CN110629834B - 光电恒压供水控制系统 - Google Patents

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Abstract

光电恒压供水控制系统，其包括一个压力传感器，一个恒压供水控制器，一个市电恒压供水控制器，一个光伏水泵，以及一个市电水泵。当管道网压力小于所述光伏压力基准值且大于或等于市电压力基准值时，且若光伏输出功率大于光伏水泵运行功率，则恒压供水控制器提高光伏水泵的转速；当管道网压力值小于光伏压力基准值且大于或者等于市电压力基准值时，且若光伏输出功率等于光伏水泵运行功率，则恒压供水控制器控制光伏水泵维持当前转速以保持所述管道网压力；当管道网压力值小于市电压力基准值且光伏输出功率大于0时，则市电恒压供水控制器控制市电水泵运行以使管道网压力等于市电压力基准值。本发明的光电恒压供水控制系统具有高可靠性。

Description

光电恒压供水控制系统
技术领域
本发明属于恒压供水技术领域，特别是光电恒压供水控制系统。
背景技术
现有技术中，恒压供水系统常常采用太阳能供电，如专利号为2016207942380的专利公开了一种太阳能控制的恒压供水控制器。该专利所公开的恒压供水控制器能在无需太阳能以外电源供电的情况下，每天最大化的利用太阳能，实现单独太阳能供电下的恒压供水。但是该方案也存在一定的局限性，如当太阳能光伏阵列的光伏输出功率不足时，便不足以支撑水泵以额定速度运行，导致管道网压力不足。而且，在夜晚没有太阳光时，水泵将完全无法运行从而导致管道网无法供水。
为了解决上述问题，专利号为2013201161213的专利公开了一种光伏水泵的多电源混合供电电路。虽然该专利所公开的技术方案能够实现光伏供电与市电供电的混合供电以保证管道网在任何情况下都可以供水，但该专利所公开的技术方案无法实现恒压供水。如该专利所公开的技术方案是在光伏发电阵列发出电量的基础上，不足部分由市电或柴油机发电补足，以使水泵保持满负荷工作。但是该方案存在一定的局限性。因为在实际使用过程中，用户侧的用水需求往往存在波动，即当用水需求较小的时候，如夜晚，并不需要水泵满负荷工作，否则容易导致管道网压力过大而影响设备的可靠性。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种具有高可靠性的光电恒压供水控制系统，以解决上述问题。
一种光电恒压供水控制系统，其用于控制供水管道网压力，其包括一个初始化设置单元，一组光伏发电阵列，一个设置于所述管道网上且用于检测该管道网压力的压力传感器，一个与所述压力传感器电性连接的恒压供水控制器，一个与所述压力传感器电性连接的市电恒压供水控制器，一个由所述恒压供水控制器控制的光伏水泵，以及一个由所述市电恒压供水控制器控制的市电水泵。所述光伏发电阵列用于将光能转换为电能以给所述恒压供水控制器和所述光伏水泵供电。所述初始化设置单元用于设置光伏压力基准值以及市电压力基准值。所述光伏压力基准值大于所述市电压力基准值。所述恒压供水控制器用于比较所述压力传感器检测到的管道网压力与所述光伏压力基准值，并根据比对的结果调整所述光伏水泵的转速以调节管道网的压力。所述市电恒压供水控制器用于比较所述压力传感器检测到的管道网压力与所述市电压力基准值，并根据比对的结果调整所述市电水泵的转速以调节管道网的压力。当所述压力传感器所检测到的管道网压力值小于所述光伏压力基准值且大于或者等于所述市电压力基准值时，且若所述光伏发电阵列所输出的输出电功率大于所述光伏水泵运行功率，则所述恒压供水控制器提高所述光伏水泵的转速以使管道网压力达到所述光伏压力基准值，此时所述光电恒压供水控制系统仅由所述光伏发电阵列供电；当所述压力传感器所检测到的管道网压力值小于所述光伏压力基准值且大于或者等于所述市电压力基准值时，且若所述光伏发电阵列所输出的输出电功率等于所述光伏水泵运行功率，则所述恒压供水控制器控制所述光伏水泵维持当前转速以保持所述管道网压力，此时所述光电恒压供水控制系统仅由所述光伏发电阵列供电；当所述压力传感器所检测到的管道网压力值小于所述市电压力基准值时，且若所述光伏发电阵列所输出的输出电功率大于0，则所述市电恒压供水控制器控制所述市电水泵运行以使管道网压力等于所述市电压力基准值，此时所述光电恒压供水控制系统由所述光伏发电阵列和市电共同供电。
进一步地，所述恒压供水控制器包括一个与所述光伏水泵电性连接的光伏变频器，所述光伏变频器控制所述光伏水泵的转速。
进一步地，当所述压力传感器所检测到的管道网压力值大于所述光伏压力基准值时，则仅由所述恒压供水控制器降低所述光伏水泵的转速以使管道网压力达到所述光伏压力基准值。
进一步地，当所述压力传感器所检测到的管道网压力值等于所述光伏压力基准值时，则仅由所述恒压供水控制器控制所述光伏水泵维持当前转速以保持所述管道网压力。
进一步地，所述市电恒压供水控制器包括一个与所述市电水泵电性连接的市电变频器，所述市电变频器控制所述市电水泵的转速。
进一步地，当所述压力传感器所检测到的管道网压力值小于所述市电压力基准值且所述光伏发电阵列所输出的输出电功率为0时，仅由所述市电恒压供水控制器对所述市电变频器调速以提高所述市电水泵的转速以使管道网压力达到所述市电压力基准值。
与现有技术相比，本发明所提供的光电恒压供水控制系统能在充分利用光伏发电阵列发电能力的基础上，由市电进行补充，以实现全天候下的恒压供水。即当光伏输出功率充足或者光伏输出功率等于所述光伏水泵运行功率时，光电恒压供水控制系统完全由光伏发电阵列供电运行。当光伏输出功率不足时，不足部分由市电补充，保持光电恒压供水控制系统的恒压供水。因此，在用户侧用水需求小的时候，不会造成管道网压力过大影响设备的可靠性。
附图说明
图1为本发明提供的光电恒压供水控制系统的原理示意图。
图2为图1的光电恒压供水控制系统全部由光伏发电阵列供电的原理示意图。
图3为图1的光电恒压供水控制系统由光伏发电阵列和市电共同供电的原理示意图。
图4为图1的光电恒压供水控制系统全部由市电供电的原理示意图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。
如图1至图4所示，其为本发明提供的光电恒压供水控制系统的原理图。所述光电恒压供水控制系统用于控制水泵转速进而控制供水管道网10的供水压力，以实现恒压供水。所述管道网10是用于给水工程中向用户输水和配水的管道系统，由管道、附件和附属设施等组成，其为本领域技术人员的习知技术，在此不再赘述。所述光电恒压供水控制系统包括一个初始化设置单元11，一组光伏发电阵列12，一个设置于所述管道网10上且用于检测该管道网10压力的压力传感器13，一个与所述压力传感器13电性连接的恒压供水控制器14，一个与所述压力传感器13电性连接的市电恒压供水控制器15，一个由所述恒压供水控制器14控制的光伏水泵16，以及一个由所述市电恒压供水控制器15控制的市电水泵17。可以想到的是，所述光电恒压供水控制系统还包括其他的一些功能模块，如管道组件、接线组件、电气连接组件等，但这些都为本领域技术人员所习知的技术，在此不再一一详细说明。
所述初始化设置单元11用于设置光伏压力基准值以及市电压力基准值。所述初始化设置单元11可以根据用户实际的需要而操作。可以想到的是所述初始化设置单元11可以包括一个UI截面以便于用户察看、输入、变更各种参数。所述光伏压力基准值是用户根据实际需要设定的，如用户数、光伏发电阵列12所能提供的压力值等等。通常所设定的光伏压力基准值是小于所述光伏发电阵列12所能提供的最大压力值的，以避免该光伏发电阵列12以及对应的光伏水泵16满负荷运行。所述市电压力基准值也是由用户根据实际的需要进行设定，其工作原理与光伏压力基准值相同。但是，所述光伏压力基准值应当大于所述市电压力基准值，如此设置的原因会在下面结合所述恒压供水控制器14、所述市电恒压供水控制器15、以及整个光电恒压供水控制系统的工作原理进行详细说明。
所述光伏发电阵列12用于将光能转换为电能以给所述恒压供水控制器14和所述光伏水泵16供电。所述光伏发电阵列12本身为一种现有技术，其是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种产品。光伏发电阵列12主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成，其为本领域技术人员所习知，在此不再赘述。所述光伏发电阵列12包括一个光伏输出功率。所述光伏发电阵列所输出的输出电功率是指所述光伏发电阵列12在单位时间内向所述光电恒压供水控制系统提供的电能。由于所述光伏水泵16的运行由所述光伏发电阵列12供电，所以所述光伏发电阵列所输出的输出电功率始终大于或等于所述光伏水泵16运行功率。
所述压力传感器13用于检测管道网10的压力并将检测到的结果反馈给所述恒压供水控制器14和所述市电恒压供水控制器15。所述压力传感器13本身为一种现有技术，其是能感受管道网10压力信号，并按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。所述压力传感器13通常由压力敏感元件和信号处理单元组成，其为本领域技术人员所习知，在此不再赘述。
所述恒压供水控制器14用于比较所述压力传感器13检测到的管道网10压力与所述光伏压力基准值，并根据比对的结果调整所述光伏水泵16的转速以调节所述管道网10的压力。所述恒压供水控制器14可以为单片机，CPU或者是类似的电子元器件，其可使供水平台运行平稳可靠，实现真正意义上的无人值守的全自动循环倒泵、变频运行，保证水泵运行速率的最优和设备的稳定运转，消除启动大电流冲击，降低泵的平均转速，从而可延长泵的使用寿命，消除启动和停机时的水锤效应，但其本身为本领域技术人员所习知，在此不再赘述。所述恒压供水控制器14包括一个与所述光伏水泵16电性连接的光伏变频器141。所述光伏变频器141用于控制所述光伏水泵16的转速。所述光伏变频器141本身为一种现有技术，其是应用变频技术与微电子技术的原理，通过改变电机工作电源频率的方式来控制交流电动机的电力控制设备，其为本领域技术人员所习知，在此不再赘述。
所述市电恒压供水控制器15用于比较所述压力传感器13检测到的管道网10的压力与所述市电压力基准值，并根据比对的结果调整所述市电水泵17的转速以调节管道网10的压力。所述市电恒压供水控制器15由市电供电，其工作原理与所述恒压供水控制器14相同。所述市电恒压供水控制器15包括一个与所述市电水泵17电性连接的市电变频器151，所述市电变频器151用于控制所述市电水泵17的转速。所述市电变频器151的工作原理与所述光伏变频器141的工作原理相同，在此不再赘述。
所述恒压供水控制器14和所述市电恒压供水控制器15可以控制实现所述管道网10的压力大于或者等于所述市电压力基准值且小于或者等于所述光伏压力基准值。
所述光伏水泵16用于给用户侧供水。所述光伏水泵16本身为一种现有技术，其是直接利用太阳电池光生伏打效应发电，之后通过一系列电力电子、电机、水机等控制及执行环节从而在江河湖泊或深井中实现提水的装置，其为本领域技术人员所习知，在此不再赘述。众所周知的是，每一个光伏水泵16具有一个光伏水泵16运行功率。所述光伏水泵运行功率是指所述光伏水泵16在单位时间内输送出去的水从所述光伏水泵16中获得的有效能量。光伏水泵16运行功率决定了该光伏水泵16的输水能力。
所述市电水泵17用于给用户侧供水，其是直接利用市电发电，之后通过一系列电力电子、电机、水机等控制及执行环节从而在江河湖泊或深井中实现提水的装置，其为本领域技术人员所习知，在此不再赘述。
在工作时，当所述压力传感器13所检测到的管道网10压力值大于所述光伏压力基准值时，则仅由所述恒压供水控制器14对所述光伏变频器141调速以降低所述光伏水泵16的转速以使管道网10压力达到所述光伏压力基准值。同时，所述市电恒压供水控制器15停止输出，所述市电水泵17停止工作。此时，所述光电恒压供水控制系统仅由所述光伏发电阵列12供电。在这里需要说明的是，由于光伏压力基准值应当大于所述市电压力基准值，而当管道网10压力值大于所述光伏压力基准值时则表明光伏发电阵列12所输出的光伏输出功率是大于光伏水泵16的输出功率，即光伏发电阵列12所发出的电足以满负荷带动所述光伏水泵16工作。
而当所述压力传感器13所检测到的管道网10压力值等于所述光伏压力基准值时，则仅由所述光伏水泵16工作，且所述恒压供水控制器14控制所述光伏水泵16维持当前转速以保持所述管道网压力。同时，所述市电恒压供水控制器15停止输出，所述市电水泵17停止工作。此时，所述光电恒压供水控制系统仅由光伏发电阵列12供电。同理，由于光伏压力基准值应当大于所述市电压力基准值，此时也表明光伏发电阵列12所发出的电足以满负荷带动所述光伏水泵16工作。
当所述压力传感器13所检测到的管道网10压力值小于所述光伏压力基准值且大于或者等于所述市电压力基准值时，且所述光伏发电阵列所输出的输出电功率大于所述光伏水泵运行功率，则所述恒压供水控制器14对所述光伏变频器141调速以提高所述光伏水泵16的转速以使管道网10压力达到所述光伏压力基准值。同时，所述市电恒压供水控制器15停止输出，所述市电水泵17停止工作。此时，所述光电恒压供水控制系统仅由光伏发电阵列12供电。同时，此时光伏发电阵列12所发出的电也足以满负荷带动所述光伏水泵16工作。
当所述压力传感器13所检测到的管道网10压力值小于所述光伏压力基准值且大于或者等于所述市电压力基准值时，且所述光伏发电阵列所输出的输出电功率等于所述光伏水泵运行功率，则所述恒压供水控制器14控制所述光伏水泵16维持当前转速以保持所述管道网10压力。同时，所述市电恒压供水控制器15停止输出，所述市电水泵17停止工作。此时，所述光电恒压供水控制系统仅由光伏发电阵列12供电。
当所述压力传感器13所检测到的管道网10压力值小于所述市电压力基准值时，且若所述光伏发电阵列所输出的输出电功率大于0，则所述市电恒压供水控制器15控制所述市电水泵17运行并对所述市电变频器151调速以提高所述市电水泵17的转速以使管道网10压力等于所述市电压力基准值，此时所述光电恒压供水控制系统由所述光伏发电阵列和市电共同供电。此时，由于管道网10的压力值小于所述市电压力基准值，表明光伏发电阵列12所发出的电不足以满负荷带动所述光伏水泵16工作以使管道网10的压力值达到光伏压力基准值，即表明需要市电来补充。
当所述压力传感器13所检测到的管道网10压力值小于所述市电压力基准值且所述光伏发电阵列所输出的输出电功率为0时，此时将仅由市电供电，然后由所述市电恒压供水控制器15为所述市电变频器151输出命令以调节所述市电水泵17的转速以使管道网10压力达到所述市电压力基准值。此时，所述光电恒压供水控制系统仅由市电供电。
与现有技术相比，本发明所提供的光电恒压供水控制系统能在充分利用光伏发电阵列12发电能力的基础上，由市电进行补充，以实现全天候下的恒压供水。即当光伏输出功率充足或者光伏输出功率等于所述光伏水泵16运行功率时，光电恒压供水控制系统完全由光伏发电阵列12供电运行。当光伏输出功率不足时，不足部分由市电补充，保持光电恒压供水控制系统的恒压供水。因此，在用户侧用水需求小的时候，不会造成管道网10压力过大影响设备的可靠性。而当用户侧用水需求大的时候，也不会因为用水多而导致管道网10内压力太低。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (6)

1.光电恒压供水控制系统，其用于控制供水管道网压力，其特征在于：所述光电恒压供水控制系统包括一个初始化设置单元，一组光伏发电阵列，一个设置于所述管道网上且用于检测该管道网压力的压力传感器，一个与所述压力传感器电性连接的恒压供水控制器，一个与所述压力传感器电性连接的市电恒压供水控制器，一个由所述恒压供水控制器控制的光伏水泵，以及一个由所述市电恒压供水控制器控制的市电水泵，所述光伏发电阵列用于将光能转换为电能以给所述恒压供水控制器和所述光伏水泵供电，所述初始化设置单元用于设置光伏压力基准值以及市电压力基准值，所述光伏压力基准值大于所述市电压力基准值，所述恒压供水控制器用于比较所述压力传感器检测到的管道网压力与所述光伏压力基准值，并根据比对的结果调整所述光伏水泵的转速以调节管道网的压力，所述市电恒压供水控制器用于比较所述压力传感器检测到的管道网压力与所述市电压力基准值，并根据比对的结果调整所述市电水泵的转速以调节管道网的压力，当所述压力传感器所检测到的管道网压力值小于所述光伏压力基准值且大于或者等于所述市电压力基准值时，且若所述光伏发电阵列所输出的输出电功率大于所述光伏水泵运行功率，则所述恒压供水控制器提高所述光伏水泵的转速以使管道网压力达到所述光伏压力基准值，此时所述光电恒压供水控制系统仅由所述光伏发电阵列供电；当所述压力传感器所检测到的管道网压力值小于所述光伏压力基准值且大于或者等于所述市电压力基准值时，且若所述光伏发电阵列所输出的输出电功率等于所述光伏水泵运行功率，则所述恒压供水控制器控制所述光伏水泵维持当前转速以保持所述管道网压力，此时所述光电恒压供水控制系统仅由所述光伏发电阵列供电；当所述压力传感器所检测到的管道网压力值小于所述市电压力基准值时，且若所述光伏发电阵列所输出的输出电功率大于0，则所述市电恒压供水控制器控制所述市电水泵运行以使管道网压力等于所述市电压力基准值，此时所述光电恒压供水控制系统由所述光伏发电阵列和市电共同供电。
2.如权利要求1所述的光电恒压供水控制系统，其特征在于：所述恒压供水控制器包括一个与所述光伏水泵电性连接的光伏变频器，所述光伏变频器控制所述光伏水泵的转速。
3.如权利要求2所述的光电恒压供水控制系统，其特征在于：当所述压力传感器所检测到的管道网压力值大于所述光伏压力基准值时，则仅由所述恒压供水控制器降低所述光伏水泵的转速以使管道网压力达到所述光伏压力基准值。
4.如权利要求2所述的光电恒压供水控制系统，其特征在于：当所述压力传感器所检测到的管道网压力值等于所述光伏压力基准值时，则仅由所述恒压供水控制器控制所述光伏水泵维持当前转速以保持所述管道网压力。
5.如权利要求1所述的光电恒压供水控制系统，其特征在于：所述市电恒压供水控制器包括一个与所述市电水泵电性连接的市电变频器，所述市电变频器控制所述市电水泵的转速。
6.如权利要求5所述的光电恒压供水控制系统，其特征在于：当所述压力传感器所检测到的管道网压力值小于所述市电压力基准值且所述光伏发电阵列所输出的输出电功率为0时，仅由所述市电恒压供水控制器对所述市电变频器调速以提高所述市电水泵的转速以使管道网压力达到所述市电压力基准值。
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