[发明专利]一种用于水泵系统的光伏市电补偿装置及控制方法

说明书

本发明提供了一种用于水泵系统的光伏市电补偿装置及控制方法，包括：光伏阵列、双向AC‑DC变换器、第一及第二DC‑DC变换器、三相逆变器、三相交流水泵、起动控制器、MPPT控制器，市电补偿控制器，第一DC‑DC变换器变换光伏阵列输出电压；双向AC‑DC变换器在光伏功率不足时补充负载所缺功率，在光伏功率充足时将多余功率回馈到电网；第二DC‑DC变换器提升直流母线电压；三相逆变器驱动三相交流水泵；MPPT控制器追踪光伏阵列最大功率；起动控制器起动水泵；市电补偿控制器决定双向AC‑DC变换器功率流动方向。本发明通过监测直流母线电压变化，判断光伏阵列输出功率与负载的关系，补偿光伏输出不足功率或回收剩余功率，最大限度地利用太阳能，同时保证水泵系统全天候不间断运行。

技术领域

本发明涉及水泵领域，具体地涉及一种用于水泵系统的光伏市电补偿装置及控制方法。

背景技术

传统光伏水泵系统通常以太阳能为唯一能量来源，只有光照强度满足一定要求时才能出水，这对光伏水泵系统的工作时间产生了较大的限制。此外，在光照强度剧烈变化时，将可能导致系统频繁起停，对系统造成较大冲击，影响系统稳定性和生产效率。因此，传统光伏水泵系统在应用于大型工厂、居民生活园区等需要大量稳定用水的场合时仍有一定困难。

专利文献CN206775228U公开了一种交流光伏水泵的功率补偿控制器，用蓄电池或超级电容等作为蓄能模块，蓄能模块通过市电充电，在光伏阵列输出电压低于阈值时接入蓄能模块，实现功率补偿。但是由于蓄电池污染大、使用寿命短，而超级电容价格较高，从而加重了系统维护和建设成本。

专利文献CN206111450U公开了一种光伏水泵系统，采用市电作为补充能源，在光伏能源供应完全跟不上时，切换到市电电源。该方法光伏能源和市电电源均单独工作，两者互相切换，光伏能源在有所剩余但不能满足系统运行要求时不能得到充分利用。

专利文献CN202746137U公开了一种太阳能市电互补光伏水泵系统，根据光伏阵列输出功率情况，在保证光伏功率最大输出的情况下引入市电进行补充。但是，该方法只考虑光伏阵列输出功率不足的情况，在光伏阵列输出功率过剩时没有具体回收措施，造成能源浪费。

此外，为比较光伏侧和负载侧的功率大小，还需要分别加装功率测量装置，增加了系统复杂度和建设成本。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于水泵系统的光伏市电补偿装置及控制方法，补偿光伏阵列输出不足功率或回收剩余功率，最大限度地利用太阳能，同时实现水泵系统全天候不间断运行。

本发明是根据以下技术方案实现的：

一种适用于水泵系统的光伏市电补偿装置，其特征在于，包括：光伏阵列、第一DC-DC变换器、双向AC-DC变换器、第二DC-DC变换器、三相逆变器、三相交流水泵、起动控制器、MPPT控制器，以及市电补偿控制器，所述第一DC-DC变换器的输入端与所述光伏阵列输出端相连接，所述第一DC-DC变换器的输出端连接到直流母线上，所述双向AC-DC变换器的输入端连接单相交流市电，所述双向AC-DC变换器的输出端连接到直流母线上，所述第二DC-DC变换器的输入端连接到直流母线上，所述第二DC-DC变换器的输出端与所述三相逆变器输入端相连，所述MPPT控制器采集光伏阵列的输出电压和电流，并输出控制信号到第一DC-DC变换器，所述市电补偿控制器采集直流母线电压和三相逆变器输出频率，并输出控制信号到双向AC-DC变换器，其中：

所述光伏阵列将太阳能转换为直流电能给各部件进行供电；所述第一DC-DC变换器完成光伏阵列输出电压的变换，并且所述第一DC-DC变换器在系统起动时工作在输出电压稳定模式，在系统起动完成后工作在MPPT模式；所述第二DC-DC变换器提升直流母线电压，使其满足所述三相逆变器输入要求；