检测到的水泵驱动器的接入电源类型包括光伏电池电源且光伏电池电源的最大输出功率大于预设阈值时，确定光伏电池电源为水泵驱动器的供电电源，确定子模块5012还用于在检测子模块5011检测到的水泵驱动器的接入电源类型包括光伏电池电源和市电电源，且光伏电池电源的最大输出功率小于或者等于预设阈值时，确定市电电源为水泵驱动器的供电电源。

采用本实施方式的水泵驱动装置，可以优先利用偏远地区等地区的富裕能源(例如太阳能)，只有在光伏电池电源无法满足正常使用时，才切换至市电电源供电。

由于第二实施方式与本实施方式相互对应，因此本实施方式可与第二实施方式互相配合实施。第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，在第二实施方式中所能达到的技术效果在本实施方式中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第二实施方式中。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种水泵驱动方法，其特征在于，应用于水泵驱动系统，包括：

检测水泵驱动器的供电电源的电源类型；其中，所述电源类型包括：光伏电池电源、市电电源；

获取与检测到的所述水泵驱动器的供电电源的电源类型对应的功率调节算法；

以获取的所述功率调节算法调节所述水泵驱动器的驱动功率。

2.根据权利要求1所述的水泵驱动方法，其特征在于，当所述电源类型为光伏电池电源时，所述以所述功率调节算法调节所述水泵驱动器的驱动功率具体包括：

以最大功率点跟踪算法调节所述水泵驱动器的驱动功率。

3.根据权利要求1所述的水泵驱动方法，其特征在于，当所述电源类型为市电电源时，所述以所述功率调节算法调节所述水泵驱动器的驱动功率具体包括，

以有源功率因数校正算法调节所述水泵驱动器的驱动功率。

4.根据权利要求1所述的水泵驱动方法，其特征在于，在所述以获取的所述功率调节算法调节所述水泵驱动器的驱动功率之后，还包括：

以无位置传感器矢量算法对所述水泵进行控制。

5.根据权利要求1所述的水泵驱动方法，其特征在于，所述检测水泵驱动器的供电电源的电源类型，具体包括：

若所述水泵驱动器的供电电源包括所述光伏电池电源且所述光伏电池电源的最大输出功率大于预设阈值，则确定所述光伏电池电源为所述水泵驱动器的供电电源；

若所述水泵驱动器的供电电源包括所述光伏电池电源和市电电源，且所述光伏电池电源的最大输出功率小于或者等于所述预设阈值，则确定所述市电电源为所述水泵驱动器的供电电源。

6.根据权利要求5所述的水泵驱动方法，其特征在于，所述水泵驱动系统包括：控制单元、供电电源切换装置以及水泵驱动器；

所述供电电源切换装置和所述水泵驱动器均连接于所述控制单元；

所述供电电源切换装置包括均受控于所述控制单元的第一开关K1、第二开关K2以及第三开关K3；

所述第一开关K1用于打开或者关闭所述光伏电池电源，所述第二开关K2用于打开或者关闭所述市电电源，所述第三开关K3用于将所述水泵驱动器的供电电源切换至所述光伏电池电源或者所述市电电源；

在确定所述光伏电池电源为所述水泵驱动器的供电电源或者在确定所述市电电源为所述水泵驱动器的供电电源之后，还包括：

当所述控制单元判定出需要将所述水泵驱动器的供电电源切换至确定的供电电源时，所述控制单元先控制所述供电电源切换装置断开所述确定的供电电源，并在控制所述供电电源切换装置将所述水泵驱动器的供电电源切换至所述确定的供电电源时，打开断开的所述确定的供电电源。

7.一种水泵驱动装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于检测水泵驱动器的供电电源的电源类型；其中，所述电源类型包括：光伏电池电源、市电电源；

第二获取模块，用于获取与检测到的所述水泵驱动器的供电电源的电源类型对应的功率调节算法；

调节模块，用于以所述功率调节算法调节所述水泵驱动器的驱动功率。

8.根据权利要求7所述的水泵驱动装置，其特征在于：

与所述光伏电池电源对应的功率调节算法，为最大功率点跟踪算法。

9.根据权利要求7所述的水泵驱动装置，其特征在于，

与所述市电电源对应的功率调节算法，为有源功率因数校正算法。

10.根据权利要求7所述的水泵驱动装置，其特征在于，所述第一获取模块包括：

检测子模块，用于检测所述水泵驱动器的接入电源类型以及所述光伏电池电源的最大输出功率；

确定子模块，用于在所述检测子模块检测到的所述水泵驱动器的接入电源类型包括所述光伏电池电源且所述光伏电池电源的最大输出功率大于预设阈值时，确定所述光伏电池电源为所述水泵驱动器的供电电源；

所述确定子模块还用于在所述检测子模块检测到的所述水泵驱动器的接入电源类型包括所述光伏电池电源和市电电源，且所述光伏电池电源的最大输出功率小于或者等于所述预设阈值时，确定所述市电电源为所述水泵驱动器的供电电源。