CN203892135U - 一种太阳能光伏扬水水泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能光伏扬水水泵，包括光伏阵列，所述光伏阵列通过蓄电池与光伏扬水逆变器电连接，蓄电池设有充放电控制器，光伏扬水逆变器通过选择开关分别与扬水泵和并网接口电连接；扬水泵的入水口端与深水源相连，扬水泵的出水口端通过电磁阀与灌溉管道相连，扬水泵与灌溉管道之间连接有U型管组，U型管组一侧设有促进U型管内水与环境之间热交换的风机；扬水泵的出水口端设有还水压传感器，水压传感器的输出端与充放电控制器的输入端相连；本实用新型的优点在于：能根据水压情况来控制蓄电池充放电，调节灌溉水温，充分利用太阳能和风能，提高了设备运行效率，极大地降低了负载断电时间。

Description

一种太阳能光伏扬水水泵

技术领域

本实用新型涉及一种扬水水泵，具体地说是一种太阳能光伏扬水水泵，属于水泵灌溉设备领域。

背景技术

以往田间灌溉所需的电力均采用的是交流电。存在电网架设、维护费用高，占地面积多等缺点。近几年，出现了部分以太阳能提供电能的灌溉系统，但绝大多数是用于菜园等小面积灌溉区域的小型灌溉系统。随着太阳能发电成本的降低，太阳能光伏扬水灌溉朝着大面积农田灌溉方向发展。名称为“一种太阳能光伏扬水滴灌系统”申请号为“CN201120147476.X”的中国实用新型专利提供了一种太阳能光伏扬水滴灌系统，由太阳能光伏阵列、扬水逆变器、三相水泵、蓄水池组成，扬水逆变器的离网／并网自动切换可有效提高太阳能光伏扬水滴灌系统的实用效能，蓄水池通过蓄水可以有效调节滴灌带水压。但是，设备结构简单，功能单一，灌溉效果较差。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型设计了一种太阳能光伏扬水水泵，能根据水压情况来控制蓄电池充放电，调节灌溉水温，充分利用太阳能和风能，提高了设备运行效率，极大地降低了负载断电时间。

本实用新型的技术方案为：

一种太阳能光伏扬水水泵，包括将太阳能转化为电能的太阳能光伏阵列，所述光伏阵列通过蓄电池与将电能转换为三相电输出的光伏扬水逆变器电连接，所述蓄电池设有充放电控制器，所述光伏扬水逆变器通过选择开关分别与扬水泵和并网接口电连接；所述并网接口与电网相连；所述扬水泵的入水口端与深水源例如深水井通过水管相连，所述扬水泵的出水口端通过电磁阀与灌溉管道相连，所述的扬水泵与灌溉管道之间连接有U型管组。其中，所述U型管组由若干个U型管彼此串联而成。所述U型管组一侧设有促进U型管内水与环境之间热交换的风机，从而可以调节灌溉的水温，使水温不至于过高或过低，避免因水温过高或过低对作物生长产生影响，提高了灌溉质量；所述的扬水泵的出水口端设有还水压传感器，所述水压传感器的输出端与所述充放电控制器的输入端相连，充放电控制器通过水压传感器实现对水泵出水口端水压的实时监测，并根据水压情况来控制蓄电池的充放电，从而来提高系统的效率；

另外，所述蓄电池的输入端还连接有风力发电机组的输出端，充放电控制器采用集中式控制方式，统筹各路采集风力发电机组和太阳能光伏阵列的数据，集中控制各路充放电，提高控制器的效率。所述充放电控制器设有CPU控制主板，所述CPU控制主板进行太阳能最大功率跟踪、风力发电机组过电压保护、蓄电池充放电控制、逆变／整流、滤波／升压、双电源切换，由CPU控制主板统一管理、检测、调节和控制。所述CPU控制主板设有DSP装置，所述DSP连接有一个输入电压电流采集单元，一个输出电压电流采集单元等，所述DSP为32位DSP，能够根据系统状态及不同风速不同日照进行自动调整风力发电机组投入／泄荷／刹车、太阳能电池组投入／切出系统，接受外部命令调整风力发电机组投入／泄荷／刹车、太阳能电池组投入／切出系统，进行故障处理和自诊断，并在系统短路、过载或其它严重故障时断开保险开关以保证设备及人员安全。所述的输入电压电流采集单元和输出电压电流采集单元均设有霍尔电流传感器。从而解决了在太阳光照射强度不高时，扬水系统无法正常使用的问题，提高了系统的运行效率，极大地降低了负载断电时间，充分利用太阳能、风能等绿色清洁能源，同时保障了蓄电池的运行寿命，降低了运行人员的运行维护工作量。

所述扬水泵通过三通阀与设置在所述太阳能光伏阵列背面的冷却水管相连通，由于深水源的水温通常较低，因此，通过三通阀分别流向灌溉管道和光伏阵列供水，对光伏阵列进行自冷却，冷却后水还可以再次回流使用，保证了光伏阵列工作稳定性和使用寿命，提高了光伏阵列的输出功率。所述冷却水管为的形状可以为波浪形、矩形、螺旋形、车轮辐射形或者扁形等形状。

所述充放电控制器采用双向DC/DC变换器，既能控制蓄电池的充电速度和深度，又能控制其发电速度和深度，双向DC/DC变换器开关器件采用三菱高速智能功率模块（IPM模块）；所述水压传感器采用全数字式水压传感器，输出与水压对应的0-4V电压信号，经信号处理电路后送往TMS320F2812芯片进行A/D采样分析。

太阳能光伏阵列提供电能，并由充放电控制器控制蓄电池的充电和放电，控制蓄电池存储一部分电能备用；光伏扬水逆变器接收蓄电池的直流电并将其转化成三相交流电，同时通过选择开关的启闭实现光伏扬水逆变器并网/离网运行。并网时，电能接入电网，不为水泵供电；离网时，电能脱离电网，驱动三相水泵抽取地下水。

所述U型管组内设有温度传感器，所述温度传感器的输出端与水温控制器的输入端相连接，所述水温控制器的输出端与调节水温的压缩机控制相连，控制压缩机的启闭，从而达到辅助调节水温的目的。所述水温控制器为温控器或可编程逻辑控制器或单片机控制器。所述压缩机设置在所述U型管组的出口端。

本实用新型的优点在于：能够根据水压情况来控制蓄电池的充放电，从而来提高系统的效率；同时，调节灌溉的水温，使水温不至于过高或过低，避免因水温过高或过低对作物生长产生影响，提高了灌溉质量；保证了灌溉设备的常规化运行，显著节省了水资源，能够根据土壤的含水量来进行灌溉，使用方便，且操作简单。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例的整体结构示意图；

图中：1-光伏阵列、2-蓄电池、3-扬水逆变器、4-充放电控制器、5-选择开关、6-扬水泵、7-并网接口、8-、9-水源、10-灌溉管道、11-U型管组、12-风机、13-水压传感器、14-压缩机、15-水温控制器、16-风力发电机组、17-三通阀、18-冷却水管。

具体实施方式

以下对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1所示，一种太阳能光伏扬水水泵，包括将太阳能转化为电能的太阳能光伏阵列1，所述光伏阵列1通过蓄电池2与将电能转换为三相电输出的光伏扬水逆变器3电连接，所述蓄电池2设有充放电控制器4，所述光伏扬水逆变器3通过选择开关5分别与扬水泵6和并网接口7电连接；所述并网接口7与电网相连；所述扬水泵6的入水口端与深水源9例如深水井通过水管相连，所述扬水泵6的出水口端通过电磁阀与灌溉管道10相连，所述的扬水泵6与灌溉管道10之间连接有U型管组11。其中，所述U型管组11由若干个U型管彼此串联而成。所述U型管组11一侧设有促进U型管内水与环境之间热交换的风机12，从而可以调节灌溉的水温，使水温不至于过高或过低，避免因水温过高或过低对作物生长产生影响，提高了灌溉质量；所述的扬水泵6的出水口端设有还水压传感器13，所述水压传感器13的输出端与所述充放电控制器4的输入端相连，充放电控制器通过水压传感器实现对水泵出水口端水压的实时监测，并根据水压情况来控制蓄电池2的充放电，从而来提高系统的效率；

另外，所述蓄电池2还连接有风力发电机组，充放电控制器采用集中式控制方式，统筹各路采集风力发电机组和太阳能光伏阵列的数据，集中控制各路充放电，提高控制器的效率。所述充放电控制器4设有CPU控制主板，所述CPU控制主板进行太阳能最大功率跟踪、风力发电机组过电压保护、蓄电池充放电控制、逆变／整流、滤波／升压、双电源切换，由CPU控制主板统一管理、检测、调节和控制。所述CPU控制主板设有DSP装置，所述DSP连接有一个输入电压电流采集单元，一个输出电压电流采集单元等，所述DSP为32位DSP，能够根据系统状态及不同风速不同日照进行自动调整风力发电机组投入／泄荷／刹车、太阳能电池组投入／切出系统，接受外部命令调整风力发电机组投入／泄荷／刹车、太阳能电池组投入／切出系统，进行故障处理和自诊断，并在系统短路、过载或其它严重故障时断开保险开关以保证设备及人员安全。所述的输入电压电流采集单元和输出电压电流采集单元均设有霍尔电流传感器。从而解决了在太阳光照射强度不高时，扬水系统无法正常使用的问题，提高了系统的运行效率，极大地降低了负载断电时间，充分利用太阳能、风能等绿色清洁能源，同时保障了蓄电池的运行寿命，降低了运行人员的运行维护工作量。

所述扬水泵6通过三通阀与设置在所述太阳能光伏阵列1背面的冷却水管相连通，由于深水源的水温通常较低，因此，通过三通阀分别流向灌溉管道和光伏阵列供水，对光伏阵列进行自冷却，冷却后水还可以再次回流使用，保证了光伏阵列工作稳定性和使用寿命，提高了光伏阵列的输出功率。所述冷却水管为的形状可以为波浪形、矩形、螺旋形、车轮辐射形或者扁形等形状。

所述充放电控制器4采用双向DC/DC变换器，既能控制蓄电池的充电速度和深度，又能控制其发电速度和深度，双向DC/DC变换器开关器件采用三菱高速智能功率模块（IPM模块）；所述水压传感器13采用全数字式水压传感器，输出与水压对应的0-4V电压信号，经信号处理电路后送往TMS320F2812芯片进行A/D采样分析。

太阳能光伏阵列提供电能，并由充放电控制器控制蓄电池的充电和放电，控制蓄电池存储一部分电能备用；光伏扬水逆变器接收蓄电池的直流电并将其转化成三相交流电，同时通过选择开关的启闭实现光伏扬水逆变器并网/离网运行。并网时，电能接入电网，不为水泵供电；离网时，电能脱离电网，驱动三相水泵抽取地下水。

其中，所述扬水泵6为三柱式活塞高压水泵。

所述U型管组11内设有温度传感器，所述温度传感器的输出端与水温控制器15的输入端相连接，所述水温控制器15的输出端与调节水温的压缩机14控制相连，控制压缩机的启闭，从而达到辅助调节水温的目的。所述水温控制器15为温控器或可编程逻辑控制器或单片机控制器。所述压缩机14设置在所述U型管组11的出口端。

另外，在作物灌溉处设有土壤湿度传感器，所述土壤湿度传感器通过无线通讯连接方式，例如EMS无线信号传输方式，与灌溉控制器通讯连接，所述灌溉控制器为可编程逻辑控制器或单片机控制器，所述灌溉控制器的输出端与所述电磁阀控制相连。土壤湿度传感器将采集到的土壤含水量信息传输给灌溉控制器，灌溉控制器根据接收到的土壤含水量信息对电磁阀发出灌溉指令进行灌溉，显著节省了水资源，控制系统采用无线连接方式，减少了复杂的布线过程，使用方便，且操作简单。所述土壤湿度传感器设置在地面以下20cm-40cm处。

所述的扬水逆变器3和扬水泵6之间还电连接有定时模块。所述定时模块可以为一具定时功能的集成控制电路，包括定时控制电路、开关按钮及调节按钮，所述定时控制电路电连接在所述扬水逆变器和扬水泵之间，所述的开关按钮和调节按钮分别对应连接于所述定时控制电路的电源端和调节输入端，开关按钮用于通断扬水逆变器所提供的电源，调节按钮用于调节定时的时间。为了方便调节定时时间，还可以在定时模块上连接有用于显示其定时时间的显示屏。根据实际需要的扬水时间，通过调节按钮，设置定时模块的定时时间，通过该定时模块的自动控制作用，使灌溉蓄水做到定时又适量的最佳扬水作用，扬水效果较佳，而且还省去了人工操作的繁琐，使用方便。另外，还可以在该定时模块上连接一能够远程控制该定时模块的控制卡，省去到各现场对扬水装置的定时模式进行更换调节，更具自动、智能化的便捷控制效果。

另外，上述太阳能光伏阵列、扬水逆变器、扬水泵、蓄电池、水压传感器、充放电控制器、水温控制器、灌溉控制器、控制卡等作为单独的设备，除本实用新型所指出的改进结构外，其余结构均属于现有技术，故不多述。

上述充放电控制器、水温控制器、灌溉控制器、控制卡、定时控制电路等设备的连接电路均为常规电路设计，所属领域技术人员根据该领域的普通技术常识即可得到，只要能实现本实用新型的连接功能即可，具体结构可根据实际需要进行选择，故不再多述。

Claims (3)

1.一种太阳能光伏扬水水泵，其特征在于：包括将太阳能转化为电能的太阳能光伏阵列，所述光伏阵列通过蓄电池与将电能转换为三相电输出的光伏扬水逆变器电连接，所述蓄电池设有充放电控制器，所述光伏扬水逆变器通过选择开关分别与扬水泵和并网接口电连接；所述扬水泵的入水口端与深水源相连，所述扬水泵的出水口端通过电磁阀与灌溉管道相连，所述的扬水泵与灌溉管道之间连接有U型管组，所述U型管组一侧设有促进U型管内水与环境之间热交换的风机；所述扬水泵的出水口端设有还水压传感器，所述水压传感器的输出端与所述充放电控制器的输入端相连。

2.根据权利要求1所述的光伏扬水水泵，其特征在于：所述蓄电池的输入端还连接有风力发电机组的输出端。

3.根据权利要求1或2所述的光伏扬水水泵，其特征在于：所述扬水泵通过三通阀与设置在所述太阳能光伏阵列背面的冷却水管相连通。