CN205959084U - 一种太阳能混合能源水泵控制器 - Google Patents

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本实用新型涉及一种太阳能混合能源水泵控制器,由太阳能电池板,市电或者柴发电机或者电池组,水泵控制器和交流水泵,无线远程控制终端及监控系统构成;太阳能电池板输出功率不足时采用自动切换市电互补、自动启动柴油机发电互补、或者采用电池组供电互补;太阳能输出功率足够时自动断开市电、自动关闭柴油机发电、或者断开电池组供电;实现在早晨,晚边,晚上及阴天时水泵都能按额定功率运行来满足客户的用水需求。本实用新型的优点是:全自动化控制,太阳能、市电、柴油发电及电池组的混用,减少用户的用电开支,并实现了太阳能泵水系统与市电/柴油/电池泵水系统的兼容。

Description

一种太阳能混合能源水泵控制器
技术领域
[0001] 本实用新型属于太阳能源领域,尤其是一种太阳能混合能源水栗控制器,涉及到太阳能水栗控制器,太阳能水栗逆变器,太阳能栗水系统,GPRS/3G/4G远程控制及监控。背景技术
[0002] 目前电力溃乏的扬水项目普遍采用单独太阳能能源驱动水栗来完成,同类控制器在系统运行时存在以下不足:
[0003] 早上、晚边及阴天由于太阳福照弱导致太能板输出功率低,水栗降功率运行,整个系统无法达到客户的用水需求。
[0004] 正午太阳光线足够强的两三个小时内能确保水栗额定功率运行;若需要水栗额定功率运行更多时间(如达到8小时以上),则只能增加太阳能光板配置,增加太阳能板配置后虽然早、晚及阴天水栗可按额定功率运行,但是相应的在正午时太阳能输出功率浪费巨大。 且加重使用者的太阳能板投资。[〇〇〇5] 晚上栗水系统无法工作。
[0006] 对于栗水系统应用于农业灌溉和供水时无法达到恒压、恒流量供水。
[0007] 早期扬水系统采用柴油发电/市电,或者电池组供电,其更新成太阳能栗水系统后市电网络、柴油机、电池组都无法继续使用,造成资源浪费;晚上需要供水时必须更改水栗连接方式,其操作相当困难且容易操作不当带来巨大损失。
[0008] 无法远程控制及监控整个系统的运行。
[0009] 很大部分栗水系统都是抽取地下水,其井深最大可达到几百米,安装水井水位传感器时相当困难,且维护成本高。
[0010] 栗水系统远程供水,其距离达到几公里,安装水塔水位传感器困难,且维护成本尚。
[0011] 无防水、防尘功能,安装时必须加入户外箱,户外箱存在散热效果不佳的问题,控制器产生的热量长时间集聚在户外箱内,容易导致控制器因高温而产生故障。发明内容
[0012] 根据上述背景技术描述的问题,本实用新型的目地在于提供一种太阳能混合能源水栗控制器。
[0013] 本实用新型提供的技术方案是:一种太阳能混合能源水栗控制器,其特征是:由太阳能电池板,市电或者柴发电机或者电池组,水栗控制器和交流水栗,无线远程控制终端及监控系统构成;太阳能电池板输出功率不足时采用自动切换市电互补、自动启动柴油机发电互补、或者采用电池组供电互补;太阳能输出功率足够时自动断开市电、自动关闭柴油机发电、或者断开电池组供电;实现在早晨,晚边,晚上及阴天时水栗都能按额定功率运行来满足客户的用水需求。
[0014] 进一步,所述水栗控制器包括柴油机点火控制模块、交流电压检测模块、电压电流检测模块、继电器开关控制模块、太阳能电压电流检测模块、电池组电压检测模块、E2PR0M 存储单元、RTC时钟单元、水栗出水管压力传感器、水井传感器、水塔传感器、接口单元、无线通信模块、相电压传感器、相电流传感器、输出过流检测模块、散热模块、IGBT温度检测模块、LED指示灯、LCD显示模块、按键模块、开关机按键、交流水栗、CPU和IGBT逆变电路模块,CPU连接柴油机点火控制模块、交流电压检测模块、电压电流检测模块、继电器开关控制模块、太阳能电压电流检测模块、电池组电压检测模块、E2PR0M存储单元、RTC时钟单元、 水栗出水管压力传感器、水井传感器、水塔传感器、接口单元、相电压传感器、相电流传感器、输出过流检测模块、散热模块、IGBT温度检测模块、LED指示灯、LCD显示模块、按键模块、 开关机按键和IGBT逆变电路模块,输出过流检测模块连接IGBT逆变电路模块,IGBT逆变电路模块连接交流水栗,无线通信模块无线连接控制终端;所述电压电流检测模块是检测交流整流后或电池直流输出端;继电器开关控制模块是控制交流整流后或电池直流的通断控制。
[0015] 进一步,所述无线通信模块实现远程控制及监控功能。
[0016] 进一步,所述无线通信模块采用GPRS/3G/4G模块进行无线通信。
[0017] 进一步,所述CPU自动检测水栗运行电流,无须几百米接线检测水井水位,实现水栗防干抽功能。
[0018] 进一步,接口单元采用RS232接口;无线通信模块采用GPRS通信模块或3G通信模块或4G通信模块;散热模块采用风扇构成;交流水栗采用单相或三相交流水栗;控制终端是手机短信控制、电脑应用程序控制或手机应用程序。
[0019] 进一步,所述控制器CPU采用自带六路PWM引脚的ARM-32BIT 144MHz单片机;[0〇2〇] 进一步,所述输出过流检测模块采用A316 J驱动检测IGBT的管压;
[0021] 进一步,所述水井传感器、水塔传感器采用运放加隔离光耦组成。
[0022] 各功能t吴块功能说明:[〇〇23] 柴油机点火控制模块:当CPU (控制器)检测到太阳能电池板输出低功率时,CPU控制柴油机点火控制模块的干节点输出电压启动柴油机;太阳能电池板足功率时自动关闭柴油发电机;然后通过交流电压检测模块和电压电流检测模块检测是否启动/关闭成功。
[0024] 交流电压检测模块:用于判断交流输入有无,当输入为三相交流电时,同时用于断判输入掉相与否。
[0025] 电压电流检测模块:用于检测整流后的直流电压电流或电池直流输出端电压电流检测,用于计算功率和显示。
[0026] 继电器开关模块:控制交流整流后或电池直流的通断控制,即用于控制交流电/直流电混合输入。
[0027] 太阳能电压电流检测模块:自动识别太阳能的电压及电流,用于MPPT算法控制当中,同时用于显示。
[0028] 电池组电压检测模块:当用电池组混合输入时,用于电池低压保护功能。[〇〇29] E2PR0M存储单元:CPU (控制器)相应参数的存储。
[0030] RTC时钟单元:系统时钟功能主要用于定时开关机以及故障码产生时间的记录。
[0031] 水栗出水管压力传感器:栗水系统输水到水塔时长达公里级,可与浮球配合使用, 当水塔水满时,浮球自动关闭出水口,水管压力增大,通过压力传感器读取压力值,从而实现防溢出功能。
[0032] 水井传感器:水井水位检测,当水井水位低于进水口时,控制器自动关闭输出,水栗停止运转,
[0033] 水塔传感器:水塔水位检测,当水塔水位满时,控制器自动关闭输出,水栗停止运转,[〇〇34] RS232接口:用于配合无线通信模块连接使用,如采用GPRS/3G/4G通信模块使用。
[0035] 无线通信模块:控制器各项运行参数及设置参数可通过短信或者数据流进行交互,采用数据流时需安装应用软件到电脑或手机终端。
[0036] 相电压传感器:用于检测输出电压是否达到标准,参与调制算法。[〇〇37] 相电流传感器:检测相电流用于显示和判断是否掉相,三相水栗运转是否平衡;且参与调制算法。
[0038] 输出过流检测模块:输出过流检测模块用于检测水栗堵转时输出电流过大时进行保护,停止输出。[〇〇39] 散热模块:CPU控制风扇工作或半导体散热片制冷,用于控制器散热,延长其使用寿命缩短。
[0040] IGBT温度检测模块:IGBT安装在散热片上,检测温度达到一定值后开启风扇加速散热。
[0041] LED指示灯:指示电源、工作、故障状态。[〇〇42] IXD显示模块:显示内容包括太阳能输入电压、电流、功率;交流或电池或柴油机输入电压、电流、功率;混合能源输入状态,输出电压、电流、频率;故障或警告产生原因及时间;控制器设置参数如工作时间、太阳能低功率保护或者混合输入参数、机器输出最大频率和电压。
[0043] 按键模块:用于操作菜单,包括退出,上翻,下翻,回车按键
[0044] 开关机按键:控制器开关/关机总控制开关。[〇〇45] 交流水栗:采用单/三相交流水栗进行抽水蓄水。
[0046] CPU:检测各个输入模块,控制各个输出模块,完成功能控制。[〇〇47] IGBT逆变电路:CPU输出P丽调制信号控制IGBT内部功率管的开关,从而实现DC逆变成AC。
[0048] 本实用新型的优点是:全自动化控制,太阳能市电、柴油发电及电池组的混用,减少用户的用电开支,并实现了太阳能栗水系统与市电/柴油/电池栗水系统的兼容。附图说明[〇〇49]图1为本实用新型原理框图;
[0050] 图2为本实用新型原理框图简化图;
[0051] 图中:1、柴油机点火控制模块;2、交流电压检测模块;3、电压电流检测模块;4、继电器开关控制模块;5、太阳能电压电流检测模块;6、电池组电压检测模块;7、E2PR0M存储单元;8、RTC时钟单元;9、水栗出水管压力传感器;10、水井传感器;11、水塔传感器;12、接口单元;13、无线通信模块;14、相电压传感器;15、相电流传感器;16、输出过流检测模块;17、散热模块;18、IGBT温度检测模块;19、LED指示灯;20、LCD显示模块;21、按键模块;22、开关机按键;23、交流水栗;24、CPU; 25、IGBT逆变电路模块;26、控制终端。具体实施方式
[0052] 参照附图1-2,进一步详细说明本实用新型的实现方式。[〇〇53] 一种太阳能混合能源水栗控制器,由太阳能电池板,市电或者柴发电机或者电池组,水栗控制器和交流水栗,无线远程控制终端及监控系统构成;太阳能电池板输出功率不足时采用自动切换市电互补、自动启动柴油机发电互补、或者采用电池组供电互补;太阳能输出功率足够时自动断开市电、自动关闭柴油机发电、或者断开电池组供电;实现在早晨, 晚边,晚上及阴天时水栗都能按额定功率运行来满足客户的用水需求。
[0054] 所述水栗控制器包括柴油机点火控制模块1、交流电压检测模块2、电压电流检测模块3、继电器开关控制模块4、太阳能电压电流检测模块5、电池组电压检测模块6、E2PR0M 存储单元7、RTC时钟单元8、水栗出水管压力传感器9、水井传感器10、水塔传感器11、接口单元12、无线通信模块13、相电压传感器14、相电流传感器15、输出过流检测模块16、散热模块 17、IGBT温度检测模块18、LED指示灯19、IXD显示模块20、按键模块21、开关机按键22、交流水栗23、CPU 24和IGBT逆变电路模块25,CPU 24连接柴油机点火控制模块1、交流电压检测模块2、电压电流检测模块3、继电器开关控制模块4、太阳能电压电流检测模块5、电池组电压检测模块6、E2PR0M存储单元7、RTC时钟单元8、水栗出水管压力传感器9、水井传感器 1 〇、水塔传感器11、接口单元12、相电压传感器14、相电流传感器15、输出过流检测模块16、 散热模块17、IGBT温度检测模块18、LED指示灯19、IXD显示模块20、按键模块21、开关机按键 22和IGBT逆变电路模块25,输出过流检测模块16连接IGBT逆变电路模块25, IGBT逆变电路模块25连接交流水栗23,无线通信模块13无线连接控制终端26;所述电压电流检测模块3是检测交流整流后或电池直流输出端;继电器开关控制模块4是控制交流整流后或电池直流的通断控制。
[0055] 所述无线通信模块13实现远程控制及监控功能。[〇〇56] 所述无线通信模块13采用GPRS/3G/4G模块进行无线通信。[〇〇57] 所述CPU 24自动检测水栗运行电流,无须几百米接线检测水井水位,实现水栗防干抽功能。[〇〇58] 接口单元12采用RS232接口;无线通信模块13采用GPRS通信模块或3G通信模块或4G通信模块;散热模块17采用风扇构成;交流水栗23采用单相或三相交流水栗;控制终端26 是手机短信控制、电脑应用程序控制或手机应用程序;
[0059] 控制器CPU24采用自带六路PWM引脚的ARM-32BIT 144MHz单片机;[〇〇6〇] 输出过流检测模块16采用A316J驱动检测IGBT的管压;[〇〇61] IGBT温度检测模块18为IGBT模块内部自带;
[0062] 电压检测模块3、5、6、14采用高精度电阻分压组成;
[0063] 电流检测模块3、5、15采用电流传感器组成;
[0064] 水井传感器10、水塔传感器11采用运放加隔离光耦组成;[〇〇65] 继电器开关模块4由12V继电器组成;
[0066] 交流水栗23根据流量要求选择适合的单/三相型号;[〇〇67] IGBT逆变电路模块25根据水栗的不同功率选择不同型号;
[0068] 水栗出水管压力传感器模块9根据不同水栗选择相应的压力值型号;
[0069] rtc时钟单元模块8采用DS1302芯片;
[0070] E2PR0M存储单元7采用24C04芯片;
[0071] 压力传感器跟浮球配合可实现远距离水塔水位检测,实现水塔防溢出功能。[〇〇72] 定时开关机功能;[〇〇73] 采用IXD显示模块及LED指示灯,可实时显示控制器运行的各项参数及运行状态。
[0074] 自动识别太阳能电压,无须设置相应参数,自动跟踪太阳能输出功率并调节水栗频率(转速),实现MPPT功能;
[0075] 系统各项保护措施如:直流输入过/欠压,直流输入反接,机器过温,水栗过流,水栗堵转,水栗掉相,水栗三相不平衡,水栗短路,市电/柴油发电机交流输入欠/过压,交流输入掉相等保护机制;
[0076] 外壳设计采用IP65防水防尘等级,户外安装无需户外柜,散热良好,降低故障率。

Claims (9)

1.一种太阳能混合能源水栗控制器,其特征是:水栗控制器包括柴油机点火控制模块 (1)、交流电压检测模块(2)、电压电流检测模块(3)、继电器开关控制模块(4)、太阳能电压 电流检测模块(5)、电池组电压检测模块(6)、E2PR0M存储单元(7)、RTC时钟单元(8)、水栗出 水管压力传感器(9)、水井传感器(10)、水塔传感器(11)、接口单元(12)、无线通信模块(13) 、相电压传感器(14)、相电流传感器(15)、输出过流检测模块(16)、散热模块(17)、 IGBT温度检测模块(18)、LED指示灯(19)、IXD显示模块(20)、按键模块(21)、开关机按键 (22)、交流水栗(23)、CPU (24)和IGBT逆变电路模块(25),CPU (24)连接柴油机点火控制模 块(1)、交流电压检测模块(2)、电压电流检测模块(3)、继电器开关控制模块(4)、太阳能电 压电流检测模块(5)、电池组电压检测模块(6)、E2PROM存储单元(7)、RTC时钟单元(8)、水 栗出水管压力传感器(9)、水井传感器(10)、水塔传感器(11)、接口单元(12)、相电压传感器(14) 、相电流传感器(15)、输出过流检测模块(16)、散热模块(17)、IGBT温度检测模块(18)、 LED指示灯(19)、LCD显示模块(20)、按键模块(21)、开关机按键(22)和IGBT逆变电路模块 (25),输出过流检测模块(16)连接IGBT逆变电路模块(25),IGBT逆变电路模块(25)连接交 流水栗(23),无线通信模块(13)无线连接控制终端(26);所述电压电流检测模块(3)是检测 交流整流后或电池直流输出端;继电器开关控制模块(4)是控制交流整流后或电池直流的 通断控制。
2.根据权利要求1所述太阳能混合能源水栗控制器,其特征是:所述无线通信模块(13) 采用GPRS/3G/4G模块进行无线通信,实现远程控制及监控功能。
3.根据权利要求1所述太阳能混合能源水栗控制器,其特征是:所述CPU (24)自动检测 水栗运行电流,无须几百米接线检测水井水位,实现水栗防干抽功能。
4.根据权利要求1所述太阳能混合能源水栗控制器,其特征是:所述接口单元(12)采用 RS232接口;无线通信模块(13)采用GPRS通信模块或3G通信模块或4G通信模块。
5.根据权利要求1所述太阳能混合能源水栗控制器,其特征是:所述散热模块(17)采用 风扇或半导体制冷片构成。
6.根据权利要求1所述太阳能混合能源水栗控制器,其特征是:所述交流水栗(23)采用 单相或三相交流水栗。
7.根据权利要求1所述太阳能混合能源水栗控制器,其特征是:所述控制终端(26)是手 机短信控制、电脑应用程序控制或手机应用程序。
8.根据权利要求1所述太阳能混合能源水栗控制器,其特征是:所述输出过流检测模块 (16)采用A316J驱动检测IGBT的管压。
9.根据权利要求1所述太阳能混合能源水栗控制器,其特征是:所述水井传感器(10)、 水塔传感器(11)采用运放加隔离光耦组成。
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