[实用新型]用于光伏水泵系统的变频控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及泵的控制设备领域，具体为一种用于光伏水泵系统的变频控制装置。

背景技术

太阳能光伏水泵系统是利用半导体制成的太阳能电池将太阳能直接转换为电能，然后用电能驱动各类马达带动水泵从深井、江、河、湖、塘等水源提水的供水系统。在一些中小功率的光伏水泵系统中，多采用直流无刷电机作为驱动水泵的马达，但在一些较大功率的光伏水泵系统中亦不乏采用交流异步电动机作为马达。使用交流异步电机的场合通常采用光伏水泵专用变频控制器进行控制。木，利用光伏水泵专用型变频控制器时存在以下一些限制：用途比较单一，产品尚未成型制造工艺得不到保证，维护不便，等等，这些限制都不利于光伏水泵的推广应用。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，提供一种调控准确、反应迅速、能源利用率高、安全可靠的水泵控制设备，本实用新型公开了一种用于光伏水泵系统的变频控制装置。

本实用新型通过如下技术方案达到发明目的：

一种用于光伏水泵系统的变频控制装置，包括光伏阵列电池、三相电机和水泵，光伏阵列电池通过导线连接三相电机，三相电机的转轴连接水泵，其特征是：还包括变频器、电压传感器、水位传感器和微处理器，变频器内设有整流器和逆变器，整流器的直流电输出端通过导线连接逆变器的直流电输入端；微处理器内设有正弦脉冲宽度调制（即Sinusoidal Pulse Width Modulation，简称SPWM）电路、比例-积分-微分（即proportion-integral-derivative，简称PID）控制电路和存储器；光伏阵列电池的电压输出端通过导线分别连接变频器整流器的交流电输入端，变频器逆变器的三相交流电输出端通过导线连接三相电机；电压传感器并联在连接光伏阵列电池和变频器整流器的导线之间，水位传感器设于承接水泵出水的容器内；

电压传感器和水位传感器的信号输出端都通过信号线连接微处理器，微处理器的信号输出端通过信号线连接变频器逆变器的直流电输入端。

所述的用于光伏水泵系统的变频控制装置，其特征是：变频器的整流器选用桥式整流电路，变频器的逆变器选用绝缘栅双极型晶体管（即Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT）。

所述的用于光伏水泵系统的变频控制装置，其特征是：微处理器选用单片机。

本实用新型使用时，光伏阵列电池将接收到的太阳能转换成非恒流非恒压的电能输出至变频器，变频器的整流器将接收到的电能转换成直流电输出至逆变器，在微处理器正弦脉冲宽度调制（即Sinusoidal Pulse Width Modulation，简称SPWM）电路的控制下，逆变器将直流电转换成三相交流电后提供给三相电机，三相电机带动水泵从水源处抽水至承接水的容器。

微处理器内事先存储有稳定工作点的电压值U₀和额定水位值H₀，由于日照强度的变化，光伏阵列电池的输出电压U_dc会有上下波动，当电压传感器检测到的光伏阵列电池的输出电压U_dc大于U₀时，在微处理器的控制下，变频器逆变器输出的三相交流电的频率上升，三相电机的转速也上升即负载增加，从而使得光伏阵列电池的输出电流I_dc增加，这样经过反馈调节使得光伏阵列电池的输出电压U_dc下降直至稳定在稳定工作点U₀；反之，当电压传感器检测到的光伏阵列电池的输出电压U_dc小于U₀时，在微处理器的控制下，变频器逆变器输出的三相交流电的频率下降，三相电机的转速也下降即负载减小，从而使得光伏阵列电池的输出电流I_dc减小，这样经过反馈调节使得光伏阵列电池的输出电压U_dc上升直至稳定在稳定工作点U₀。

水位传感器用于检测是否启动水泵，当水位传感器检测到水位未达到额定值H₀时，微处理器控制变频器启动从而启动三相电机以带动水泵；当水位传感器检测到水位达到额定值H₀时，微处理器控制变频器截至从而使三相电机停转水泵停机。

本实用新型运用反馈控制原理，实现了在不同的日照强度下，通过改变变频器的输出频率来调整三相电机和水泵的转速，即调节负载的大小，从而达到稳定光伏阵列电池输出电压的目的。

本实用新型的有益效果是：调控准确，反应迅速，能源利用率高，安全可靠。

附图说明