CN203223359U - 一种采用无传感器直流无刷电机的光伏水泵系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种采用无传感器直流无刷电机的光伏水泵系统，其中包括光伏发电组件、太阳能驱动的专用直流无刷电机控制器SBLDC、无传感器的直流无刷电机及其驱动的水泵、能量储存电容与卸荷器、水位控制系统等。在系统的太阳能驱动的专用直流无刷电机控制器SBLDC中综合了太阳能最大功率跟踪MPPT算法，无传感器的直流无刷电机的驱动算法BLDC，跟随太阳辐射变化适时控制电机启动或停止等运行状态的算法，储能电容与卸荷器的切换算法，水位监测与控制保护系统算法等，并将这些控制算法集成在一个数字控制单元中，提供了一种集成、高效、低成本的光伏水泵系统。

Description

一种采用无传感器直流无刷电机的光伏水泵系统
【技术领域】
本实用新型涉及一种采用无传感器直流无刷电机的光伏水泵系统，其中包括光伏发电组件、太阳能驱动的专用直流无刷电机控制器SBLDC、无传感器的直流无刷电机及其驱动的水泵、水位控制系统等，属于太阳能应用技术范围内的光伏水泵技术领域。 
【背景技术】
传统能源的日益减少和其带来的环境污染已经使得人们越来越重视对可再生能源的利用与开发。光伏水泵技术便是利用太阳能作为能源驱动水泵提水的有效应用之一，它可以利用太阳能来解决缺电、无电地区的人畜用水、灌溉等用途所需的抽水。 
目前市场的光伏水泵产品，主要采用交流电机驱动技术为主，也有部分采用带位置传感器的直流无刷电机的产品。这些系统采用的太阳能跟踪技术仅采用简单的CVT技术，即采用恒定电压跟踪器；而且，为解决太阳辐射不稳定对光伏水泵运行状态带来的问题，大部分系统需要配置蓄电池系统以保证系统的稳定运行。这些技术的主要缺点是效率低，比如，交流电机必须在系统中增加逆变器环节，结构复杂，低效、维护保养不易；带位置传感器的直流无刷电机的产品控制信号复杂，信号传输方式不适合光伏水泵的应用环境；简单的CVT控制技术使得在温度或辐射值变化时，存在整个系统的效率低下等问题；蓄电池的采用使得系统的成本大幅增加等。随着技术的发展，采用无传感器的直流无刷电机的太阳能水泵系统，综合了各个技术领域的技术优势，全面的改善了原有光伏水泵系统的不足，是未来光伏水泵技术的发展趋势。 
【实用新型内容】
本实用新型提出了一种新的采用无传感器直流无刷电机的光伏水泵系统。其目的是解决现有技术存在的不足。本实用新型的主要解决方案在于： 
1.本实用新型解决方案中的光伏水泵系统由光伏发电组件、太阳能驱动的专用直流无刷电机控制器SBLDC、无传感器的直流无刷电机及其驱动的水泵、能量储存电容与卸荷器、水位控制系统等组成。光伏发电组件、无传感器的直流无刷电机及其驱动的水泵、储能电容与卸荷器、水位控制系统与太阳能驱动的专用直流无刷电机控制器SBLDC通过电气连接，并受其集中控制。 
2.本实用新型解决方案所述的光伏水泵系统中的太阳能驱动的专用直流无刷电机控制器SBLDC中，综合了太阳能最大功率跟踪MPPT算法，无传感器的直流无刷电机的驱动算法BLDC，跟随太阳辐射变化适时控制电机启动或停止等运行状态的算法， 储能电容与卸荷器的切换算法，水位监测与控制保护系统算法等，并将这些控制算法集成在一个数字控制单元中。所以可以提供一种集成、高效、低成本的光伏水泵控制单元。 
本实用新型解决方案所述的光伏水泵系统中的无传感器的直流无刷电机及其驱动的水泵是指采用无位置传感器的无刷直流电机来驱动水泵，该电机采用上述提及的太阳能驱动的专用直流无刷电机控制器SBLDC来驱动，该控制器采用反电势检测法实现电机的换相，从而具有效率高，信号传输线少的优点。 
本实用新型解决方案所述的光伏水泵系统中的能量储存电容与卸荷器具有储存和释放能量的作用。有适当光照时，储存电容存储一定的电能，在太阳辐射达到有效工作功率，但未达到光伏水泵起动功率时提供能量使光伏水泵启动；在太阳辐射低于有效工作功率时，卸荷器消耗功率，保持系统在随时待命启动状态。通过上述提及的太阳能驱动的专用直流无刷电机控制器SBLDC中集成的算法，可以保证系统在不同的太阳辐射强度时正常的起动或停止。 
本实用新型解决方案所述的光伏水泵系统中的水位监测与控制保护系统算法具有在无人值守的条件下，通过实时监测在水源和水塔上设置的传感器信号，通过上述提及的太阳能驱动的专用直流无刷电机控制器SBLDC中集成的保护算法，可以保证根据水位的情况控制水泵的运行与停止。 
本实用新型解决方案所述的光伏水泵系统中直接通过太阳能光伏组件提供的能量驱动系统工作，系统可以在不增设蓄电池作为储能部件的条件下工作。 
由于本实用新型解决方案的上述结构特点，使得该光伏水泵系统在实用中，具有效率高、对环境适应性强、维护简便、成本低的优点。 
【附图说明】
附图1是本实用新型系统组成图； 
附图2是本实用新型的太阳能驱动的专用直流无刷电机控制器SBLDC控制框图。 
【具体实施方式】
下面结合附图与实例进一步说明本实用新型的具体实施方式。 
参看附图1。本实用新型中由光伏发电组件(1)作为吸收太阳能并转换太阳能为电能的组件，其产生的电能输送至太阳能驱动的专用直流无刷电机控制器SBLDC(2)；无传感器的直流无刷电机(8)连接在太阳能驱动的专用直流无刷电机控制器SBLDC(2)的接线端子上，水泵(9)与无传感器的直流无刷电机(8)直接机械耦合， 由无传感器的直流无刷电机(8)所驱动；储存电容与卸荷器(3)与太阳能驱动的专用直流无刷电机控制器SBLDC(2)连接并接受其信号控制；水泵(9)提取的水通过管道(6)输送至水塔(5)；水塔(5)上的水位传感器(4)和水源(7)上的水位传感器(10)实时传递水位信号到太阳能驱动的专用直流无刷电机控制器SBLDC(2)。 
参看附图2，太阳能驱动的专用直流无刷电机控制器SBLDC(2)作为集成的中央控制单元，接受来自光伏组件(1)、无传感器的直流无刷电机(8)、水位、温度等实时能量与运行状态信号，经过太阳能驱动的专用直流无刷电机控制器SBLDC(2)的单片机，进行太阳能最大功率跟踪MPPT运算，直流无刷电机驱动信号控制计算，并根据预设的直流无刷电机(8)的启动功率和截止功率以及太阳辐射的强弱、水位信号等，实时发出对直流无刷电机(8)的控制信号和储存电容与卸荷器(3)的工作状态切换信号，并通过驱动电路对各系统进行控制。 
以上所述实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。 

Claims (3)

1.一种采用无传感器直流无刷电机的光伏水泵系统，主要包括光伏发电组件、太阳能驱动的专用直流无刷电机控制器SBLDC、无传感器的直流无刷电机及其驱动的水泵、储能电容与卸荷器、水位控制系统；其特征在于： 
所述光伏发电组件、无传感器的直流无刷电机及其驱动的水泵、储能电容与卸荷器、水位控制系统与太阳能驱动的专用直流无刷电机控制器SBLDC通过电气连接，并受其集中控制。 
2.根据权利要求1所述的无传感器直流无刷电机的光伏水泵系统，其特征在于： 
所述无传感器直流无刷电机的光伏水泵系统直接通过光伏发电组件提供的能量驱动光伏水泵系统工作，系统可以在不增设蓄电池作为储能部件的条件下工作。 
3.根据权利要求1所述的无传感器直流无刷电机的光伏水泵系统，其特征在于： 
所述无传感器的直流无刷电机及其驱动的水泵是指采用无位置传感器的直流无刷电机来驱动水泵，该直流无刷电机采用上述提及的太阳能驱动的专用直流无刷电机控制器SBLDC来驱动，该控制器采用反电势检测法实现电机的换相。 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103851798A (zh) * 2014-03-24 2014-06-11 中国科学技术大学 一种光伏驱动的太阳能主动循环式热水系统
CN104485861A (zh) * 2014-09-26 2015-04-01 杨忠孝 智能型直流无位置传感光伏水泵驱动控制器
CN109653979A (zh) * 2017-10-11 2019-04-19 宁波德业变频技术股份有限公司 一种能追踪太阳能板最大功率的深井泵变频器

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