[发明专利]用于操作泵的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及泵送系统，并且更特别地涉及使用太阳能的泵送系统。

背景技术

光伏(PV)板或光伏板系统主要用在发电中。使用光伏板的常规方式是：用该板对蓄电池进行充电，并且使用来自该蓄电池的能量以用于电力供应。来自蓄电池的能量被很好地调节，即，能够从蓄电池得到的电压为已知并且为基本上恒定的直流(DC)电压。

可以使用具有最大功率点跟踪器(MPPT)的充电控制器来高效地执行对蓄电池的充电。MPPT被用于驱动充电控制器至在其处可以从板提取最大功率量的操作点。

如果在驱动电机负载中使用来自板系统的能量，则还需要电机控制器。电机控制器可以为例如用DC电压源产生交变电压的逆变器。该交变电压可以被用于驱动例如感应电机之类的交流电机。交变电机的一种典型使用是在泵送应用中使用该交变电机以用于旋转泵。

当太阳能板系统或光伏板系统被单独用于泵应用时，那么上述向泵提供交变电压的典型方式相当复杂并且需要多个电气部件。所需要的部件的数目使得结构昂贵并且还易损坏。

发明内容

本发明的目的是提供用于操作泵的方法和设备。通过本发明所陈述特征的方法和设备来实现本发明的目的。本发明还公开了优选实施方式。

本发明是基于以下构思：直接在逆变器的输入部处使用来自光伏板系统的可用DC电压，并且基于该可用DC电压来控制该逆变器的输出频率。

当DC电压按照V/f比达到设定电压时，增大输出频率，通过改变逆变器的输出频率来将电压控制成基本上处于极限值。

该方法和设备的优点在于：获得简单的结构而仍然充分利用光伏板系统的性质。在该设备中，光伏板系统的输出部被直接地连接至逆变器的输入部，并且该逆变器还被连接为对交流(AC)电机供电。用交变的电压和频率来驱动该电机。电压/频率比取决于从光伏板系统获得的电压。当来自该板系统的电压超过可用极限时，那么通过增大输出频率并且保持该电压基本上恒定来继续泵驱动的操作。因为光伏板实质上为电流源并且甚至当板的电压没有增大至额定电压时也能够产生用于操作电机的电流而能够增大频率。当电压已达到最大极限并且光伏板具有可用的载流量(current capacity)，光伏板可以输送最大功率。太阳能泵驱动将维持在最大功率点处，通过增大频率——保持电压恒定且从光伏板汲取更多电流而偏离标准的电压/频率曲线。

附图说明

以下将参照附图借助优选的实施方式来更详细地描述本发明，在附图中：

图1示出了本发明的设备的示意性框图，以及

图2示出了V/f曲线和操作点。

具体实施方式

图1示出了光伏板系统被如何连接至逆变器的输入部。如已知的，光伏板产生DC电压并且该DC电压直接地被逆变器使用。逆变器用所输入的DC电压来产生交变电压。产生AC电压的典型方式是使用其中将正DC电压和负DC电压交替地连接在输出部处的脉冲宽度调制(PWM)。当针对每个输出相改变正脉冲的持续时间和负脉冲的持续时间时，可以在逆变器的输出部处获得具有期望频率的交变电压。

根据本发明，AC电机被连接在逆变器的输出部处并且泵被机械地连接至该AC电机。该电机的旋转驱动该泵并且执行泵送操作。在图1的示例中，逆变器产生用于三相电机的三相输出电压。

根据本发明，基于所输入的电压当该电压在设定极限以下时执行对逆变器的输出频率的控制。当该电压在设定极限V_boost以下时，如图2所示，保持逆变器的输出电压与该逆变器的输出频率之间的比基本上恒定。在电机控制领域中通常已知输出电压与输出频率之间的比(恒定的伏特/赫兹；V/f)为恒定。这种控制方法保持电机的转矩恒定，并且在已知的方法中，贯穿电机的直至标称速度(nominal speed)的速度范围来应用该控制。在典型的情况下，能够得到全标称电压(full nominal voltage)，并且基于所需要的转速以从该逆变器输出合适的电压使得V/f比恒定的方式来调制该逆变器。