CN201372969Y - 一种光伏水泵冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型是一种光伏水泵冷却系统。包括有太阳能光伏阵列、太阳能电池冷却板、DC/DC变换器、充放电控制器、DC/AC变换器、储能装置、光伏水泵、三通阀、水管和储水装置，太阳能电池冷却板固定在太阳能光伏阵列的背面，太阳能光伏阵列通过DC/AC变换器与驱动光伏水泵连接，光伏水泵的工作提水通过三通阀及水管分别储存在储水装置及流到太阳能电池冷却板对太阳能光伏阵列进行冷却，且对太阳能光伏阵列冷却后的冷却水再次回流到储水装置，储能装置通过充放电控制器与DC/AC变换器连接。本实用新型有效地解决了太阳能电池光伏阵列在工作中的发热问题，保证太阳能电池光伏阵列的工作稳定性和使用寿命，提高了太阳能光伏阵列的输出功率和太阳能光伏水泵系统的效率。

Description

一种光伏水泵冷却系统
技术领域
本实用新型是一种光伏水泵冷却系统，具体是一种利用光伏水泵工作抽水并利用一部分水对太阳能光伏阵列进行冷却的光伏水泵冷却系统，属于光伏水泵冷却系统的改造技术。
背景技术
光伏水泵系统亦称太阳能光电水泵系统，其基本原理是利用半导体太阳电池将太阳能直接转换为电能，然后驱动各类马达带动水泵从深井、江、河、湖等水源提水。我国大部分地区常年干旱，人口密度低、居住分散、交通不便，存在农牧区人畜饮水和野生动物饮水难问题。但这些地区太阳能资源丰富，而且还具有相当丰富的地下水资源。推广并开发无噪声、全自动、高可靠、供水量与蒸发量适配性好的太阳能光伏水泵，可以用于牧区、草原、边防哨所等缺电、无电地区，提供人畜饮用水以及草原、牧场或其它农作物的灌溉用水。
但光伏水泵系统价格比较高，太阳能光伏阵列的输出效率对整个太阳能光伏水泵系统起着关键性的作用。太阳电池阵列I-V特性和P-V特性是太阳电池的主要特性。光伏电池的伏安特性是一定光强、一定温度下，电池的负载外特性，直接反映出电池输出功率。如附图2可知，特性曲线上的任意一点对应着某一条件下的光伏电池工作点，在此点负载所获得的功率设为P0＝I0*V0，由于I-V曲线具有高度的非线性特征，在曲线上总可以找到一个工作点，此点处的输出功率最大，此点就是最大功率点即图中M点。M点所对应的电流IM为最佳工作电流，VM为最佳工作电压，PM为最大输出功率，PM＝VM*IM。光伏电池的效率是指光伏电池的输出功率P0与阳光投射到电池表面上的功率PS之比，其值取决于工作点。通常采用光伏电池的最大效率值作为其效率η，η＝PM/PS。由图和公式可知，光伏电池不工作于最大功率点时，其效率都低于按此定义的效率值，甚至会低到零。日照强度和电池结温是影响太阳电池功率输出的主要参数，温度上升将使太阳电池开路电压降、短路电流微弱上升。如附图3可知，随着光伏电池结温的上升，其最大输出功率下降，由公式η＝PM/PS可知其效率随着温度的上升而下降，即光伏电池具有负的温度系数。可见，太阳能电池板的温度影响着太阳能光伏水泵系统的输出效率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种能有效降低太阳能电池光伏阵列的温度，保证太阳能电池光伏阵列的工作稳定性，提高太阳能光伏阵列的输出功率和太阳能光伏水泵系统的效率的光伏水泵冷却系统。
本实用新型的技术方案是：包括有太阳能光伏阵列、太阳能电池冷却板、DC/DC变换器、充放电控制器、DC/AC变换器、储能装置、光伏水泵、三通阀、水管和储水装置，太阳能电池冷却板固定在太阳能光伏阵列的背面，太阳能光伏阵列通过DC/AC变换器与驱动光伏水泵连接，光伏水泵的工作提水通过三通阀及水管分别储存在储水装置及流到太阳能电池冷却板对太阳能光伏阵列进行冷却，且对太阳能光伏阵列冷却后的冷却水再次回流到储水装置，储能装置通过充放电控制器与DC/AC变换器连接。
上述太阳能光伏阵列与DC/AC变换器之间还连接有DC/DC变换器，储能装置通过充放电控制器与DC/DC变换器连接。
上述太阳能电池冷却板焊接在太阳能光伏阵列的背面。
上述太阳能电池冷却板用导热性良好材料做出。
上述太阳能电池冷却板用不锈钢或铝合金或铜合金做出。
上述太阳能电池冷却板内表面灼刻若干条宽度一致的微通道。
上述光伏水泵包括有水泵及其驱动电机，水泵与电机的输出轴连接。
上述充放电控制器采用二极管或继电器或开关。
上述储能装置为蓄电池组或电容器或超级电容。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和积极效果：
(1)本实用新型利用光伏水泵工作提水的一部分水对太阳能光伏阵列进行冷却，有效地降低了太阳能电池的温度，保持了光伏电池表面温度的均匀性，提高了太阳能光伏阵列的输出功率和太阳能光伏水泵系统的效率。
(2)本实用新型提出的冷却方式结构简单，制造成本低，效果好，利用系统本身的水资源对太阳能电池板进行冷却，且冷却后冷却水再次回流使用，在最大程度上节省、利用了系统资源。
(3)本实用新型采用蓄电池组储存日照强烈时的一部分日照能量，并在日照比较弱时将能量供给光伏水泵。这种工作方式使光伏水泵系统能达到最佳效率状态。
(4)应用本实用新型的太阳能光伏水泵系统利用半导体太阳电池将太阳能直接转换为电能，然后驱动各类马达带动水泵从深井、江、河、湖等水源提水，解决了我国大部分地区的饮用水及草原、牧场或其它农作物的灌溉用水，对促进地区经济发展并防止沙漠化起着非常重大的作用。
本实用新型是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的光伏水泵冷却系统。
附图说明
图1是本实用新型系统实施例的结构示意图；
图2是太阳电池阵列I-V特性和P-V特性曲线图；
图3是温度对太阳能光伏阵列的工作特性影响示意图；
图4是图1中的太阳能电池冷却板的结构示意图。
具体实施方式
实施例
本实用新型的结构示意图如图1所示，包括有太阳能光伏阵列1、太阳能电池冷却板2、DC/DC变换器3、充放电控制器4、DC/AC变换器5、储能装置6、光伏水泵7、三通阀8、水管9和储水装置10，太阳能电池冷却板2固定在太阳能光伏阵列1的背面，太阳能光伏阵列1通过DC/AC变换器5与驱动光伏水泵7连接，光伏水泵7的工作提水通过三通阀8及水管9分别储存在储水装置10及流到太阳能电池冷却板2对太阳能光伏阵列1进行冷却，且对太阳能光伏阵列1冷却后的冷却水再次回流到储水装置10，储能装置6通过充放电控制器4与DC/AC变换器5连接。上述充放电控制器4采用二极管或继电器或开关。本实施例中，上述充放电控制器4采用开关。上述储能装置6为蓄电池组或电容器或超级电容。本实施例中，储能装置6为蓄电池组。
本实施例中，上述太阳能光伏阵列1与DC/AC变换器5之间还连接有DC/DC变换器3，储能装置6通过充放电控制器4与DC/DC变换器3连接。
为便于安装，上述太阳能电池冷却板2焊接在太阳能光伏阵列1的背面。
上述太阳能电池冷却板2用导热性良好的材料做出，如用不锈钢或铝合金或铜合金做出。本实施例中，上述太阳能电池冷却板2用不锈钢做出。如图4所示，太阳能电池冷却板2的厚度为1.5～2mm。
此外，上述太阳能电池冷却板2内表面灼刻若干条宽度一致的微通道。
本实施例中，上述光伏水泵7包括有水泵及其驱动电机，水泵与电机的输出轴连接。
本实用新型工作时，太阳能光伏水泵系统对太阳能光伏阵列的最大功率跟踪通过DC/AC变换器5的控制来实现，即DC/AC变换器5的控制目标为光伏阵列的最大功率跟踪(MPPT)，它通过控制DC/AC变换器5的PWM调制的调制度来实现。本实用新型在太阳能光伏阵列1与DC/AC变换器5之间增加DC/DC变换器3，主要是便于MPPT即最大功率点跟踪时保持直流侧电压稳定。太阳能光伏阵列1的输出能量依次通过DC/DC变换器3和DC/AC变换器5后，输送给光伏水泵7。光伏水泵7工作提水经由三通阀8分流，一部分储存在储水装置10，另一部分通过水管9流到太阳能电池冷却板2对太阳能光伏阵列1进行冷却，冷却水对太阳能光伏阵列1冷却后再次回流到储水装置10，从而降低了太阳能光伏阵列1的温度，保证太阳能电池光伏阵列1的工作稳定性，提高了太阳能光伏阵列1的输出功率和太阳能光伏水泵系统的效率。而且本系统配备有蓄电池组和充放电控制器4，在日照强烈的时候将部分能量储存在蓄电池组中，而在日照较弱时，蓄电池组释放能量，使光伏水泵系统工作在最高效率状态。

Claims (9)

1、一种光伏水泵冷却系统，其特征在于包括有太阳能光伏阵列(1)、太阳能电池冷却板(2)、充放电控制器(4)、DC/AC变换器(5)、储能装置(6)、光伏水泵(7)、三通阀(8)、水管(9)和储水装置(10)，太阳能电池冷却板(2)固定在太阳能光伏阵列(1)的背面，太阳能光伏阵列(1)通过DC/AC变换器(5)与驱动光伏水泵(7)连接，光伏水泵(7)的工作提水通过三通阀(8)及水管(9)分别储存在储水装置(10)及流到太阳能电池冷却板(2)对太阳能光伏阵列(1)进行冷却，且对太阳能光伏阵列(1)冷却后的冷却水再次回流到储水装置(10)，储能装置(6)通过充放电控制器(4)与DC/AC变换器(5)连接。
2、根据权利要求1所述的光伏水泵冷却系统，其特征在于上述太阳能光伏阵列(1)与DC/AC变换器(5)之间还连接有DC/DC变换器(3)，储能装置(6)通过充放电控制器(4)与DC/DC变换器(3)连接。
3、根据权利要求1所述的光伏水泵冷却系统，其特征在于上述太阳能电池冷却板(2)焊接在太阳能光伏阵列(1)的背面。
4、根据权利要求1所述的光伏水泵冷却系统，其特征在于上述太阳能电池冷却板(2)用导热性良好材料做出。
5、根据权利要求4所述的光伏水泵冷却系统，其特征在于上述太阳能电池冷却板(2)用不锈钢或铝合金或铜合金做出。
6、根据权利要求1所述的光伏水泵冷却系统，其特征在于上述太阳能电池冷却板(2)内表面灼刻若干条宽度一致的微通道。
7、根据权利要求1至6任一项所述的光伏水泵冷却系统，其特征在于上述光伏水泵(7)包括有水泵及其驱动电机，水泵与电机的输出轴连接。
8、根据权利要求7所述的光伏水泵冷却系统，其特征在于上述充放电控制器(4)采用二极管或继电器或开关。
9、根据权利要求8所述的光伏水泵冷却系统，其特征在于上述储能装置(6)为蓄电池组或电容器或超级电容。
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