CN217486216U - 一种基于太阳能供电的远程控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于太阳能供电的远程控制装置，包括：太阳能模块、电源模块，与所述太阳能模块连接，所述电源模块包括电池模块，所述电池模块用于输出预设的直流电压；SPWM调制电源模块，与所述电源模块连接，用于通过逆变产生三相交流电；控制模块，与所述SPWM模块连接，用于控制所述SPWM模块的输出；执行端，与所述SPWM模块连接，用于根据所述SPWM模块的输出执行相应的动作。本实用新型能够实现通过太阳能驱动三相交流电机，且通用性强，设备成本低，能量转换效率高。

Description

一种基于太阳能供电的远程控制装置

技术领域

本实用新型涉及自动化控制技术领域，具体而言，涉及一种基于太阳能供电的远程控制装置。

背景技术

随着太阳能发电技术的日益成熟，利用太阳能为各种独立机电设备（如户外阀门、闸门等）提供离网动力电源的应用也趋于普遍。现有的太阳能电池只能进行直流电，对采用交流电供电的电机不适用，为了解决上述问题，通常采用以下两种方式：一是采用直流电机作为驱动装置，这种方式的通用性较差，目前户外闸门阀门普遍使用三相380V鼠笼电机，更换电机成本高而且低压直流电机由于电流大，造成发热大，效率低下；二是采用通用纯正弦波逆变器，把太阳能电池的电能转变为三相380V的交流电来驱动装置，这种方案的正弦波逆变器存在电能转换效率低，设备发热量大，直接带动电机时的冲击电流高，而且工频逆变器在逆变电源与负载之间存有工频变压器，逆变器笨重，价格居高不下；三相380V的逆变器基本都是大功率设备，不太适合用于阀门闸门的小功率设施，整体造价更高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型为解决上述技术问题，提供一种基于太阳能供电的远程控制装置，能够实现通过太阳能驱动三相交流电机，装置本体轻巧，输出功率实现小型化，且通用性强，设备成本低，能量转换效率高。

一种基于太阳能供电的远程控制装置，包括：太阳能模块；电源模块，与所述太阳能模块连接，所述电源模块包括电池模块，所述电池模块用于输出预设的直流电压；SPWM模块，与所述电源模块连接，用于通过逆变产生三相交流电；控制模块，与所述SPWM模块连接，用于控制所述SPWM模块的输出；执行端，与所述SPWM模块连接，用于根据所述SPWM模块的输出执行相应的动作。

上述技术方案中，通过太阳能对电源模块的电池模块充电，电池模块采用串联并联转换输出预设的直流电压，通过SPWM模块产生三相380V的交流电，从而驱动三相交流电机，实现了通过太阳能驱动三相交流电机，适用于闸门、阀门、水泵等需要使用三相电机的领域，适用范围广。SPWM逆变的功耗低，使得装置具有高电能转换效率，且整体占用空间小，制造成本低。

进一步的，所述电源模块还包括充电控制器，所述充电控制器与所述电池模块连接。

上述技术方案中，充电控制器能够根据电池模块中每个电池单元的电量，控制电池单元与太阳能模块的连通或断开，从而实现轮询充电，提高充电效率。

作为一种实施方式，所述电池模块包括n个串联的电池单元，每个所述电池单元的输出电压为V1，所述电池模块的输出电压n*V1，且n*V1满足所述SPWM模块的母线输入电压。

上述技术方案中，n个输出电压为V1的电池单元串联后，满足SPWM模块的母线输入电压，满足经SPWM模块转换后输出三相380V交流电压的需求。

作为另一种实施方式，所述电源模块还包括DC升压模块，所述升压模块设于所述电池模块与SPWM模块之间。

上述技术方案中，可采用较少的电池单元串联，再通过升压模块的高频开关电源技术升压至预设的电压，同样可以满足经SPWM模块转换后输出三相380V交流电压的需求。

进一步的，所述SPWM模块包括调制模块，所述调制模块用于调节所述SPWM模块的输出电压和输出频率。

上述技术方案中，调制模块能够调节SPWM模块的输出电压和输出频率，从而实现小功率装置的三相AC380V的输出以及执行端的软启动，利用调制模块进行调速，能够降低系统对太阳能板与电池的容量要求，达到提升通用性、降低设备成本、提高系统能量转换效率的效果。

进一步的，所述电源模块与所述控制模块连接。

上述技术方案中，电源模块还能够对控制模块进行直流的供电，从而驱动控制模块正常运行。

进一步的，所述控制模块包括用于与智能终端通信的通信模块。

上述技术方案中，通过设置通信模块，使得控制模块能够与智能终端进行通信，从而通过智能终端远程操控装置，实现执行端的远程控制。

进一步的，所述执行端包括三相AC380V的鼠笼式电机。

上述技术方案中，鼠笼式电机采用三相380V交流电，是目前广泛应用在户外闸门、阀门、水泵等的电机，适用性广。

进一步的，所述执行端包括闸门、阀门、以及水泵中的至少一种。

上述技术方案中，通过控制SPWM模块的输出，能够实现闸门、阀门、以及水泵的打开、关闭、以及停止的动作。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过太阳能对电源模块的电池模块充电，电池模块输出预设的直流电压，通过SPWM模块逆变产生三相380V的交流电，从而驱动三相交流电机，实现了通过太阳能驱动三相交流电机，适用于闸门、阀门、水泵等需要使用三相电机的领域，适用范围广。调制模块能够调节SPWM模块的输出电压和输出频率，从而实现小功率装置的三相AC380V输出、执行端的软启动及调速，进而降低系统对太阳能板与电池的容量要求，达到提升通用性、降低设备成本、提高系统能量转换效率的效果。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的基于太阳能供电的远程控制装置的结构框图。

图2为本实用新型第二实施例的基于太阳能供电的远程控制装置的结构框图。

附图标号说明：太阳能模块1、电源模块2、充电控制器21、电池模块22、电池单元221、SPWM模块3、调制模块31、控制模块4、执行端5、智能终端6、升压模块7。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。

如图1所示，第一实施例中，本实用新型的基于太阳能供电的远程控制装置主要包括太阳能模块1、电源模块2、SPWM模块3、控制模块4、以及执行端5。其中，太阳能模块1、电源模块2、SPWM模块3、以及执行端5依次连接，太阳能模块1用于将光能转换为电能，并对电源模块2进行充电，电源模块2输出预设的直流电压至SPWM模块3，经SPWM模块3逆变后，输出三相380V交流电至执行端5，控制模块4与SPWM模块3连接，能够控制SPWM模块3的输出，执行端5根据SPWM的输出执行打开、关闭、停止的指令。

需要说明的是，SPWM模块3采用现有的SPWM逆变器，其中，SPWM(Sinusoidal PWM)是在PWM的基础上改变了调制脉冲方式，脉冲宽度时间占空比按正弦规律排列，这样输出波形经过适当的滤波可以做到正弦波输出。

太阳能模块1采用现有的太阳能板组成，太阳能模块1的输出端与电源模块2连接。电源模块2包括充电控制器21和电池模块22，充电控制器21与电池模块22连接。充电控制器21用于检测每个电池单元221的电量，控制电池单元221与太阳能模块1的连通或断开，从而实现轮询充电，提高充电效率。具体的，当电池单元221的输出电压小于预设值时，充电控制器21控制与该电池单元221对应的开关导通，使该电池单元221与太阳能模块1连通，通过太阳能模块1对该电池单元221进行充电，当电池单元221充电至电压大于预设值，充电控制器21控制对应的开关断开，从而断开电池单元221与太阳能模块1的连接。需要说明的是，充电控制器21采用现有的充电控制电路即可，本申请在此不作赘述。

电池模块22用于输出预设的直流电压，其包括若干相互串联的电池单元221。

请参考图1，本申请的第一实施例，电池模块22包括n个电池单元221，每个电池单元221的输出电压为V1，n个输出电压为V1的电池单元221串联后，输出电压为n*V1，n*V1满足SPWM模块的母线输入电压，进而满足经SPWM模块3转换后输出三相380V交流电压的需求。可以理解的，在其他实施例中，电池单元221的数量和输出电压可根据实际需要进行设置，只需满足电池模块22输出电压大于等于SPWM模块的母线输入电压即可。

请参考图2，本申请的第二实施例，在本实施例中，电源模块2还包括升压模块7，升压模块7设于电池模块22与SPWM模块3之间。示例性的，升压模块7可采用现有的直流高压变换器。通过升压模块7进行升压，使得电池模块22可以输出较小的电压，再通过升压模块7升压至预设的电压（即大于等于SPWM模块的母线输入电压），同样可以满足经SPWM模块3转换后输出三相380V交流电压的需求。本实施例可采用单个电池或较少的电池单元221串联即可实现输出预设的直流电压，一方面减小了电池的成本，另一方面便于电池的管理和维护。

在一些技术方案中，SPWM模块3包括调制模块31，调制模块31用于调节SPWM模块3的输出电压和输出频率。示例性的，调制模块31可采用现有的调频器，通过调制模块31能够对SPWM模块3的输出电压和输出频率进行调节，其中，输出电压的调节范围优选为0V~380V，输出频率的调节范围优选为0Hz~50Hz，以此实现小功率装置的三相AC380V输出、执行端的软启动及调速，进而降低系统对太阳能板与电池的容量要求，达到提升通用性、降低设备成本、提高系统能量转换效率的效果。

在一些技术方案中，电源模块2与控制模块4连接，由于电源模块2的输出为直流电，通过电源模块2还能够对控制模块4进行直流的供电，从而驱动控制模块4正常运行。可以理解的，在对控制模块4供电时，可设置降压电路、稳压电路等现有的电压控制电路，以满足与控制模块4工作电压相匹配。

在一些技术方案中，控制模块4包括用于与智能终端6通信的通信模块。控制模块4可采用单片机，其集成有通信模块，或可连接外设的通信模块，通信模块可采用现有的无线通信模块，如红外通信模块、蓝牙模块、4G模块、5G模块等，智能终端6可以是智能手机、笔记本电脑、平板电脑等具有通信功能的智能移动设备。通过设置通信模块，使得控制模块4能够与智能终端6进行通信，从而通过智能终端6远程操控装置，实现执行端5的远程控制。

在一些技术方案中，执行端5包括鼠笼式电机，鼠笼式电机采用三相380V交流电，是目前广泛应用在户外闸门、阀门、水泵等的电机，适用性广。可以理解的是，执行端5可以是具有鼠笼式电机的闸门、阀门、以及水泵中的至少一种，也可以是其他具有具有鼠笼式电机的机电设备。通过控制SPWM模块3的输出，能够实现闸门、阀门、以及水泵的打开、关闭、以及停止的动作。

本申请通过太阳能对电源模块2的电池模块22充电，电池模块22输出预设的直流电压，通过SPWM模块3逆变产生三相380V的交流电，从而驱动三相交流电机，实现了通过太阳能驱动三相交流电机，适用于闸门、阀门、水泵等需要使用三相电机的领域，适用范围广。本申请的电器结构简单，成本低，通过SPWM模块3能够实现执行端5的软启动，启动时冲击电流小，且在静默期间的功耗低。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语诸如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

虽然对本实用新型的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (9)

1.一种基于太阳能供电的远程控制装置，其特征在于，包括：

太阳能模块；

电源模块，与所述太阳能模块连接，所述电源模块包括电池模块，所述电池模块用于输出预设的直流电压；

SPWM模块，与所述电源模块连接，用于通过逆变产生三相交流电；

控制模块，与所述SPWM模块连接，用于控制所述SPWM模块的输出；

执行端，与所述SPWM模块连接，用于根据所述SPWM模块的输出执行相应的动作。

2.根据权利要求1所述的基于太阳能供电的远程控制装置，其特征在于，所述电源模块还包括充电控制器，所述充电控制器与所述电池模块连接。

3.根据权利要求1所述的基于太阳能供电的远程控制装置，其特征在于，所述电池模块包括n个串联的电池单元，每个所述电池单元的输出电压为V1，所述电池模块的输出电压n*V1，且n*V1满足所述SPWM模块的母线输入电压。

4.根据权利要求1所述的基于太阳能供电的远程控制装置，其特征在于，所述电源模块还包括升压模块，所述升压模块设于所述电池模块与SPWM模块之间。

5.根据权利要求1所述的基于太阳能供电的远程控制装置，其特征在于，所述SPWM模块包括调制模块，所述调制模块用于调节所述SPWM模块的输出电压和输出频率。

6.根据权利要求1所述的基于太阳能供电的远程控制装置，其特征在于，所述电源模块与所述控制模块连接。

7.根据权利要求1所述的基于太阳能供电的远程控制装置，其特征在于，所述控制模块包括用于与智能终端通信的通信模块。

8.根据权利要求1所述的基于太阳能供电的远程控制装置，其特征在于，所述执行端包括三相AC380V的鼠笼式电机。

9.根据权利要求1所述的基于太阳能供电的远程控制装置，其特征在于，所述执行端包括闸门、阀门、以及水泵中的至少一种。

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