CN202628423U - 一种太阳能光伏水泵系统 - Google Patents

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曾海霞
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Abstract

本实用新型涉及太阳能光伏技术领域，公开了一种太阳能光伏水泵系统。该系统包括依次电连接的太阳能光伏组件、Z源网络、三相逆变桥、三相断路器、三相异步电动机和水泵，以及用于检测储水塔内水位信号的水位传感器和与所述水位传感器电连接的驱动控制单元，所述驱动控制单元的输出端分别与所述Z源网络的输入端和所述三相逆变桥的输入端连接。与现有技术相比，本实用光伏水泵系统能适应较宽范围的电压输入，且该系统转换效率较高。

Description

一种太阳能光伏水泵系统
技术领域
本实用新型涉及太阳能光伏技术领域，特别涉及一种太阳能光伏水泵系统。
背景技术
传统的光伏水泵系统主要有两种拓扑结构。一种是两级式结构，前级采用Boost升压的同时实现最大功率点跟踪控制，后级为三相逆变桥、滤波、驱动电动机，各级控制目标明确，但电路复杂且损耗较大，影响转换效率。另一种是用一个DC/AC转换器实现最大功率点跟踪控制的单级式拓扑结构，具有较高的转换效率，但无法实现太阳能电池组件的宽范围输入，而且需要较高的光伏阵列输出电压才能实现逆变，或采用在交流端口接入工频变压器来降低光伏阵列电压等级和隔离作用，但变压器占用空间较大，造成系统笨重，电磁之间的转换过程也影响系统的转换效率。因此，传统光伏水泵系统均存在一定的局限性。
发明内容
为弥补上述缺陷，本实用新型目的是提出一种太阳能光伏水泵系统，该光伏水泵系统能适应较宽范围的电压输入，且该系统转换效率较高。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现。
一种太阳能光伏水泵系统，其特征在于，包括依次电连接的太阳能光伏组件、Z源网络、三相逆变桥、三相断路器、三相异步电动机和水泵，以及用于检测储水塔内水位信号的水位传感器和与所述水位传感器电连接的驱动控制单元，所述驱动控制单元的输出端分别与所述Z源网络的输入端和所述三相逆变桥的输入端连接。
上述技术方案的特点和进一步改进在于：
(1)所述Z源网络和所述三相逆变桥耦合。
(2)所述三相逆变桥和所述三相断路器之间设有滤波器。
(3)所述储水塔为绝缘中空的双层结构。
Z源网络由于直通零矢量的升压作用，使系统在不增加升压环节情况下，三相逆变桥输出电压高于太阳能光伏组件输出电压，实现升压功能。Z源网络桥臂上下功率器件可直通而不会烧毁，因而Z源网络不存在死区时间，从而提高了系统抗电磁干扰能力，使系统稳定性得到提升且输出正弦电压波形畸变较小，因而在太阳光照强弱变化导致太阳能光伏组件输出电压不稳定时，三相逆变桥输出到三相异步电动机的电压恒定，实现水泵保持水位差情况后正常启停，提高了整个系统的利用效率。太阳能光伏组件将Z源网络连接到三相逆变桥，Z源网络和三相逆变桥在驱动控制单元控制下，实现升压和逆变，以致光伏水泵系统适应较宽范围的电压输入。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。
图1为本实用新型实施例基于Z源网络的太阳能光伏水泵系统结构示意图。
图中：1、太阳能光伏组件；2、Z源网络；3、三相逆变桥；4、滤波器；5、三相断路器；6、三相异步电动机；7、水泵；8、储水塔；9、水位传感器；10、驱动控制单元。
具体实施方式
结合附图1，所述系统主要包括依次电连接的太阳能光伏组件1、Z源网络2、三相逆变桥3、滤波器4、三相断路器5、三相异步电动机6、水泵7、储水塔8和水位传感器9、驱动控制单元10，驱动控制单元10的输出端分别与Z源网络2的输入端和三相逆变桥3的输入端连接，Z源网络2和三相逆变桥3在驱动控制单元10控制下，实现升压和逆变。其中，滤波器4，包括滤波电抗器，用于滤波；三相断路器5，带有可控触点，用于控制水泵7的启停；三相异步电动机6驱动水泵7抽水，水泵采用离心式或容积式；储水塔8为抽中空绝热材料的双层结构制成，防止在寒冷环境中结冰；水位传感器9用于检测储水塔8中的水位。
太阳能光伏组件1正极连接Z源网络2二极管D的正极和三极管的集电极，当三相逆变桥3处于直通零矢量时三极管截止，处于非直通零矢量时三极管导通，从而保证三相逆变桥3在非直通零矢量状态期间不会出现断流情况，从而提高了逆变器的抗电磁干扰能力，使系统稳定性得到提升且输出正弦电压波形畸变较小。电感L1、L2和电容C1、C2组成的Z源网络2为系统提供一个阻抗源，完成类似Boost升压电路的功能，并且驱动控制单元10根据水位传感器9检测储水塔8中的水位信号驱动Z源网络2升压；Z源网络2和三相逆变桥3耦合在一起，完成DC/AC直流到交流的转换。驱动控制单元10按一定算法策略控制三相逆变桥3将直流电转换为交流电，再经过滤波器4滤波之后输出高质量的交流电能，通过三相断路器5，交流电最后输入至三相异步电动机6，驱动三相异步电动机6带动水泵7抽水。同时驱动控制单元10根据水位传感器9检测到的水位信号与给定的信号进行比较，来控制三相断路器5启停水泵，实现储水塔8储水。储水塔8上装有水位传感器9，便于监测储水塔8中的水量。
驱动控制单元10输出经过正弦波脉宽调制后的信号，驱动三相逆变桥3桥臂的S1～S6开关管，输出正弦交流电，通过选择一个合适的升降因子，完成三相逆变桥3输出电压高于太阳能光伏组件1的输出电压，实现升压功能，因而在太阳光照强弱变化(或温度变化)导致电池组件1输出电压不稳定时，三相逆变桥3输出到三相异步电动机6的电压恒定，实现水泵7保持水位差情况后正常启停，提高整个系统的利用效率。
Z源网络2桥臂上下功率器件可直通而不会烧毁，因而Z源网络2不存在死区时间，从而提高了系统抗电磁干扰能力，使系统稳定性得到提升且输出正弦电压波形畸变较小。另外，Z源网络2由于直通零矢量的升压作用，使系统在不增加升压环节情况下，输出电压仍比输入电压高，实现升压功能。且太阳能光伏组件1将Z源网络2连接到三相逆变桥3，Z源网络2和三相逆变桥3在驱动控制单元10控制下，实现升压和逆变，以致光伏水泵系统适应较宽范围的电压输入。
驱动控制单元10完成开关控制，逆变控制，水位检测信号的处理与控制，三相断路器5的控制等。
本实用新型基于Z源网络的光伏水泵系统，理解容易，实现简单，成本低，可大面积实施推广，同时也解决了传统的光伏水泵系统在结构和控制方面的不足和缺点，达到了实时蓄水和保持水量的目的。
本实用新型基于Z源网络的光伏水泵系统也可应用于类似蓄能过程。除以上实例外，本实用新型还可以有其他实施方法。但凡等同或等效改变、替换、改进，均在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种太阳能光伏水泵系统，其特征在于，包括依次电连接的太阳能光伏组件、Z源网络、三相逆变桥、三相断路器、三相异步电动机和水泵，以及用于检测储水塔内水位信号的水位传感器和与所述水位传感器电连接的驱动控制单元，所述驱动控制单元的输出端分别与所述Z源网络的输入端和所述三相逆变桥的输入端连接。
2.如权利要求1所述的太阳能光伏水泵系统，其特征在于，所述Z源网络和所述三相逆变桥耦合。
3.如权利要求1所述的太阳能光伏水泵系统，其特征在于，所述三相逆变桥和所述三相断路器之间设有滤波器。
4.如权利要求1所述的太阳能光伏水泵系统，其特征在于，所述储水塔为绝缘中空的双层结构。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104578881A (zh) * 2015-01-23 2015-04-29 北京理工大学 一种新型z源并网变流器
CN106194632A (zh) * 2016-07-15 2016-12-07 石家庄漫特水泵制造有限公司 一种太阳能动力的380v三相电水泵及安装方法

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