CN208128178U - 一种智能光伏水泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能光伏水泵系统，其包括：光伏组件，逆变器，支架，水泵，所述光伏组件固定在可调节的支架；所述逆变器包含，反激模块，开关电路，滤波模块；其中，所述反激模块用以将从所述光伏组件接收的低压直流转换为高频信号并输出给开关电路；所述开关电路接收所述高频信号并转换为交流电并传输至滤波模块；所述滤波模块接收所述交流电经滤波后传输至所述水泵的交流电机；用以驱动电机这样充分利用光伏组件电力；避免水泵的频繁启停。光伏组件由两块太阳电池组件成，为整个系统提供动力电源。以蓄水替代蓄电，直接驱动水泵扬水。该系统能全自动运行，无需人工值守。

Description

一种智能光伏水泵系统

技术领域

本实用新型涉及光伏扬水系统,，具体涉及一种利用微型逆变器的智能光伏水泵系统。

背景技术

随着现代光伏技术的发展，其应用的领域越来越广泛。其利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。

近年来，随着生态农业的需求越来大，把光伏产业与农业水利、荒漠治理、生活用水、城市水景等传统产业综合发展的新兴经济模式。例如一种光伏扬水系统，光伏扬水系统主要应用于光伏农业节水灌溉、光伏灌溉荒漠治理、光伏水利抗旱提水、光伏滴灌盐碱地改良、光伏渗灌草原牧业、光伏城市水景景观、光伏村庄生活供水等领域。

光伏扬水水泵利用来自太阳的持久能源，日出而作，日落而歇，不需要柴油、不需要电网，可与滴灌、喷灌、渗灌等灌溉设施配套应用，节水节能，可大幅降低使用化石能源电力的投入成本，具有广阔的前景。但是在现有的光伏扬水系统在运行时具有不稳定的现象，有时频繁的启动其控制的水泵，影响整个系统的信赖性。如：对于频率的控制很不稳定，光伏水泵在操作时，水压的控制不稳定；这时由于水泵的功率完全取决去太阳电池(也称光伏组件)的发电量；光伏组件的发电情况受天气环境的影响较大，所光伏扬水系统的泵水过程会出现不稳定现象，同时对水泵的工作状态没有检测装置，对扬水量不能进行有效的把握。同时现有的光伏扬水系统结构占用空间较大，运输存储都会面临不方便的问题。另外，现有的光伏扬水系统，光伏组件在配置时大多采用固定在某场所，不能移动。若水源不够时移动比较麻烦。用户体验不高。

实用新型内容

为此，本实用新型的目的之一，在于最大化的利用光伏电站产生的电供给家庭用户。实现光伏电站的效益最大化。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种智能光伏水泵系统，包括：光伏组件，逆变器，支架，水泵，所述光伏组件固定在可调节的支架；

所述逆变器包含，反激模块，开关电路，滤波模块；其中，

所述反激模块用以将从所述光伏组件接收的低压直流转换为高频信号并输出给开关电路；所述开关电路接收所述高频信号并转换为交流电并传输至滤波模块；所述滤波模块接收所述交流电经滤波后传输至所述水泵的交流电机；用以驱动电机。

优选的，该逆变器配置有检测模块，用以检测与其连接的光伏组件输出的电流和/或电压，基于所述电流和/或电压判定将光伏组件输出功率维持在最大功率点。

优选的，该光伏组件通过连接部分别固定于所述支架的固定部，所述支架的底部配置有用于移动的滚轮。

优选的，调整该连接部用以调整光伏组件与地面的角度。

优选的，该逆变器包含，开关电路，所述开关包含4个开关模块；其中，第一开关模块与第三开关模块电性串联的支路与第二开关模块与第四开关模块电性串联的支路电性并联并电性连接至反激模块的输出端；第一开关模块与第三开关模块的第一连接点以及第二开关模块与第四开关模块的第二连接点分别电性连接至滤波模块的输入端。

优选的，该监控设备，电性连接至所述逆变器，接收并采样所述逆变器的工作参数，并将采样的参数信息传输至远端的服务器。

优选的，该系统还包含，流量传感器，其设置于所述水泵的出水口处，用以计量水泵的流量；所述控制模块电性连接所述流量传感器，接受并处理所述流量传感器反馈的信息。

优选的，该逆变器的输出功率介于248W-560W；所述微型逆变器安装于所述支架；该逆变器根据当前光照强度调节输出功率，调节输出频率。这样的设计好处在于，低光照强度时避免水泵停机；提高系统的效率，避免浪费资源。

优选的，该支架，包括第一固定部，用以固定所述光伏组件；移动单元，其配置于所述支架的底部，用以移动所述支架；调节机构，其活动连接于第一固定部，用以调整所述光伏组件相对于水平面的角度；调节机构包括，调节杆和贯穿所述调节杆的丝杠，通过旋转所述丝杠调整所述光伏组件相对于水平面的角度。

优选的，该水泵为交流泵、离心泵中一种；所述光伏组件至少包含两块组件，其固定于所述支架，所述支架的底部配置有可移动的滚轮；在所述水泵的出水口配置有单层或多层过滤膜，用以过滤水中的杂质。

相对于现有技术中的方案，本实用新型的优点：

1、太阳能水泵提水系统全自动运行，无需人工值守，系统主要由光伏逆变器、光伏组件、水泵组成；两块组件固定在可移动的光伏支架上，根据实际需求可灵活搭配4块、6块组件(每块的额定功率248W--560W)等组合方式。实现逆变器与光伏组件的模块化设计，实现即插即用，系统扩展简单方便，并网逆变器基本不独立占用空间。

2、系统省却掉蓄电池之类的储能装置，以蓄水替代蓄电，直接驱动水泵扬水；

3、光伏逆变器对系统的运行实施控制和调节，实现最大功率点跟踪。比如光照不好，逆变器输出频率就较低，光照充足逆变器输出频率也随之增高。这样充分利用光伏组件电力；避免水泵的频繁启停。单个光伏组件由两块太阳电池组件成，吸收日照辐射能量，将其转换为电能，为整个系统提供动力电源。水泵从深井或江河湖泊等水源中提水，注入水箱/池，或直接接入灌溉或喷泉等系统。水泵可选之交流泵、离心泵、等均可使用。

4、逆变器的变换效率高，保证了整个系统具有较高的发电效率。

5、光伏逆变器的体积小，可直接安装在支架或与光伏组件集成在一起，系统扩展性好，移动灵活方便，节省空间，冗余度高，电气隔离，寿命长。

6、微型逆变器与光伏组件连接的数量较少，能提高抗阴影能力，MPPT效率高。逆变器根据当前光照变化，输出频率可调节，使得水泵电机不停机工作。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型实施例的智能光伏水泵系统的结构示意图；

图2为图1的光伏水泵系统中光伏组件及逆变器安装在支架的截面示意图；

图3为图1智能光伏水泵系统的电路功能示意图。

具体实施方式：

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例：

如图1所示为智能光伏水泵系统的结构示意图，水泵系统，包括：光伏组件，逆变器，支架，水泵(包含有交流电机)，所述光伏组件固定于安装于光伏支架；所述逆变器电性连接至所述光伏组件，以将从光伏电池组件接收的低直流电经逆变器(DC转AC)转换成为稳定的正弦波交流电；用以驱动水泵运行；实现自动抽水。

上述实施方式中，利用将多个光伏组件(如单片组件的参数：60片多晶组片，)产生的低压直流电经过逆变器(如单个逆变器的功率介于248W-560W)转(DC/AC)转换后，转换成符合要求的交流电来驱动交流电机。该水泵(包含交流电机)配置于深井或江河湖泊等水源处，从水源处抽水注入水箱/池，或直接接入灌溉或喷泉等系统。该水泵选取交流泵、离心泵、等均可使用。

这样设计的好处在于：

1、系统全自动运行，无需人工值守，是缺电的边远地区最有力的供水方式，利用随处可取、取之不竭的太阳能，系统全自动的日出而作，日落而歇，无需人员看管、维护工作量非常低，是理想的集经济性、可靠性和环保效益为一体的绿色能源提水系统。系统主要由光伏逆变器、光伏组件、水泵组成；较佳的光伏组件(如，采用两块组件)分别固定在可移动的光伏支架上。实际使用时根据实际需求可灵活搭配如，4块、6块光伏组件。

2、逆变器与光伏组件间使用MPPT算法能将光伏组件输出功率维持在最大功率点(基于检测光伏组件传输至逆变器的电流和/或电压值)，这样既可使光伏发电系统高效的实现光与电的转换，也可避免水泵频繁的启停。

3、系统扩展性好，移动灵活方便，节省空间，冗余度高，电气隔离，寿命长。

如图2所示光伏组件及逆变器安装在支架的截面示意图，光伏组件1通过连接部31，连接部32分别(活动连接的)固定于支架的固定部，支架3的底部33配置有用于移动的滚轮35。本实施方式中，逆变器2固定于与连接部31连接的固定部34。在一实施方式中，逆变器2配置于光伏组件1的背面。本实施方式中，通过调整连接部31和/或连接部32，可以调整光伏组件与地面(水平面)的角度。

图3为智能光伏水泵系统的电路功能示意图。光伏水泵系统200，包含，光伏组件201，逆变器202，以及交流电机206；其中，逆变器202包含，反激模块203，开关电路204(也称全桥逆变电路)，滤波模块205；反激模块203的输入端电性连接稳压电容20的两端，输出端电性连接开关电路204的输入端；开关电路204的输出端电性连接至滤波模块205的输入端，滤波模块205的输出端电性连接至交流电机206的驱动端用以驱动电机，进而驱动水泵实现抽水。本实施方式中以交流电机来代替水泵描述。

上述实施方式中水泵203采用单相电机。开关电路204包含4个开关模块，其中，第一开关模块QS1与第三开关模块QS3电性串联的支路与第二开关模块QS2与第四开关模块QS4电性串联的支路电性并联并电性连接至反激模块203的输出端；第一开关模块QS1与第三开关模块QS3的连接点以及第二开关模块QS2与第四开关模块QS4的连接点分别电性连接至滤波模块205的输入端。该4个开关模块的漏极与源极间分别电性连接有二极管(D1，D2，D3，D4)；该二极管的阴极电性连接模块的漏极，二极管的阳极电性连接模块的源极。模块为开关模块(较佳的，采用MOS开关，IGBT开关)。逆变器为微型光伏逆变器其功率不超过1KW。反激模块203，用以将从光伏组件传输来的低压直流转换为高频信号。具体的，光伏组件传输来的低压直流电经过解耦后传输至反激模块经反激模块并结合MPPT算法转换成高频信号。

在一实施例中，逆变器电性连接至监控设备，该监控设备接收并采样逆变器的工作参数，并将采样的参数信息传输至远端的服务器。较佳的，该监控设备包含，无线通讯模块(如，蓝牙，红外，Zigbee方式)与远端服务器连接。

在一实施例中，逆变器选取微型逆变器，单个逆变器的功率介于248W-560W。其配置时，可安装于可移动的支架(较佳的，配置于光伏组件的背面)。较佳的，选取离网型微型逆变器。

在一实施例中，支架，包括第一固定部，用以固定所述光伏组件；移动单元，其配置于所述支架的底部，用以移动所述支架；调节机构，活动连接于第一固定部，用以调整所述光伏组件相对于水平面的角度；调节机构包括，调节杆和贯穿所述调节杆的丝杠，通过旋转所述丝杠调整所述光伏组件相对于水平面的角度。较佳的，该移动单元包含，滚轮，其活动连接的安装于支架的底部。这样配置在安装时移动该光伏水泵系统。

在一实施例中，支架为可移动支架,其底部配置有滚轮，这样方便支架移动。

在一实施例中，在水泵的出水口配置有单层过滤膜，用以过滤水中的杂质。

在一实施例中，在水泵的出水口配置有多层过滤膜，用以过滤水中的杂质，这样经过改膜过滤的水能达到饮用水的要求。

上述实施方式中，光伏水泵系统也称为光伏扬水系统。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能光伏水泵系统，包括：光伏组件，逆变器，支架，水泵，所述光伏组件固定在支架；

所述逆变器，包含，反激模块，开关电路，滤波模块；其中，

所述反激模块用以将从所述光伏组件接收的低压直流转换为高频信号并输出给开关电路；

所述开关电路接收所述高频信号并转换为交流电并传输至滤波模块；

所述滤波模块接收所述交流电经滤波后传输至所述水泵的交流电机，以驱动电机。

2.如权利要求1所述的一种智能光伏水泵系统，其特征在于：所述逆变器配置有检测模块，用以检测所述光伏组件输出的电流和/或电压，基于所述电流和/或电压将所述光伏组件的输出功率维持在最大功率点。

3.如权利要求1所述的一种智能光伏水泵系统，其特征在于：光伏组件通过连接部分别固定于所述支架的固定部，所述支架的底部配置有用于移动的滚轮。

4.如权利要求3所述的一种智能光伏水泵系统，其特征在于：所述连接部包含，第一连接部(31)，第二连接部(32)；调整第一连接部(31)和/或第二连接部(32)用以调整光伏组件与地面的角度。

5.如权利要求1所述的一种智能光伏水泵系统，其特征在于：所述逆变器包含，开关电路，所述开关包含4个开关模块；其中，

第一开关模块与第三开关模块电性串联的支路与第二开关模块与第四开关模块电性串联的支路电性并联并电性连接至反激模块的输出端；第一开关模块与第三开关模块的第一连接点以及第二开关模块与第四开关模块的第二连接点分别电性连接至滤波模块的输入端。

6.如权利要求1所述的一种智能光伏水泵系统，其特征在于还包括：监控设备，电性连接至所述逆变器，接收并采样所述逆变器的工作参数，并将采样的参数信息传输至远端的服务器。

7.如权利要求1所述的一种智能光伏水泵系统，其特征在于还包括：流量传感器，其设置于所述水泵的出水口处，用以计量水泵的流量；控制模块电性连接所述流量传感器，接受并处理所述流量传感器反馈的信息。

8.如权利要求1-7中任一项所述的一种智能光伏水泵系统，其特征在于所述逆变器的输出功率介于248W-560W；所述逆变器安装于所述支架；所述逆变器根据当前光照强度调节输出功率，进而调节输出频率。

9.如权利要求1-7中任一项所述的一种智能光伏水泵系统，其特征在于所述支架，包括第一固定部，用以固定所述光伏组件；移动单元，其配置于所述支架的底部，用以移动所述支架；调节机构，其活动连接于第一固定部，用以调整所述光伏组件相对于水平面的角度；调节机构包括，调节杆和贯穿所述调节杆的丝杠，通过旋转所述丝杠调整所述光伏组件相对于水平面的角度。

10.如权利要求1所述的一种智能光伏水泵系统，其特征在于：所述水泵为交流泵、离心泵中一种；所述光伏组件至少包含两块组件，其固定于所述支架，所述支架的底部配置有可移动的滚轮；在所述水泵的出水口配置有单层或多层过滤膜，用以过滤水中的杂质。