CN108343578A - 太阳能水泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于光伏技术领域，尤其涉及一种太阳能水泵系统，包括布水装置、盐碱水处理装置、用于将盐碱水抽到盐碱水处理装置中的光伏水泵、用于给光伏水泵供电的太阳能组件、蓄电池、与太阳能组件电连接以监测太阳能组件给光伏水泵供电的情况的监测元件、与监测元件电连接且用于控制太阳能组件、蓄电池和光伏水泵工作的处理单元以及与处理单元电连接且用于将太阳能组件发出的直流电转换为交流电的逆变单元。本发明通过控制太阳能组件对光伏水泵稳定、持续供电，同时，通过逆变单元将太阳能组件发出的直流电转换为交流电，以合理利用太阳能供电，保证光伏水泵的稳定运行，进而保证盐碱地的改良效果，且节约成本。

Description

太阳能水泵系统

技术领域

本发明属于光伏技术领域，尤其涉及一种太阳能水泵系统。

背景技术

盐碱地作为光伏发电基地，盐碱地是盐类集积的一个种类，它是指土壤里面所含的盐分影响到作物的正常生长。

现有技术对盐碱地进行改良时，主要是以种植改良为主，这种方法只是将土壤中的部分盐碱离子转移到植物中，又引入新的其他离子到土壤中，而且效果不明显，同时耗时多年。而水泵是一种常见的耗电装置，一般是靠市电工作，耗电严重，且扬程有限，进而限制了在对盐碱地改造过程中对水泵的使用。因此，受盐碱水处理方式以及水泵使用范围的限制，目前改良盐碱地的效果差以及成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种太阳能水泵系统，旨在解决传统的盐碱地处理方式存在的盐碱水处理效果差、成本高以及水泵使用受限的技术问题。

本发明是这样实现的，一种太阳能水泵系统，包括：用于对盐碱地布水以形成盐碱水的布水装置、与所述布水装置连通且用于蒸馏所述盐碱水的盐碱水处理装置、设于所述布水装置与所述盐碱水处理装置之间且用于将所述盐碱水抽到所述盐碱水处理装置中的光伏水泵、用于给所述光伏水泵供电的太阳能组件、用于存储电能的蓄电池、与所述太阳能组件电连接以监测所述太阳能组件给所述光伏水泵供电的情况的监测元件、与所述监测元件电连接且用于控制所述太阳能组件、所述蓄电池和所述光伏水泵工作的处理单元以及与所述处理单元电连接且用于将所述太阳能组件发出的直流电转换为交流电的逆变单元。

作为本发明的优选技术方案：

进一步地，所述监测元件和所述处理单元设于第一壳体内，所述第一壳体上设有用于显示数据的第一显示屏；所述逆变单元设于第二壳体内，所述第二壳体上设有用于显示数据的第二显示屏。

进一步地，所述第一壳体中还设有用于控制所述太阳能组件、所述光伏水泵工作的第一主控线路板以及用于控制所述第一显示屏工作的第一显示屏线路板。

进一步地，所述第一主控线路板上设有保护电路元件，所述第一壳体上设有与所述保护电路元件电连接的保护接口以及与所述保护电路元件电连接且用于故障报警的报警器。

进一步地，所述第一壳体上靠近所述处理单元的位置处设有第一散热装置。

进一步地，所述光伏水泵还设有用于检测水位的水位传感器。

进一步地，所述第二壳体上设有用于与所述太阳能组件发出的直流电电性配合的输入接口、用于将转换后的交流电输出的输出接口以及与所述水位传感器电性配合的水位传感器接口。

进一步地，所述第二壳体中设有第二主控线路板、用于将直流电转换为交流电的逆变线路板以及用于控制所述显示屏工作的第二显示屏线路板；所述第二主控线路板分别与所述输入接口、输出接口和所述水位传感器接口电连接，所述逆变单元设于所述第一主控线路板上。

进一步地，所述第二主控线路板上设有用于追踪最高电压电流值的最大功率点跟踪元件。

进一步地，所述第二壳体还设有第二散热装置，所述第二散热装置包括多个并排设置的散热片，所述散热片与所述第二壳体一体成型。

本发明提供的太阳能水泵系统，通过先对盐碱地布水以形成盐碱水，接着，通过光伏水泵将盐碱水抽到盐碱水处理装置中蒸馏，利用光伏水泵将盐碱水抽到盐碱水处理装置中的过程中，通过控制太阳能组件对光伏水泵稳定、持续供电，同时，通过逆变单元将太阳能组件发出的直流电转换为交流电，进而合理利用太阳能给光伏水泵供电，以保证光伏水泵的稳定运行，进而保证了盐碱地的改良效果，以便于最终获得主产物盐碱成分及副产物蒸馏水，用于各行各业，给公司带来了经济效益，以节约资源和成本。与现有技术相比，通过设置的太阳能水泵系统，利用太阳能给光伏水泵供电，最终以实现系统性地改良盐碱地，盐碱地改良效果好，且成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的太阳能水泵系统的结构简图；

图2是本发明实施例提供的太阳能水泵系统的光伏控制装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的太阳能水泵系统的光伏控制装置的剖视图；

图4是本发明实施例提供的太阳能水泵系统的光伏逆变装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的太阳能水泵系统的光伏逆变装置的剖视图。

附图标记说明：

图中：1-布水装置，11-喷淋装置，12-低洼池，2-盐碱水处理装置，3-光伏水泵，4-太阳能组件，5-蓄电池，6-光伏控制装置，61-第一壳体，611-太阳能组件接口，612-蓄电池接口，613-负载接口，614-接口标识，615-第二接口，616-第一接口，62-第一显示屏，63-第一散热装置，64-报警器，65-第一轻触开关，66-第一主控线路板，67-第一显示屏线路板，68-开关，69-转换按钮，7-光伏逆变装置，71-第二壳体，711-输入接口，712-输出接口，713-水位传感器接口，72-第二显示屏，73-工作指示灯，74-功能按钮，75-散热片，76-第二主控线路板，77-逆变线路板，78-第二显示屏线路板，79-电容。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

本发明提供一种太阳能水泵系统，通过控制太阳能组件4对光伏水泵3稳定、持续供电，同时，通过逆变单元将太阳能组件4发出的直流电转换为交流电，进而合理利用太阳能给光伏水泵3供电，以保证光伏水泵3的稳定运行，进而保证了盐碱地的改良效果，且节约了成本。

请参阅附图1至图5，该太阳能水泵系统，包括：用于对盐碱地布水以形成盐碱水的布水装置1、与布水装置1连通且用于蒸馏盐碱水的盐碱水处理装置2、设于布水装置1与盐碱水处理装置2之间且用于将盐碱水抽到盐碱水处理装置2中的光伏水泵3、用于给光伏水泵3供电的太阳能组件4、用于存储电能的蓄电池5、与太阳能组件4电连接以监测太阳能组件4给光伏水泵3供电的情况的监测元件、与监测元件电连接且用于控制太阳能组件4、蓄电池5和光伏水泵3工作的处理单元以及与处理单元电连接且用于将太阳能组件4发出的直流电转换为交流电的逆变单元。

本发明实施例提供的太阳能水泵系统，先对盐碱地布水以形成盐碱水，接着，通过光伏水泵3将盐碱水抽到盐碱水处理装置2中蒸馏，利用光伏水泵3将盐碱水抽到盐碱水处理装置2中的过程中，通过控制太阳能组件4对光伏水泵3稳定、持续供电，同时，通过逆变单元将太阳能组件4发出的直流电转换为交流电，进而合理利用太阳能给光伏水泵3供电，以保证光伏水泵3的稳定运行，进而保证了盐碱地的改良效果，以便于最终获得主产物盐碱成分及副产物蒸馏水，用于各行各业，给公司带来了经济效益，以节约资源和成本。

进一步地，为了便于控制以及便于逆变单元将太阳能组件4发出的直流电转换为交流电，同时实现实时查看太阳能组件4工作相关数据，监测元件和处理单元设于第一壳体61内，第一壳体61上设有第一显示屏62；逆变单元设于第二壳体71内，第二壳体71上设有第二显示屏72。具体地，第一显示屏62设为液晶显示屏，通过设置的液晶显示屏，以实现实时显示电池电量、负载电流、充电电流或充电状态，响应精度可达微妙级，且可到达美观和功耗小的特点。

进一步地，第一壳体61中还设有用于控制太阳能组件4、光伏水泵3工作的第一主控线路板66以及用于控制第一显示屏62工作的第一显示屏线路板67。需说明的是，本实施例中第一壳体61上设有太阳能组件接口611、蓄电池接口612、负载接口613以及与太阳能组件接口611、蓄电池接口612、负载接口613对应的接口标识614，太阳能组件接口611、蓄电池接口612、负载接口613分别与第一主控线路板66电连接。另外，在第一壳体61上还设有开关68和转换按钮69，开关68也可以设计为SETUP按钮，用于依次查看输出电流和输入电流，转换按钮69用于打开或关闭负载输出。本实施例中监测元件、处理元件、第一主控线路板66、第一显示屏线路板67以及第一散热装置63、报警器64均设置于第一壳体61中，以构成光伏控制装置6。

优选地，为了便于控制太阳能组件4、光伏水泵3以及第一显示屏62的工作，第一主控线路板66和第一显示屏线路板67之间设有第一轻触开关65；第一轻触开关65的一端设与第一主控线路板66电连接，另一端与第一显示屏线路板67电连接。

此外，考虑到在对盐碱地的盐碱水进行改良的过程中，保证光伏水泵3的稳定运行，有助于起到过压保护，欠压，过流短路保护的作用，同时，便于及时提醒用户做出相关措施，第一主控线路板66上设有保护电路元件，第一壳体61上设有与保护电路元件电连接的保护接口以及与保护电路元件电连接且用于故障报警的报警器64。优选地，保护接口包括第一接口616以及第二接口615；第一接口616和第二接口615分别与处理单元电连接。可以理解地，保护接口含有两路USB输出。细化地，第一接口616采用5V1A接口，即带载1A，电压为4.8V±0.2V，短路保护，超过4A切断输出。第二接口615采用5V2A接口，也即带载2A，电压为4.8V±0.2V；短路保护，超过5A切断输出。

进一步地，第一壳体61上靠近处理单元的位置处设有第一散热装置63。由于光伏控制装置6工作时发热，散热装置优选采用锯齿形铝型材，增大散热面积，以保证光伏控制装置6的温度不会过高。此外，为了减少处理单元中的电路的自身损耗，提高效率，第一主控线路板66上还可以设置用于减少处理单元自身损耗的防反充电路元件。进一步地，防反充电路采用MOS管防反充。需说明的是，MOS管为现有常规技术。

优选地，处理单元设为STM32F103单片机，以便于提高控制器的性能和控制速度。此外，也可以添加12V/24V自动识别功能，加强产品的灵活应用。需说明的是，STM32F103单片机采用现有常规技术。值得说明的是，处理单元还可以为中央处理器(CentralProcessing Unit,CPU)、数字信号处理器等。

进一步地，光伏水泵3还设有用于检测水位的水位传感器。通过设置的水位传感器以便于实时检测光伏水泵3的水位。值得说明的是，水位传感器可采用现有常规技术。

进一步地，第二壳体71上设有用于与太阳能组件4发出的直流电电性配合的输入接口711、用于将转换后的交流电输出的输出接口712以及与水位传感器电性配合的水位传感器接口713。细化地，输入接口711包括用于接光伏正极的第一接口616以及用于接光伏负极的第二接口615，第一接口616处采用标识“P”，第二接口615处采用标识“N”，以便于识别。输出接口712用于接保护地线及电机U、V、W相，可采用“M”进行标识。水位传感器接口713用于接共用信号地线、水塔信号线和水井信号线。可采用“S”进行标识。

进一步地，第二壳体71中设有第二主控线路板76、用于将直流电转换为交流电的逆变线路板77以及用于控制显示屏工作的第二显示屏线路板78；第二主控线路板76分别与输入接口711、输出接口712和水位传感器接口713电连接，逆变单元设于第一主控线路板66上。细化地，逆变线路板77设置有多个电容79，以实现交流电的输出。

优选地，为了便于接收水位传感器的信号并进行控制，第二主控线路板76上设有与水位传感器接口713电性配合的水位检测电路元件。此外，需说明的是，第二主控线路板76上还可以设置智能功率模块(IPM)，可靠性高；细化地，智能功率模块内部集成了逻辑、控制、检测和保护电路，使用起来方便,不仅减小了系统的体积以及开发时间，也大大增强了系统的可靠性。

进一步地，第二主控线路板76上设有用于追踪最高电压电流值的最大功率点跟踪元件。具体地，通过设置的最大功率点跟踪元件，以利用动态VI最大功率点跟踪(MPPT)控制法，响应速度快，运行稳定性好，以使得日照强度快速变化时跟踪效果好、运行稳定，进而还避免造成水锤的问题。

此外，考虑到光伏逆变装置7工作时发热，避免光伏逆变装置7的温度过高，第二壳体71还设有第二散热装置，第二散热装置包括多个并排设置的散热片75，散热片75与第二壳体71一体成型。具体地，散热装置设置在第二壳体71的底部。进一步地，每两个的散热片75之间形成有相互贯通的散热通道。每个的散热片75设为粗糙面，具体地，可以采用锯齿形铝型材，以增大散热面积。此外，与第二壳体71连接的散热片75的一端朝着另一端的厚度逐渐减小，以便于向外部散热，从而保证光伏逆变装置7的内部温度不会过高。

另外，在第二壳体71上还设有工作指示灯73以及功能按钮74。细化地，工作指示灯73包括正常时绿色灯、STOP及故障时红色灯。功能按钮74具体如下：运行(RUN)按钮:用于逆变装置启动控制；数据(DATA)按钮:用于查询实时功率及输出频率，进入或退出历史数据显示状态；编程(PROG)按钮:用于进入或退出控制参数显示状态；停止(STOP)按钮:用于逆变装置停机控制；模式(MODE)按钮:用于查看数据时，切换要显示的内容，以及编辑数据时，切换要编辑的位；向上(UP)按钮:用于控制参数显示状态时，增加参数号或参数值；历史数据显示状态时，向上更改历史日期或轮现历史数据的内容；运行显示数据状态时，根据运行模式，增加输出频率或向上轮现当前的运行数据；向下(DOWN)按钮:用于控制参数显示状态时，减小参数号或参数值；历史数据显示状态时，向下更改历史日期或轮现历史数据的内容；运行显示数据状态时，根据运行模式，减小输出频率或向上轮现当前的运行数据；确认(ENTER)按钮:确认要查看或编辑的内容；编辑参数时，确认并保存参数值。此外，还可以通过将向上(UP)按钮+向下(DOWN)按钮组合，设为复位键，即保护状态时，按此组合键进行复位。值得说明的是，各个功能按钮74分别与第二主控线路板76电连接以实现相应的功能。

本实施例中的逆变单元、第二主控线路板76、第二显示屏线路板78、逆变线路板77以及第二散热装置均设置于第二壳体71中，以构成光伏逆变装置7。

优选地，为了便于控制太阳能组件4、光伏水泵3以及第二显示屏72的工作，第二主控线路板76和第二显示屏线路板78之间设有第二轻触开关68；第二轻触开关68的一端设与第二主控线路板76电连接，另一端与第二显示屏线路板78电连接。本发明通过设置的光伏逆变装置7进一步对系统的运行实施控制和调节，将太阳电池陈列发出的直流电转换为交流电，驱动水泵，并根据日照强度变化实时地调节输出频率，实现最大功率点跟踪(MPPT)，扬程可达230米以上。

优选地，布水装置1包括喷淋装置11和低洼池12，喷淋装置11优选安装在盐碱地区域，以便于喷淋盐碱地土壤，将喷淋土壤后的盐碱水自然导出至低洼池12，低洼池12优选采用大型容器，以便于存储盐碱水，进一步方便光伏水泵3向盐碱水处理装置2中泵入盐碱水。细化地，盐碱水处理装置2还可以包括用于盛装盐碱水的箱体以及与箱体连通以形成盐碱水循环处理回路且用于对循环处理回路中的盐碱水加热以蒸馏的太阳能集热件；箱体设有盐碱水进口、用于排出箱体内的水蒸气的蒸气排出口以及用于排出经蒸馏处理后的盐碱水的回收口，回收口连接回收装置，盐碱水进口与布水装置1相连。通过设置的该盐碱水处理装置2，形成盐碱水循环处理回路，有助于持续性地改良土壤中的盐碱水成分，调整箱体中盐碱水的浓度。

进一步地，为了方便将箱体内的水蒸气抽出并收集起来，以便于获得副产物蒸馏水，蒸气排出口连接有用于收集箱体内排出的水蒸气的蒸馏水收集装置，蒸馏水收集装置与箱体之间设有用于将箱体内的水蒸气抽出的真空泵。进一步地，也可以通过本发明中的太阳能组件4给真空泵供电，以保证真空泵的正常稳定地工作。

优选地，考虑到现有普通盐碱水处理方式往往采用支架对盐碱地进行安装维护困难、寿命短以及成本高的问题，太阳能集热件包括与箱体连通的水管、包裹于水管上且用于吸收太阳能的集热膜以及用于密封集热膜的外壳组件。进一步地，回收口连接用于回收经蒸馏处理后的盐碱水的回收装置，经蒸馏处理后的盐碱水进入回收装置以回收盐碱成分，进一步增加盐碱水处理的系统性，以达到更好的处理效果。

此外，水管也可以连接用于将箱体内的盐碱水抽入水管中以形成盐碱水循环处理回路的第二光伏水泵(图中未画出)。通过设置的太阳能组件给第二光伏水泵供电，以保证第二光伏水泵的正常稳定地工作。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能水泵系统，其特征在于，包括：用于对盐碱地布水以形成盐碱水的布水装置、与所述布水装置连通且用于蒸馏所述盐碱水的盐碱水处理装置、设于所述布水装置与所述盐碱水处理装置之间且用于将所述盐碱水抽到所述盐碱水处理装置中的光伏水泵、用于给所述光伏水泵供电的太阳能组件、用于存储电能的蓄电池、与所述太阳能组件电连接以监测所述太阳能组件给所述光伏水泵供电的情况的监测元件、与所述监测元件电连接且用于控制所述太阳能组件、所述蓄电池和所述光伏水泵工作的处理单元以及与所述处理单元电连接且用于将所述太阳能组件发出的直流电转换为交流电的逆变单元。

2.如权利要求1所述的太阳能水泵系统，其特征在于，所述监测元件和所述处理单元设于第一壳体内，所述第一壳体上设有用于显示数据的第一显示屏；所述逆变单元设于第二壳体内，所述第二壳体上设有用于显示数据的第二显示屏。

3.如权利要求2所述的太阳能水泵系统，其特征在于，所述第一壳体中还设有用于控制所述太阳能组件、所述光伏水泵工作的第一主控线路板以及用于控制所述第一显示屏工作的第一显示屏线路板。

4.如权利要求3所述的太阳能水泵系统，其特征在于，所述第一主控线路板上设有保护电路元件，所述第一壳体上设有与所述保护电路元件电连接的保护接口以及与所述保护电路元件电连接且用于故障报警的报警器。

5.如权利要求2～4任一项所述的太阳能水泵系统，其特征在于，所述第一壳体上靠近所述处理单元的位置处设有第一散热装置。

6.如权利要求1～4任一项所述的太阳能水泵系统，其特征在于，所述光伏水泵还设有用于检测水位的水位传感器。

7.如权利要求6所述的太阳能水泵系统，其特征在于，所述第二壳体上设有用于与所述太阳能组件发出的直流电电性配合的输入接口、用于将转换后的交流电输出的输出接口以及与所述水位传感器电性配合的水位传感器接口。

8.如权利要求2～4任一项所述的太阳能水泵系统，其特征在于，所述第二壳体中设有第二主控线路板、用于将直流电转换为交流电的逆变线路板以及用于控制所述显示屏工作的第二显示屏线路板；所述第二主控线路板分别与所述输入接口、输出接口和所述水位传感器接口电连接，所述逆变单元设于所述第一主控线路板上。

9.如权利要求8所述的太阳能水泵系统，其特征在于，所述第二主控线路板上设有用于追踪最高电压电流值的最大功率点跟踪元件。

10.如权利要求2～4任一项所述的太阳能水泵系统，其特征在于，所述第二壳体还设有第二散热装置，所述第二散热装置包括多个并排设置的散热片，所述散热片与所述第二壳体一体成型。