CN108899928A - 一种太阳能光伏水泵逆变器*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能光伏水泵逆变器及其控制方法，该方法包括：包括：太阳能电池板、逆变器模块和水泵，还包括：控制模块、升压模块和储能模块；太阳能板与升压模块和储能模块分别连接，储能模块与升压模块连接；升压模块与所逆变器模块连接，逆变器模块的和水泵连接；逆变器模块包括：多个并联的逆变器单元；控制模块分别与水泵、逆变器模块、储能模块和太阳能板连接。本发明实现了为水泵在瞬间提供大量电能，并在水泵所需电能稳定时，通过储能模块进行蓄电，且在太阳能电池板供能不足时，通过储能模块提供辅助电能，并根据需要转换的电能的大小控制并联的逆变器单元的开启或关闭，提高逆变器单元的使用寿命。

Description

一种太阳能光伏水泵逆变器***

技术领域

本发明涉及发电变电及配电领域，特别涉及一种太阳能光伏水泵逆变器***。

背景技术

世界上至今还存在着大量的缺电甚至无电地区，像中国的西北和西南地区，印度、巴基斯坦、南非等国家，在这些地方，饮用水问题同样是个大问题。由于没有很好的饮用水源，疾病很容易蔓延，给当地人们的生活造成了很大的困扰。用太阳能发电来驱动水泵从地下提水作为饮用水，是一种很好的解决办法。太阳能是一种绿色清洁能源，是化石能源的有益补充，充分利用太阳能有助于节能减排和经济的可持续发展，因此各个国家都大力提倡利用太阳能，例如德国，日本，意大利等发达国家，中国也制定了一系列的政策鼓励使用太阳能、风能等清洁能源。

目前，用太阳能驱动电泵来抽水需要将太阳能产生的直流电逆变为交流电来驱动交流电机，逆变装置称为太阳能水泵逆变器。常用的水泵有三相交流水泵和单相交流水泵，家庭使用的水泵大部分是单相交流水泵。而现有的太阳能逆变器可以为直流水泵和三相交流水泵供电，而没有适合为单相交流水泵提供电能的太阳能逆变器。因此，只能通过市电为单相交流水泵供电。具体的，是因为单相交流水泵在启动瞬时需要消耗大量电能，而太阳能电池板输出电量不稳定，且能量有限，所以，现有的单相交流逆变器不能和太阳能电池板结合为单相交流水泵供电，只有市电才可以在瞬间提供足够的电能使单相交流水泵启动。

这样，既会增加市电消耗，又增加了使用者的经济负担。尤其是一些经常停电的偏远山区，一些第三世界国家的无电地区、或者取市电不方便的游牧民族，需要使用单相交流水泵抽水就不方便。这是太阳能驱动水泵抽水技术的一个长期以来得不到解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中的调制活发射形式中需要进行干涉的两束激光束产生了时间分离，从而导致测量速率减半并且在斜坡的时标内改变，或者相应的周期会导致误差。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种太阳能光伏水泵逆变器***，包括：太阳能电池板、逆变器模块和水泵,还包括：控制模块、升压模块和储能模块；所述太阳能板输出端与升压模块输入端和储能模块输入端分别连接，所述储能模块输出端与所述升压模块输入端连接；所述升压模块输出端与所逆变器模块输入端连接，所述逆变器模块的输出端和水泵连接；所述逆变器模块包括：多个并联的逆变器单元；所述控制模块分别与所述水泵、所述逆变器模块、储能模块和所述太阳能板连接；

所述控制模块获取所述水泵工作所需的电能和所述太阳能板所产生的电能；根据所述太阳能板所产生的电能和水泵所需的电能控制所述逆变器模块中多个并联的逆变器单元的开启或关闭；当所述太阳能板产生的电能大于所述水泵所需的电能时，控制所述太阳能板向所述储能模块输入电能进行充电；当所述太阳能板产生的电能小于所述水泵所需的电能时，控制所述储能模块进行供电。

作为改进，所述控制模块，具体用于，当所述太阳能板所产生的电能大于所述水泵所需的电能时，控制所述太阳能电池板输出端向所述逆变器输入端输出与所述水泵所需的电能相等的电能，控制所述太阳能电池板将剩余的电能向所述储能模块输入。

作为进一步改进，所述逆变器模块还包括：具有多个次级绕组的变压器，多个所述逆变器单元与所述变压器的次级绕组分别对应连接。

作为改进，所述逆变器单元包括：逆变器、滤波电路、模数转换器、处理器和逆变器控制电路；所述逆变器与所述滤波电路连接；所述处理器与所述模数转换电路和逆变器控制电路连接；

所述模数转换电路，用于获取所述逆变器输入端直流电电压、滤波电路电容电压和滤波电路电感电流，并发送到所述处理器；

所述处理器，用于根据所述滤波电路电容电压和滤波电路电感电流计算得出每个工频交流周期的有功功率和无功功率；根据预存储的所述逆变器空载时的输出电压频率值和幅值，通过下垂控制法计算所述逆变器的输出电压频率下垂值和幅值下垂值；根据所述逆变器的输出电压频率下垂值和幅值下垂值合成外环功率下垂值，并控制合成参考电压；根据所述参考电压和所述直流电电压的差值计算得到参考电流；根据所述参考电压和参考电流通过所述逆变器控制电路向所述逆变器发送控制指令。

作为改进，所述逆变器模块的输出端和水泵之间还设置有频率调整装置，用于根据所述水泵的运行频率对所述逆变器模块的输出端输出的电压频率进行调整。

作为改进，多个所述逆变器单元的输出端分别设置有振荡抑制装置，用于改变回路中的谐振频率。

作为改进，所述振荡抑制装置包括：谐振信息获取装置和谐振抑制装置；所述谐振信息获取装置与所述逆变器单元的输出端连接；

所述谐振信息获取装置，用于获取逆变器单元输出的电压，并发送到所述谐振抑制装置；

所述谐振抑制装置，用于根据所述逆变器模块输出的电压计算得到相应的电压谐振频率，当所述电压谐振频率和回路的谐振频率一致时，增大或减小回路中的电感值和电容值以改变回路的谐振频率，当所述电压谐振频率和回路的谐振频率不一致时，不做调整。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过设置多个并联的逆变器单元、升压模块和储能模块为水泵在瞬间提供大量电能，并在水泵所需电能稳定时，通过储能模块进行蓄电，在太阳能电池板供能不足时，通过储能模块提供辅助电能，并且根据需要转换的电能的大小控制并联的逆变器单元的开启或关闭，提高逆变器单元的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种太阳能光伏水泵逆变器***结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种太阳能光伏水泵逆变器***逆变器模块结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种太阳能光伏水泵逆变器***逆变器单元示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种太阳能光伏水泵逆变器***，包括：太阳能电池板、逆变器模块和水泵,还包括：控制模块、升压模块和储能模块；所述太阳能板输出端与升压模块输入端和储能模块输入端分别连接，所述储能模块输出端与所述升压模块输入端连接；所述升压模块输出端与所逆变器模块输入端连接，所述逆变器模块的输出端和水泵连接；所述逆变器模块包括：多个并联的逆变器单元；所述控制模块分别与所述水泵、所述逆变器模块、储能模块和所述太阳能板连接；

所述控制模块获取所述水泵工作所需的电能和所述太阳能板所产生的电能；根据所述太阳能板所产生的电能和水泵所需的电能控制所述逆变器模块中多个并联的逆变器单元的开启或关闭；当所述太阳能板产生的电能大于所述水泵所需的电能时，控制所述太阳能板向所述储能模块输入电能进行充电，具体的，当所述太阳能板所产生的电能大于所述水泵所需的电能时，控制所述太阳能电池板输出端向所述逆变器输入端输出与所述水泵所需的电能相等的电能，控制所述太阳能电池板将剩余的电能向所述储能模块输入；当所述太阳能板产生的电能小于所述水泵所需的电能时，控制所述储能模块进行供电。

上述实施例中，通过设置多个并联的逆变器单元、升压模块和储能模块为水泵在瞬间提供大量电能，并在水泵所需电能稳定时，通过储能模块进行蓄电，在太阳能电池板供能不足时，通过储能模块提供辅助电能，并且根据需要转换的电能的大小控制并联的逆变器单元的开启或关闭，提高逆变器单元的使用寿命。

优选的，所述逆变器模块还包括：具有多个次级绕组的变压器，多个所述逆变器单元与所述变压器的次级绕组分别对应连接，次级绕组指变压器中不直接跟交流电源连接的绕组。但通过电磁感应将在此绕组上感应出电压，从而为直流电源提供所需的交流电压。电源变压器可以有几个次级绕组，从而可增加多个用电电源的器件(电路)之间的隔离。

如图3所示，优选的，所述逆变器单元包括：逆变器、滤波电路、模数转换器、处理器和逆变器控制电路；所述逆变器与所述滤波电路连接；所述处理器与所述模数转换电路和逆变器控制电路连接；

所述模数转换电路，用于获取所述逆变器输入端直流电电压、滤波电路电容电压和滤波电路电感电流，并发送到所述处理器；

所述处理器，用于根据所述滤波电路电容电压和滤波电路电感电流计算得出每个工频交流周期的有功功率和无功功率；根据预存储的所述逆变器空载时的输出电压频率值和幅值，通过下垂控制法计算所述逆变器的输出电压频率下垂值和幅值下垂值；根据所述逆变器的输出电压频率下垂值和幅值下垂值合成外环功率下垂值，并控制合成参考电压；根据所述参考电压和所述直流电电压的差值计算得到参考电流；根据所述参考电压和参考电流通过所述逆变器控制电路向所述逆变器发送控制指令；

具体的，该逆变器单元在进行直流电转化为交流电的过程中，实时检测逆变器的工作状态，通过逆变器的工作状态计算得到参考电压和参考电流，并根据所述参考电压和参考电流控制所述逆变器的工作状态，使所述逆变器产生的交流电均流稳压。

优选的，所述逆变器模块的输出端和水泵之间还设置有频率调整装置，用于根据所述水泵的运行频率对所述逆变器模块的输出端输出的电压频率进行调整，根据所述水泵的电源频率要求对输出端输出的电压频率进行调整，提高水泵的使用效率和工作年限。

优选的，多个所述逆变器单元的输出端分别设置有振荡抑制装置，用于改变回路中的谐振频率，在所述逆变器单元，通过避免电路谐振来防止开关跳闸或烧毁电气设备的事故。

优选的，所述振荡抑制装置包括：谐振信息获取装置和谐振抑制装置；所述谐振信息获取装置与所述逆变器单元的输出端连接；

所述谐振信息获取装置，用于获取逆变器单元输出的电压，并发送到所述谐振抑制装置；

所述谐振抑制装置，用于根据所述逆变器模块输出的电压计算得到相应的电压谐振频率，当所述电压谐振频率和回路的谐振频率一致时，增大或减小回路中的电感值和电容值以改变回路的谐振频率，当所述电压谐振频率和回路的谐振频率不一致时，不做调整，本发明提供的逆变器模块所需转化的直流电是根据需求或所能提供的而变化的，所以当转化的电压满足回路中的谐振频率时，就会发生串联谐振的情况，通过获取转化的交流电电压，计算得到该电压下的电压谐振频率，对回路中电感和电容值进行增大或减小以改变回路中的谐振频率。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种太阳能光伏水泵逆变器***，包括：太阳能电池板、逆变器模块和水泵，其特征在于，还包括：控制模块、升压模块和储能模块；所述太阳能板输出端与升压模块输入端和储能模块输入端分别连接，所述储能模块输出端与所述升压模块输入端连接；所述升压模块输出端与所逆变器模块输入端连接，所述逆变器模块的输出端和水泵连接；所述逆变器模块包括：多个并联的逆变器单元；所述控制模块分别与所述水泵、所述逆变器模块、储能模块和所述太阳能板连接；

所述控制模块获取所述水泵工作所需的电能和所述太阳能板所产生的电能；根据所述太阳能板所产生的电能和水泵所需的电能控制所述逆变器模块中多个并联的逆变器单元的开启或关闭；当所述太阳能板产生的电能大于所述水泵所需的电能时，控制所述太阳能板向所述储能模块输入电能进行充电；当所述太阳能板产生的电能小于所述水泵所需的电能时，控制所述储能模块进行供电。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏水泵逆变器***，其特征在于，所述控制模块，具体用于，当所述太阳能板所产生的电能大于所述水泵所需的电能时，控制所述太阳能电池板输出端向所述逆变器输入端输出与所述水泵所需的电能相等的电能，控制所述太阳能电池板将剩余的电能向所述储能模块输入。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏水泵逆变器***，其特征在于，所述逆变器模块还包括：具有多个次级绕组的变压器，多个所述逆变器单元与所述变压器的次级绕组分别对应连接。

4.根据权利要求1-3中任一所述的一种太阳能光伏水泵逆变器***，其特征在于，所述逆变器单元包括：逆变器、滤波电路、模数转换器、处理器和逆变器控制电路；所述逆变器与所述滤波电路连接；所述处理器与所述模数转换电路和逆变器控制电路连接；

所述模数转换电路，用于获取所述逆变器输入端直流电电压、滤波电路电容电压和滤波电路电感电流，并发送到所述处理器；

所述处理器，用于根据所述滤波电路电容电压和滤波电路电感电流计算得出每个工频交流周期的有功功率和无功功率；根据预存储的所述逆变器空载时的输出电压频率值和幅值，通过下垂控制法计算所述逆变器的输出电压频率下垂值和幅值下垂值；根据所述逆变器的输出电压频率下垂值和幅值下垂值合成外环功率下垂值，并控制合成参考电压；根据所述参考电压和所述直流电电压的差值计算得到参考电流；根据所述参考电压和参考电流通过所述逆变器控制电路向所述逆变器发送控制指令。

5.根据权利要求4所述的一种太阳能光伏水泵逆变器***，其特征在于，所述逆变器模块的输出端和水泵之间还设置有频率调整装置，用于根据所述水泵的运行频率对所述逆变器模块的输出端输出的电压频率进行调整。

6.根据权利要求4所述的一种太阳能光伏水泵逆变器***，其特征在于，多个所述逆变器单元的输出端分别设置有振荡抑制装置，用于改变回路中的谐振频率。

7.根据权利要求6所述的一种太阳能光伏水泵逆变器***，其特征在于，所述振荡抑制装置包括：谐振信息获取装置和谐振抑制装置；所述谐振信息获取装置与所述逆变器单元的输出端连接；

所述谐振信息获取装置，用于获取逆变器模块输出的电压，并发送到所述谐振抑制装置；

所述谐振抑制装置，用于根据所述逆变器模块输出的电压计算得到相应的电压谐振频率，当所述电压谐振频率和回路的谐振频率一致时，增大或减小回路中的电感值和电容值以改变回路的谐振频率，当所述电压谐振频率和回路的谐振频率不一致时，不做调整。