專利名稱:一種太陽能光伏變頻器及光伏揚水系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型適用于光伏領(lǐng)域，提供了一種太陽能光伏變頻器及光伏揚水系統(tǒng)，該變頻器包括：交流/直流切換單元，其直流輸入端與光伏電池連接，其交流輸入端與市電連接；整流單元，其輸入端與交流/直流切換單元的交流輸出端連接；MPPT控制單元，其輸入端與光伏電池連接；變頻調(diào)速控制單元，其輸入端同時與整流單元的輸出端和交流/直流切換單元的直流輸出端連接，其控制端與MPPT控制單元的輸出端連接，其輸出端與電動機(jī)連接。本實用新型在光線不足時可以切換至市電供電，從而實現(xiàn)全天時間的揚水需求，并且通過采集光伏電池的輸出功率實現(xiàn)最大功率追蹤，可使光伏電池的使用效率到達(dá)98％以上大大增加了能源利用率。
【專利說明】一種太陽能光伏變頻器及光伏揚水系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于光伏領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽能光伏變頻器及光伏揚水系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著光伏電池板轉(zhuǎn)化效率的提高以及價格的降低，光伏揚水系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛，特別在一些日照條件好，市電緊張或市電不易到達(dá)的地方。傳統(tǒng)的光伏揚水控制器大多采用固定電壓輸出，不能跟蹤光伏電池板的最大功率造成資源的浪費，并且，目前光伏揚水系統(tǒng)中的變頻器不能使輸入電源在交流電(市電)和直流電(光伏陣列)之間切換，在光線長時間不充足的時候，難以保證水泵全天候的連續(xù)運行。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型實施例的目的在于提供一種太陽能光伏變頻器，旨在解決目前光伏揚水系統(tǒng)中的變頻器不能使輸入電源在交流電與直流電之間切換的問題。
[0004]本實用新型實施例是這樣實現(xiàn)的，一種太陽能光伏變頻器，所述變頻器連接于光伏電池與電動機(jī)之間，其特征在于，所述變頻器還與市電連接，所述變頻器包括:
[0005]檢測環(huán)境光線，并在環(huán)境光線充足時切換到直流電源供電，在環(huán)境光線不足時切換到交流電源供電的交流/直流切換單元，所述交流/直流切換單元的直流輸入端與所述光伏電池連接，所述交流/直流切換單元的交流輸入端與所述市電連接；
[0006]對交流電源電壓進(jìn)行整流，輸出直流電壓的整流單元，所述整流單元的輸入端與所述交流/直流切換單元的交流輸出端連接；
[0007]采集光伏電池的輸出功率的MPPT控制單元，根據(jù)所述輸出功率輸出變頻控制信號，并通過擾動所述變頻控制信號確定最大輸出功率，所述MPPT控制單元的輸入端與所述光伏電池連接；
[0008]根據(jù)所述變頻控制信號控制所述電動機(jī)的輸出頻率變化的變頻調(diào)速控制單元，所述變頻調(diào)速控制單元的輸入端同時與所述整流單元的輸出端和所述交流/直流切換單元的直流輸出端連接，所述變頻調(diào)速控制單元的控制端與所述MPPT控制單元的輸出端連接，所述變頻調(diào)速控制單元的輸出端與所述電動機(jī)連接。
[0009]進(jìn)一步地，所述變頻器還包括:
[0010]根據(jù)所述電動機(jī)的輸出電流判斷是否處于打干狀態(tài)，并于打干狀態(tài)下控制所述電動機(jī)停機(jī)的打干保護(hù)單元，所述打干保護(hù)單元的輸入端與所述電動機(jī)的電流輸出端連接，所述打干保護(hù)單元的輸出端與所述電動機(jī)的控制端連接。
[0011]更進(jìn)一步地，所述變頻器還包括:
[0012]采集光伏電池的輸出電壓，當(dāng)光伏電池的輸出電壓低于預(yù)設(shè)值時，控制所述光伏電池進(jìn)入休眠狀態(tài)的休眠控制單元，所述休眠控制單元的輸入端與所述光伏電池的輸出端連接，所述休眠控制單元的輸出端與所述光伏電池的休眠控制端連接。
[0013]更進(jìn)一步地，所述交流/直流切換單元包括:
[0014]根據(jù)環(huán)境光生成相應(yīng)的電信號的感光模塊；
[0015]將所述電信號與閾值信號比較，輸出開關(guān)控制信號的電流比較單元，所述電流比較單元的輸入端與所述感光模塊的輸出端連接；
[0016]根據(jù)所述開關(guān)控制信號實現(xiàn)對直流電源與交流電源之間的切換的開關(guān)控制單元，所述開關(guān)控制單元的控制端與所述電流比較單元的輸出端連接，所述開關(guān)控制單元的直流輸入端為所述交流/直流切換單元的直流輸入端，所述開關(guān)控制單元的交流輸入端為所述交流/直流切換單元的交流輸入端，所述開關(guān)控制單元的直流輸出端為所述交流/直流切換單元的直流輸出端，所述開關(guān)控制單元的交流輸出端為所述交流/直流切換單元的交流輸出端。
[0017]更進(jìn)一步地，所述開關(guān)控制單元包括:
[0018]第一保險絲(FUl)、第二保險絲(FU2)、第三保險絲(FU3)、第四保險絲(FU4)、第一二極管(Dl)、第二二極管(D2)、第一繼電器(KMl)、第二繼電器(KM2)、熱保護(hù)器件(FR)、第三開關(guān)(SBl)、第四開關(guān)(S4)以及第五開關(guān)(S5);
[0019]所述第三保險絲(FU3)、所述第四保險絲(FU4)的一端分別為所述開關(guān)控制單元的兩直流輸入端與所述光伏電池的正、負(fù)輸出端連接，所述第三保險絲(FU3)、所述第四保險絲(FU4)的另一端分別與所述第二繼電器(KM2)的雙路受控開關(guān)的一側(cè)導(dǎo)通雙端連接，所述第二繼電器(KM2)的雙路受控開關(guān)的另一側(cè)導(dǎo)通雙端分別與所述第一二極管(Dl)、所述第二二極管(D2)的陽極連接，所述第一二極管(Dl)、所述第二二極管(D2)的陰極分別為所述開關(guān)控制單元的兩直流輸出端，所述第一保險絲(FUl)、所述第二保險絲(FU2)的一端分別為所述開關(guān)控制單元的兩交流輸入端與所述市電的零線和火線連接，所述第一保險絲(FUl)、所述第二保險絲(FU2)的另一端分別與所述第一繼電器(KMl)的雙路受控開關(guān)的一側(cè)導(dǎo)通雙端連接，所述第一繼電器(KMl)的雙路受控開關(guān)的另一側(cè)導(dǎo)通雙端分別為所述開關(guān)控制單元的兩交流輸出端，與所述市電火線連接的所述開關(guān)控制單元的一交流輸入端還與所述熱保護(hù)器件(FR)的一端連接，所述熱保護(hù)器件(FR)的另一端與所述第三開關(guān)(SBl)的一導(dǎo)通端連接，所述第三開關(guān)(SBl)的另一導(dǎo)通端與所述第四開關(guān)(S4)的一導(dǎo)通端連接，所述第四開關(guān)(S4)的另一導(dǎo)通端與所述第一繼電器(KMl)的線圈一導(dǎo)通端連接，所述第四開關(guān)(S4)的控制端為所述開關(guān)控制單元的第一控制端，所述第一繼電器(KMl)的線圈另一導(dǎo)通端為所述開關(guān)控制單元的另一交流輸入端與所述市電零線連接，所述第五開關(guān)(S5)的一導(dǎo)通端為所述開關(guān)控制單元的一直流輸入端與所述光伏電池的負(fù)極連接，所述第五開關(guān)(S5)的另一導(dǎo)通端與所述第二繼電器(KM2)的線圈一導(dǎo)通端連接，所述第二繼電器(KM2)的線圈另一導(dǎo)通端為所述開關(guān)控制單元的另一直流輸入端與所述光伏電池的正極連接，所述第五開關(guān)(S5)的控制端為所述開關(guān)控制單元的第二控制端。
[0020]更進(jìn)一步地，所述變頻器還包括:
[0021]第一雙端開關(guān)(QSl)和第二雙端開關(guān)(QS2);
[0022]所述第一雙端開關(guān)(QSl)串接于所述光伏電池與所述MPPT控制單元之間，所述第一雙端開關(guān)(QSl)的一側(cè)雙導(dǎo)通端分別與所述光伏電池的正、負(fù)輸出端連接，所述第一雙端開關(guān)(QSl)的另一側(cè)雙導(dǎo)通端分別與所述MPPT控制單元的雙輸入端連接；
[0023]所述第二雙端開關(guān)(QS2)串接于所述市電與所述交流/直流切換單元之間，所述第二雙端開關(guān)(QS2)的一側(cè)雙導(dǎo)通端分別與所述市電的火線、零線連接，所述第二雙端開關(guān)(QS2)的另一側(cè)雙導(dǎo)通端分別與所述交流/直流切換單元的兩交流輸入端連接。
[0024]更進(jìn)一步地，所述MPPT控制單元包括:
[0025]實時采集所述光伏電池的輸出電流和輸出電壓的采樣模塊，所述采樣模塊的輸入端為所述MPPT控制單元的輸入端；
[0026]根據(jù)所述輸出電流和所述輸出電壓確定所述光伏電池的輸出功率的運算模塊，所述運算模塊的第一、第二輸入端分別與所述采樣模塊的電流輸出端和電壓輸出端連接；
[0027]對所述變頻控制信號以預(yù)設(shè)步長進(jìn)行擾動，來判斷所述光伏電池的輸出功率變化，進(jìn)而確定所述光伏電池的最大輸出頻率對應(yīng)的變頻控制信號的處理模塊，所述處理模塊的輸入端與所述運算單元的輸出端連接，所述處理模塊的輸出端為所述MPPT控制單元的輸出端。
[0028]更進(jìn)一步地，所述打干保護(hù)單元包括:
[0029]在不同輸出頻率下檢測所述電動機(jī)的輸出電流的打干檢測模塊，所述打干檢測模塊的輸入端為所述打干保護(hù)單元的輸出入端；
[0030]當(dāng)所述輸出電流低于預(yù)設(shè)值時，輸出打干判斷信號的打干判斷模塊，所述打干判斷模塊的輸入端與所述打干檢測模塊的輸出端連接；
[0031]根據(jù)所述打干判斷信號控制所述電動機(jī)停機(jī)的打干控制模塊，所述打干控制模塊的輸入端與所述打干判斷模塊的輸出端連接，所述打干控制模塊的輸出端為所述打干保護(hù)單元的輸出端。
[0032]更進(jìn)一步地，所述休眠控制單元包括:
[0033]采集所述光伏電池的輸出電壓的休眠采集模塊，所述休眠采集模塊的輸入端為所述休眠控制單元的輸入端；
[0034]當(dāng)所述光伏電池的輸出電壓小于預(yù)設(shè)值值時生成休眠信號的休眠判斷模塊，所述休眠判斷模塊的輸入端與所述休眠采集模塊的輸出端連接；
[0035]根據(jù)所述休眠信號控制所述光伏電池進(jìn)入休眠狀態(tài)的休眠控制模塊，所述休眠控制模塊的輸入端與所述休眠采集模塊的輸出端連接，所述休眠控制模塊的輸出端為所述休眠控制單元的輸出端。
[0036]本實用新型實施例的另一目的在于提供一種采用上述太陽能光伏變頻器的光伏揚水系統(tǒng)。
[0037]本實用新型實施例在光線不足時可以通過交流/直流切換單元切換至市電供電，從而實現(xiàn)全天時間的揚水需求，保證在日照強(qiáng)度突變下?lián)P水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，并且通過采集光伏電池的輸出功率實現(xiàn)最大功率追蹤，可使光伏電池的使用效率到達(dá)98%以上，大大增加了能源利用率。

【附圖說明】

[0038]圖1為本實用新型實施例提供的太陽能光伏變頻器的結(jié)構(gòu)圖；
[0039]圖2為本實用新型一優(yōu)選實施例提供的太陽能光伏變頻器的結(jié)構(gòu)圖；
[0040]圖3為本實用新型實施例提供的太陽能光伏變頻器中交流/直流切換單元和MPPT控制單元的結(jié)構(gòu)圖；
[0041]圖4為本實用新型實施例提供的太陽能光伏變頻器中開關(guān)控制單元的示例電路圖。

【具體實施方式】
[0042]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0043]本實用新型實施例在光線不足時將變頻器切換至市電供電，從而實現(xiàn)全天時間的揚水需求，保證在日照強(qiáng)度突變下?lián)P水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，并且通過采集光伏電池的輸出功率實現(xiàn)最大功率追蹤，提高光伏電池的使用效率。
[0044]以下結(jié)合具體實施例對本實用新型的實現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0045]圖1示出了本實用新型實施例提供的太陽能光伏變頻器的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實用新型相關(guān)的部分。
[0046]作為本實用新型一實施例，該太陽能光伏變頻器I可以應(yīng)用于任何光伏揚水系統(tǒng)中。
[0047]該太陽能光伏變頻器I連接于光伏電池2與電動機(jī)4之間，太陽能光伏變頻器I還與市電3連接，包括:
[0048]交流/直流切換單元11，用于檢測環(huán)境光線，并在環(huán)境光線充足時切換到直流電源(光伏電池)供電，在環(huán)境光線不足時切換到交流電源(市電)供電，交流/直流切換單元11的直流輸入端與光伏電池2連接，交流/直流切換單元11的交流輸入端與市電3連接；
[0049]整流單元12，用于對交流電源電壓進(jìn)行整流，輸出直流電壓，整流單元12的輸入端與交流/直流切換單元11的交流輸出端連接；
[0050]MPPT (Maximum Power Point Tracking，最大功率點跟蹤)控制單元13，用于采集光伏電池的輸出功率，根據(jù)輸出功率輸出變頻控制信號，并通過擾動變頻控制信號確定最大輸出功率，MPPT控制單元13的輸入端與光伏電池2連接；
[0051]變頻調(diào)速控制單元14，用于根據(jù)變頻控制信號控制電動機(jī)的輸出頻率變化，變頻調(diào)速控制單元14的輸入端同時與整流單元12的輸出端和交流/直流切換單元11的直流輸出端連接，變頻調(diào)速控制單元14的控制端與MPPT控制單元13的輸出端連接，變頻調(diào)速控制單元14的輸出端與電動機(jī)4連接。
[0052]在本實用新型實施例中，太陽能光伏變頻器I同時與光伏電池2和市電3連接，在日照充足時由光伏電池2供電，在日照不足時切換到市電3供電，以保證水泵5運行不受日照影響。
[0053]在切換到市電3供電時，整流單元12將市電的交流電轉(zhuǎn)化為直流電輸出給變頻調(diào)速控制單元14供電。
[0054]對于交流異步電動機(jī)4來說，當(dāng)負(fù)載越大時，其所需要消耗的電能越多，電能的功率與電動機(jī)的輸出頻率的立方成正比。因此可以通過調(diào)整電動機(jī)4的輸出頻率從而確定光伏電池2的輸出最大功率點。
[0055]當(dāng)切換到光伏電池2 (光伏陣列)供電時，MPPT控制單元13對光伏電池2在不同日照和溫度下電流及電壓采樣來確定其輸出功率，由于電動機(jī)4的輸出頻率與光伏電池2提供的功率成一定比例關(guān)系，因此可以對電動機(jī)4的輸出頻率以一定的步長不斷擾動，并判斷光伏電池2輸出功率的變化，從而確定光伏電池2的輸出最大功率點，完成對光伏陣列的MPPT控制。
[0056]在本實用新型實施例中，可以通過變頻控制信號改變電動機(jī)4的輸出頻率。
[0057]變頻調(diào)速控制單元14根據(jù)MPPT控制單元13輸出的變頻控制信號進(jìn)行頻率調(diào)整，進(jìn)而完成對交流異步電機(jī)4的調(diào)速控制。
[0058]本實用新型實施例在光線不足時可以通過交流/直流切換單元切換至市電供電，從而實現(xiàn)全天時間的揚水需求，保證在日照強(qiáng)度突變下?lián)P水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，并且通過采集光伏電池的輸出功率實現(xiàn)最大功率追蹤，可使光伏電池的使用效率到達(dá)98%以上，大大增加了能源利用率。
[0059]圖2示出了本實用新型一優(yōu)選實施例提供的太陽能光伏變頻器的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實用新型相關(guān)的部分。
[0060]作為本實用新型一實施例，該太陽能光伏變頻器I還包括:
[0061]打干保護(hù)單元15，用于根據(jù)電動機(jī)4的輸出電流判斷是否處于打干狀態(tài)，并于打干狀態(tài)下控制電動機(jī)4停機(jī)，打干保護(hù)單元15的輸入端與電動機(jī)4的電流輸出端連接，打干保護(hù)單元15的輸出端與電動機(jī)4的控制端連接。
[0062]作為本實用新型一優(yōu)選實施例，該打干保護(hù)單元15包括:
[0063]打干檢測模塊151，用于在不同輸出頻率下檢測電動機(jī)4的輸出電流，打干檢測模塊151的輸入端為打干保護(hù)單元15的輸出入端；
[0064]在本實用新型實施例中，該打干檢測模塊151可以采用電流采樣電路實現(xiàn)。
[0065]打干判斷模塊152，用于當(dāng)輸出電流低于預(yù)設(shè)值時，輸出打干判斷信號，打干判斷模塊152的輸入端與打干檢測模塊151的輸出端連接；
[0066]在本實用新型實施例中，該打干判斷模塊152可以采用比較電路實現(xiàn)。
[0067]打干控制模塊153，用于根據(jù)打干判斷信號控制電動機(jī)4停機(jī)，打干控制模塊153的輸入端與打干判斷模塊152的輸出端連接，打干控制模塊153的輸出端為打干保護(hù)單元15的輸出端。
[0068]在本實用新型實施例中，打干保護(hù)單元15檢測水泵的輸出電流，當(dāng)電流過小時控制電動機(jī)4停機(jī)，實現(xiàn)打干保護(hù)功能，其中打干檢測模塊151可以與變頻器內(nèi)部具有的電流檢測功能的電路模塊共用。
[0069]休眠控制單元16，用于采集光伏電池2的輸出電壓，當(dāng)光伏電池2的輸出電壓低于預(yù)設(shè)值時，控制光伏電池2進(jìn)入休眠狀態(tài)，休眠控制單元16的輸入端與光伏電池2的輸出端連接，休眠控制單元16的輸出端與光伏電池2的休眠控制端連接。
[0070]作為本實用新型一優(yōu)選實施例，該休眠控制單元16包括:
[0071]休眠采集模塊161，用于采集光伏電池的輸出電壓，休眠采集模塊161的輸入端為休眠控制單元16的輸入端；
[0072]在本實用新型實施例中，該休眠采集模塊161可以采用電壓采樣電路實現(xiàn)。
[0073]休眠判斷模塊162，用于當(dāng)光伏電池的輸出電壓小于預(yù)設(shè)值值時生成休眠信號，休眠判斷模塊162的輸入端與休眠采集模塊的輸出端連接；
[0074]在本實用新型實施例中，該休眠判斷模塊162可以采用比較電路實現(xiàn)。
[0075]休眠控制模塊163，用于根據(jù)休眠信號控制光伏電池進(jìn)入休眠狀態(tài)，休眠控制模塊163的輸入端與休眠采集模塊的輸出端連接，休眠控制模塊163的輸出端為休眠控制單元16的輸出端。
[0076]在本實用新型實施例中，休眠控制單元16在電動機(jī)4不工作的時候通過光伏電池的輸出電壓判斷是否需要休眠，在電動機(jī)4工作的時候可以通過光伏電池的輸出電壓和電動機(jī)4的輸出電流來確定輸出功率，并根據(jù)輸出功率與預(yù)設(shè)功率值進(jìn)行比較判斷是否需要休眠，當(dāng)輸出電壓小于預(yù)設(shè)電壓一段時間后，進(jìn)入休眠保護(hù)狀態(tài)，或輸出功率小于預(yù)設(shè)功率一段時間后，也進(jìn)入休眠保護(hù)狀態(tài)。
[0077]并且，休眠控制單元16可以共用打干保護(hù)單元15中的打干檢測模塊151進(jìn)行對電動機(jī)4輸出電流的檢測。
[0078]在本實用新型實施例中，通過實時采樣電動機(jī)4的輸出電流來判斷水泵是否處于打干狀態(tài)，進(jìn)入打干狀態(tài)后控制水泵停止運行一段時間(進(jìn)入休眠)，在預(yù)設(shè)時間(休眠時間)后再次運行。
[0079]本實用新型實施例通過電動機(jī)的輸出電流判斷水泵的打干狀態(tài)，相比于現(xiàn)有采用水位傳感器的方案檢測減少了技術(shù)故障點，降低了生產(chǎn)成本；相比于現(xiàn)有使用水泵空載電流判斷打干狀態(tài)，避免了由于不同水泵空載電流不同造成的判斷不準(zhǔn)確。并且本實用新型實施例還在打干狀態(tài)或者光伏電池的輸出功率不能滿足設(shè)定的最少輸出頻率時，進(jìn)行休眠控制，并在休眠設(shè)定的時間后退出休眠狀態(tài)，再次進(jìn)行打干判斷。
[0080]圖3示出了本實用新型實施例提供的太陽能光伏變頻器中交流/直流切換單元和MPPT控制單元的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本實用新型相關(guān)的部分。
[0081]作為本實用新型一實施例，該交流/直流切換單元11包括:
[0082]感光模塊111，用于根據(jù)環(huán)境光生成相應(yīng)的電信號；
[0083]在本實用新型實施例中，可以采用光敏器件或光傳感器件感應(yīng)環(huán)境光。
[0084]電流比較單元112，用于將電信號與閾值信號比較，輸出開關(guān)控制信號，電流比較單元112的輸入端與感光模塊111的輸出端連接；
[0085]在本實用新型實施例中，可以采用比較電路實現(xiàn)電信號與閾值信號的比較。
[0086]開關(guān)控制單元113，用于根據(jù)開關(guān)控制信號實現(xiàn)對直流電源與交流電源之間的切換，開關(guān)控制單元113的控制端與電流比較單元112的輸出端連接，開關(guān)控制單元113的直流輸入端為交流/直流切換單元11的直流輸入端，開關(guān)控制單元113的交流輸入端為交流/直流切換單元11的交流輸入端，開關(guān)控制單元113的直流輸出端為交流/直流切換單元11的直流輸出端，開關(guān)控制單元113的交流輸出端為交流/直流切換單元11的交流輸出端。
[0087]參見圖4，開關(guān)控制單元113包括:
[0088]第一保險絲FU1、第二保險絲FU2、第三保險絲FU3、第四保險絲FU4、第一二極管D1、第二二極管D2、第一繼電器KM1、第二繼電器KM2、熱保護(hù)器件FR、第三開關(guān)SB1、第四開關(guān)S4以及第五開關(guān)S5 ;
[0089]第三保險絲FU3、第四保險絲FU4的一端分別為開關(guān)控制單元113的兩直流輸入端與光伏電池的正、負(fù)輸出端連接，第三保險絲FU3、第四保險絲FU4的另一端分別與第二繼電器KM2的雙路受控開關(guān)1132B的一側(cè)導(dǎo)通雙端連接，第二繼電器KM2的雙路受控開關(guān)1132B的另一側(cè)導(dǎo)通雙端分別與第一二極管D1、第二二極管D2的陽極連接，第一二極管Dl、第二二極管D2的陰極分別為開關(guān)控制單元113的兩直流輸出端，第一保險絲FU1、第二保險絲FU2的一端分別為開關(guān)控制單元113的兩交流輸入端與市電的零線和火線連接，第一保險絲FU1、第二保險絲FU2的另一端分別與第一繼電器KMl的雙路受控開關(guān)1131B的一側(cè)導(dǎo)通雙端連接，第一繼電器KMl的雙路受控開關(guān)1131B的另一側(cè)導(dǎo)通雙端分別為開關(guān)控制單元113的兩交流輸出端，與市電火線連接的開關(guān)控制單元113的一交流輸入端還與熱保護(hù)器件FR的一端連接，熱保護(hù)器件FR的另一端與第三開關(guān)SBl的一導(dǎo)通端連接，第三開關(guān)SBl的另一導(dǎo)通端與第四開關(guān)S4的一導(dǎo)通端連接，第四開關(guān)S4的另一導(dǎo)通端與第一繼電器KMl的線圈1131A—導(dǎo)通端連接，第四開關(guān)S4的控制端為開關(guān)控制單元113的第一控制端，第一繼電器KMl的線圈1131A另一導(dǎo)通端為開關(guān)控制單元113的另一交流輸入端與市電零線連接，第五開關(guān)S5的一導(dǎo)通端為開關(guān)控制單元113的一直流輸入端與光伏電池的負(fù)極連接，第五開關(guān)S5的另一導(dǎo)通端與第二繼電器KM2的線圈1132A—導(dǎo)通端連接，第二繼電器KM2的線圈1132A另一導(dǎo)通端為開關(guān)控制單元113的另一直流輸入端與光伏電池的正極連接，第五開關(guān)S5的控制端為開關(guān)控制單元113的第二控制端。
[0090]作為本實用新型一優(yōu)選實施例，該變頻器I還可以包括:
[0091 ] 第一雙端開關(guān)QSl和第二雙端開關(guān)QS2 ;
[0092]第一雙端開關(guān)QSl串接于光伏電池2與MPPT控制單元13之間，第一雙端開關(guān)QSl的一側(cè)雙導(dǎo)通端分別與光伏電池2的正、負(fù)輸出端連接，第一雙端開關(guān)QSl的另一側(cè)雙導(dǎo)通端分別與MPPT控制單元13的雙輸入端連接；
[0093]第二雙端開關(guān)QS2串接于市電3與交流/直流切換單元11之間，第二雙端開關(guān)QS2的一側(cè)雙導(dǎo)通端分別與市電3的火線、零線連接，第二雙端開關(guān)QS2的另一側(cè)雙導(dǎo)通端分別與交流/直流切換單元11的兩交流輸入端連接。
[0094]MPPT控制單元13包括:
[0095]采樣模塊131，用于實時采集光伏電池2的輸出電流和輸出電壓，采樣模塊131的輸入端為MPPT控制單元13的輸入端；
[0096]在本實用新型實施例中，采樣模塊131可以采用電流電壓采樣電路實現(xiàn)對電流和電壓的采樣。
[0097]運算模塊132，用于根據(jù)輸出電流和輸出電壓確定光伏電池2的輸出功率，運算模塊132的第一、第二輸入端分別與采樣模塊131的電流輸出端和電壓輸出端連接；
[0098]處理模塊133，用于對變頻控制信號以預(yù)設(shè)步長進(jìn)行擾動，來判斷光伏電池2的輸出功率變化，進(jìn)而確定光伏電池2的最大輸出頻率對應(yīng)的變頻控制信號，處理模塊133的輸入端與運算單元132的輸出端連接，處理模塊133的輸出端為MPPT控制單元13的輸出端。
[0099]在本實用新型實施例中，可以通過單片機(jī)集成運算模塊132和處理模塊133，并通過下述步驟進(jìn)行光伏電池2的最大功率追蹤(通過擾動變頻控制信號確定最大輸出功率):
[0100]步驟1，按預(yù)設(shè)步長減小電動機(jī)4的輸出頻率(或變頻控制信號)；
[0101]步驟2，判斷光伏電池2的輸出功率是否增加；
[0102]若是，則返回執(zhí)行步驟2 ;
[0103]若否，則執(zhí)行步驟3，按預(yù)設(shè)步長增加電動機(jī)4的輸出頻率(或變頻控制信號)；
[0104]步驟4，判斷光伏電池2的輸出功率是否增加；
[0105]若是，則返回執(zhí)行步驟4 ;
[0106]若否，則確定此時光伏電池2的輸出功率為最大功率。
[0107]值得說明的是，上述步驟屬于對單片機(jī)的一種應(yīng)用，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過現(xiàn)有的應(yīng)用語句或功能指令集實現(xiàn)上述功能，本實用新型僅僅對上述模塊的連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)。
[0108]在本實用新型實施例中，在增加輸出頻率過程中，若光伏電池2輸出功率增加，則可繼續(xù)增加輸出頻率，若光伏電池2輸出功率降低，則減小輸出頻率；在減少輸出頻率過程中，若光伏電池2的輸出功率增加，則繼續(xù)減小輸出頻率，否則增加輸出頻率，即可得到輸出頻率對應(yīng)光伏陣列最大功率點。
[0109]本實用新型實施例的另一目的在于提供一種采用上述太陽能光伏變頻器的光伏揚水系統(tǒng)。
[0110]本實用新型實施例在光線不足時可以通過交流/直流切換單元切換至市電供電，從而實現(xiàn)全天時間的揚水需求，保證在日照強(qiáng)度突變下?lián)P水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，并且通過采集光伏電池的輸出功率實現(xiàn)最大功率追蹤，可使光伏電池的使用效率到達(dá)98%以上，大大增加了能源利用率。同時，本實用新型實施例還可以通過電動機(jī)的輸出電流判斷水泵的打干狀態(tài)，無需水位檢測器，減少了技術(shù)故障點，降低了生產(chǎn)成本，準(zhǔn)確性更高，以及在打干狀態(tài)或者光伏電池輸出不足時，進(jìn)入休眠狀態(tài)，以降低能耗。
[0111]以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能光伏變頻器，所述變頻器連接于光伏電池與電動機(jī)之間，其特征在于，所述變頻器還與市電連接，所述變頻器包括: 檢測環(huán)境光線，并在環(huán)境光線充足時切換到直流電源供電，在環(huán)境光線不足時切換到交流電源供電的交流/直流切換單元，所述交流/直流切換單元的直流輸入端與所述光伏電池連接，所述交流/直流切換單元的交流輸入端與所述市電連接； 對交流電源電壓進(jìn)行整流，輸出直流電壓的整流單元，所述整流單元的輸入端與所述交流/直流切換單元的交流輸出端連接； 采集光伏電池的輸出功率的MPPT控制單元，根據(jù)所述輸出功率輸出變頻控制信號，并通過擾動所述變頻控制信號確定最大輸出功率，所述MPPT控制單元的輸入端與所述光伏電池連接； 根據(jù)所述變頻控制信號控制所述電動機(jī)的輸出頻率變化的變頻調(diào)速控制單元，所述變頻調(diào)速控制單元的輸入端同時與所述整流單元的輸出端和所述交流/直流切換單元的直流輸出端連接，所述變頻調(diào)速控制單元的控制端與所述MPPT控制單元的輸出端連接，所述變頻調(diào)速控制單元的輸出端與所述電動機(jī)連接。2.如權(quán)利要求1所述的太陽能光伏變頻器，其特征在于，所述變頻器還包括: 根據(jù)所述電動機(jī)的輸出電流判斷是否處于打干狀態(tài)，并于打干狀態(tài)下控制所述電動機(jī)停機(jī)的打干保護(hù)單元，所述打干保護(hù)單元的輸入端與所述電動機(jī)的電流輸出端連接，所述打干保護(hù)單元的輸出端與所述電動機(jī)的控制端連接。3.如權(quán)利要求1所述的太陽能光伏變頻器，其特征在于，所述變頻器還包括: 采集光伏電池的輸出電壓，當(dāng)光伏電池的輸出電壓低于預(yù)設(shè)值時，控制所述光伏電池進(jìn)入休眠狀態(tài)的休眠控制單元，所述休眠控制單元的輸入端與所述光伏電池的輸出端連接，所述休眠控制單元的輸出端與所述光伏電池的休眠控制端連接。4.如權(quán)利要求1所述的太陽能光伏變頻器，其特征在于，所述交流/直流切換單元包括: 根據(jù)環(huán)境光生成相應(yīng)的電信號的感光模塊； 將所述電信號與閾值信號比較，輸出開關(guān)控制信號的電流比較單元，所述電流比較單元的輸入端與所述感光模塊的輸出端連接； 根據(jù)所述開關(guān)控制信號實現(xiàn)對直流電源與交流電源之間的切換的開關(guān)控制單元，所述開關(guān)控制單元的控制端與所述電流比較單元的輸出端連接，所述開關(guān)控制單元的直流輸入端為所述交流/直流切換單元的直流輸入端，所述開關(guān)控制單元的交流輸入端為所述交流/直流切換單元的交流輸入端，所述開關(guān)控制單元的直流輸出端為所述交流/直流切換單元的直流輸出端，所述開關(guān)控制單元的交流輸出端為所述交流/直流切換單元的交流輸出端。5.如權(quán)利要求4所述的太陽能光伏變頻器，其特征在于，所述開關(guān)控制單元包括: 第一保險絲(FUl)、第二保險絲(FU2)、第三保險絲(FU3)、第四保險絲(FU4)、第一二極管(Dl)、第二二極管(D2)、第一繼電器(KMl)、第二繼電器(KM2)、熱保護(hù)器件(FR)、第三開關(guān)(SBl)、第四開關(guān)(S4)以及第五開關(guān)(S5); 所述第三保險絲(FU3)、所述第四保險絲(FU4)的一端分別為所述開關(guān)控制單元的兩直流輸入端與所述光伏電池的正、負(fù)輸出端連接，所述第三保險絲(FU3)、所述第四保險絲(FU4)的另一端分別與所述第二繼電器(KM2)的雙路受控開關(guān)的一側(cè)導(dǎo)通雙端連接，所述第二繼電器(KM2)的雙路受控開關(guān)的另一側(cè)導(dǎo)通雙端分別與所述第一二極管(Dl)、所述第二二極管(D2)的陽極連接，所述第一二極管(Dl)、所述第二二極管(D2)的陰極分別為所述開關(guān)控制單元的兩直流輸出端，所述第一保險絲(FUl)、所述第二保險絲(FU2)的一端分別為所述開關(guān)控制單元的兩交流輸入端與所述市電的零線和火線連接，所述第一保險絲(FUl)、所述第二保險絲(FU2)的另一端分別與所述第一繼電器(KMl)的雙路受控開關(guān)的一側(cè)導(dǎo)通雙端連接，所述第一繼電器(KMl)的雙路受控開關(guān)的另一側(cè)導(dǎo)通雙端分別為所述開關(guān)控制單元的兩交流輸出端，與所述市電火線連接的所述開關(guān)控制單元的一交流輸入端還與所述熱保護(hù)器件(FR)的一端連接，所述熱保護(hù)器件(FR)的另一端與所述第三開關(guān)(SBl)的一導(dǎo)通端連接，所述第三開關(guān)(SBl)的另一導(dǎo)通端與所述第四開關(guān)(S4)的一導(dǎo)通端連接，所述第四開關(guān)(S4)的另一導(dǎo)通端與所述第一繼電器(KMl)的線圈一導(dǎo)通端連接，所述第四開關(guān)(S4)的控制端為所述開關(guān)控制單元的第一控制端，所述第一繼電器(KMl)的線圈另一導(dǎo)通端為所述開關(guān)控制單元的另一交流輸入端與所述市電零線連接，所述第五開關(guān)(S5)的一導(dǎo)通端為所述開關(guān)控制單元的一直流輸入端與所述光伏電池的負(fù)極連接，所述第五開關(guān)(S5)的另一導(dǎo)通端與所述第二繼電器(KM2)的線圈一導(dǎo)通端連接，所述第二繼電器(KM2)的線圈另一導(dǎo)通端為所述開關(guān)控制單元的另一直流輸入端與所述光伏電池的正極連接，所述第五開關(guān)(S5)的控制端為所述開關(guān)控制單元的第二控制端。6.如權(quán)利要求5所述的太陽能光伏變頻器，其特征在于，所述變頻器還包括: 第一雙端開關(guān)(QSl)和第二雙端開關(guān)(QS2); 所述第一雙端開關(guān)(QSl)串接于所述光伏電池與所述MPPT控制單元之間，所述第一雙端開關(guān)(QSl)的一側(cè)雙導(dǎo)通端分別與所述光伏電池的正、負(fù)輸出端連接，所述第一雙端開關(guān)(QSl)的另一側(cè)雙導(dǎo)通端分別與所述MPPT控制單元的雙輸入端連接； 所述第二雙端開關(guān)(QS2)串接于所述市電與所述交流/直流切換單元之間，所述第二雙端開關(guān)(QS2)的一側(cè)雙導(dǎo)通端分別與所述市電的火線、零線連接，所述第二雙端開關(guān)(QS2)的另一側(cè)雙導(dǎo)通端分別與所述交流/直流切換單元的兩交流輸入端連接。7.如權(quán)利要求1所述的太陽能光伏變頻器，其特征在于，所述MPPT控制單元包括: 實時采集所述光伏電池的輸出電流和輸出電壓的采樣模塊，所述采樣模塊的輸入端為所述MPPT控制單元的輸入端； 根據(jù)所述輸出電流和所述輸出電壓確定所述光伏電池的輸出功率的運算模塊，所述運算模塊的第一、第二輸入端分別與所述采樣模塊的電流輸出端和電壓輸出端連接； 對所述變頻控制信號以預(yù)設(shè)步長進(jìn)行擾動，來判斷所述光伏電池的輸出功率變化，進(jìn)而確定所述光伏電池的最大輸出頻率對應(yīng)的變頻控制信號的處理模塊，所述處理模塊的輸入端與所述運算單元的輸出端連接，所述處理模塊的輸出端為所述MPPT控制單元的輸出端。8.如權(quán)利要求2所述的太陽能光伏變頻器，其特征在于，所述打干保護(hù)單元包括: 在不同輸出頻率下檢測所述電動機(jī)的輸出電流的打干檢測模塊，所述打干檢測模塊的輸入端為所述打干保護(hù)單元的輸出入端； 當(dāng)所述輸出電流低于預(yù)設(shè)值時，輸出打干判斷信號的打干判斷模塊，所述打干判斷模塊的輸入端與所述打干檢測模塊的輸出端連接； 根據(jù)所述打干判斷信號控制所述電動機(jī)停機(jī)的打干控制模塊，所述打干控制模塊的輸入端與所述打干判斷模塊的輸出端連接，所述打干控制模塊的輸出端為所述打干保護(hù)單元的輸出端。9.如權(quán)利要求3所述的太陽能光伏變頻器，其特征在于，所述休眠控制單元包括: 采集所述光伏電池的輸出電壓的休眠采集模塊，所述休眠采集模塊的輸入端為所述休眠控制單元的輸入端； 當(dāng)所述光伏電池的輸出電壓小于預(yù)設(shè)值值時生成休眠信號的休眠判斷模塊，所述休眠判斷模塊的輸入端與所述休眠采集模塊的輸出端連接； 根據(jù)所述休眠信號控制所述光伏電池進(jìn)入休眠狀態(tài)的休眠控制模塊，所述休眠控制模塊的輸入端與所述休眠采集模塊的輸出端連接，所述休眠控制模塊的輸出端為所述休眠控制單元的輸出端。10.一種光伏揚水系統(tǒng)，所述光伏揚水系統(tǒng)包括如權(quán)利要求1至8任一項所述的太陽能光伏變頻器。
【文檔編號】F04B49-06GK204290805SQ201420495939
【發(fā)明者】陶旭東, 駱鵬 [申請人]蘇州偉創(chuàng)電氣設(shè)備技術(shù)有限公司