本發明專利技術公開了一種基于最大電流檢測的光伏水泵系統及其控制方法，至少包括光伏陣列、最大電流檢測模塊、電流電壓采樣模塊、控制單元、變頻逆變模塊和水泵，其中，控制單元與最大電流檢測模塊、電流電壓采樣模塊、和變頻逆變模塊相連接，用于根據最大電流檢測模塊所檢測的最大電流以及電流電壓采樣模塊所檢測的實時電壓和實時電流控制變頻逆變模塊的工作狀態；最大電流檢測模塊并接在光伏陣列的輸出端，用于根據控制單元的控制命令，在水泵非工作狀態時檢測光伏陣列所能輸出的最大電流。采用本發明專利技術的技術方案，系統根據光伏陣列的最大電流作為開啟水泵的判斷依據，從而避免在光伏陣列極低輸出功率的情況下開啟水泵而影響系統的穩定性。
【技術實現步驟摘要】
一種基于最大電流檢測的光伏水泵系統及其控制方法
本專利技術涉及光伏發電
，尤其涉及一種基于最大電流檢測的光伏水泵系統及其控制方法。
技術介紹
目前，太陽能是一種清潔無污染的能源，既可以緩解化學能源日益枯竭的危機，又可以改善日益惡化的生態環境。太陽能光伏水泵系統是太陽能光伏發電的一個應用，其原理是利用太陽電池將太陽能直接轉換為電能，然后利用這個所轉換的電能驅動水泵從水源提水。光伏水泵系統對解決無電偏遠地區的人畜飲水、農業灌溉和滴灌系統、城市景觀等有廣闊的應用前景。光伏水泵系統一般是離線式無人值守系統，其功能是在利用太陽能從水源提水。但是系統的進水口到出水口存在著高度差，這個高度差由系統所處的環境決定，有時達到上百米。當光伏陣列的輸出功率低而驅動水泵轉動，此時水泵轉動所帶來的水壓可能無法克服這個高度差。當系統處于這個狀況時，系統不出水，水泵處于無效空轉狀態。水泵的無效轉動既浪費了光伏陣列所產生的能源，又增加了水泵無謂損耗，這不利于水泵系統的工作。現有技術通常取樣空載時光伏陣列的輸出電壓作為判斷光伏陣列輸出能力的依據，然而，輸出電壓并不能很好的反應光伏陣列輸出能力，當陽光較弱時開啟水泵，光伏陣列的輸出電壓瞬間被拉低，造成系統處在重復的啟停狀態，既影響系統的穩定性，又易損壞系統硬件。故，針對目前現有技術中存在的上述缺陷，實有必要進行研究，以提供一種方案，解決現有技術中存在的缺陷。
技術實現思路
有鑒于此，確有必要提供一種基于最大電流檢測的光伏水泵系統及其控制方法，通過設置最大電流檢測模塊檢測光伏陣列的最大電流，從而能夠預先獲取光伏陣列的輸出能力，達到有效控制水泵的目的。為了解決現有技術存在的技術問題，本專利技術的技術方案如下：一種基于最大電流檢測的光伏水泵系統，至少包括光伏陣列(1)、最大電流檢測模塊(2)、電流電壓采樣模塊(3)、控制單元(4)、變頻逆變模塊(5)和水泵(6)，其中，所述光伏陣列(1)由太陽能電池串并聯組成，用于將太陽光能量轉化為電能；所述控制單元(4)與所述最大電流檢測模塊(2)、電流電壓采樣模塊(3)、和變頻逆變模塊(5)相連接，用于根據所述最大電流檢測模塊(2)所檢測的最大電流以及所述電流電壓采樣模塊(3)所檢測的實時電壓和實時電流控制所述變頻逆變模塊(5)的工作狀態；所述變頻逆變模塊(5)用于根據所述控制單元(4)的控制命令將光伏陣列(1)產生的直流電轉變為一定頻率的交流電并使所述水泵(6)運轉功率與所述光伏陣列(1)的輸出功率相適應；所述最大電流檢測模塊(2)并接在所述光伏陣列(1)的輸出端，用于根據控制單元(4)的控制命令，在所述水泵(6)非工作狀態時檢測所述光伏陣列(1)所能輸出的最大電流，所述控制單元(4)根據該最大電流控制所述水泵(6)是否開啟；所述電流電壓采樣模塊(3)用于在所述水泵(6)工作狀態時檢測所述光伏陣列(1)的實時電壓和實時電流并反饋給所述控制單元(4)，所述控制單元(4)根據所述光伏陣列(1)輸出的最大功率點控制所述水泵(6)的工作狀態使其工作在最大功率點附近。優選地，還包括斷水滿水保護裝置(7)，所述斷水滿水保護裝置(7)用于檢測所述水泵(6)的缺水情況以及水箱的滿水情況并反饋給所述控制單元(4)。優選地，還包括充電模塊(8)和蓄電池組(9)，所述充電模塊(8)用于根據控制單元(4)的控制命令將所述光伏陣列(1)產生的直流電經轉換充入蓄電池組(9)。優選地，所述控制單元(4)由單片機及其運行在該單片機上的控制程序組成。優選地，所述最大電流檢測模塊(2)進一步包括開關管和采樣電阻，所述開關管的基極受控于所述控制單元(4)，所述開關管的集電極與所述光伏陣列(1)的正輸出端相連接，所述開關管的發射極與所述采樣電阻的一端相連接，所述采樣電阻的另一端與所述光伏陣列(1)的負輸出端相連接；所述控制單元(4)控制所述開關管處于導通狀態或截止狀態，所述開關管處于導通狀態時，使所述光伏陣列(1)的輸出端短接，所述控制單元(4)采集所述采樣電阻兩端的電壓進而獲取最大電流值。優選地，所述斷水滿水保護裝置(7)至少包括斷水傳感器和滿水傳感器。優選地，還包括設置顯示單元(10)，所述設置顯示單元(10)用于設置起始條件的參數設定。為了克服現有技術的缺陷，本專利技術還公開了一種基于最大電流檢測的光伏水泵的控制方法，包括以下步驟：水泵(6)處于非工作狀態時獲取光伏陣列(1)所能輸出的最大電流；根據最大電流判斷光伏陣列(1)當前輸出能力是否符合水泵(6)的出水條件，如果是，則開啟水泵，如果否，則對蓄電池組(9)進行充電；水泵(6)處于工作狀態時獲取獲取光伏陣列(1)的實時電壓和實時電流；根據獲取的實時電壓和電流參數，計算光伏陣列(1)的輸出功率，運行最大功率跟蹤算法，實時調控水泵(6)的工作頻率使系統工作在最大功率點附近。優選地，還包括以下步驟，水泵(6)處于工作狀態時，當光伏陣列(1)輸出功率不符合水泵(6)的出水條件時，則關閉水泵(6)。優選地，還包括以下步驟：獲取水泵(6)的缺水情況以及水箱的滿水情況；當水泵(6)處于缺水情況或水箱處于滿水情況時，則關閉水泵(6)。與現有技術相比較，本專利技術的技術方案具有以下技術效果：1.系統根據檢測的光伏陣列的最大電流作為判斷依據，當光伏陣列的輸出功率可以使系統出水時才開啟水泵，避免在光伏陣列極低輸出功率的情況下開啟水泵而影響系統的穩定性；2.系統在陽光基本能保證出水的情況下才開啟水泵，減少了水泵的無效空轉，增加水泵的使用壽命；3.系統區分了能出水和不能出水兩種狀態，為更為有效的利用光伏水泵系統的能源提供先決條件。水泵系統的能源綜合利用主要是體現在如何利用光伏陣列的輸出功率無法滿足水泵出水要求時的這部分能量，在水泵不工作時，光伏陣列的輸出能量對蓄電池充電，提高系統的能源利用率。4.系統在水泵工作時采用最大功率跟蹤，使得系統始終工作在功率輸出的最大的狀態，有效的利用了太陽能；5.系統帶有斷水和滿水保護功能，提高了系統的穩定性。附圖說明圖1為太陽能電池的伏安特性曲線。圖2為本專利技術基于最大電流檢測的光伏水泵系統的系統框圖。圖3為最大電流檢測模塊的電路原理圖。圖4為進行最大功率采樣的控制流程。圖5為本專利技術方法具體的控制流程圖。如下具體實施例將結合上述附圖進一步說明本專利技術。具體實施方式以下將結合附圖對本專利技術提供的技術方案作進一步說明。現有技術中，光伏水泵系統一般是離線式無人值守系統，然而太陽光的強度受天氣影響隨機性較大，當陽光較弱時開啟水泵，光伏陣列的輸出電壓瞬間被拉低，造成系統處在重復的啟停狀態。現有技術通常取樣空載時光伏陣列的輸出電壓作為判斷光伏陣列輸出能力的依據，然而，輸出電壓并不能很好的反應光伏陣列輸出能力，只有在開啟水泵之后，才能通過最大功率點跟蹤獲知當前光伏陣列輸出能力是否符合水泵出水條件，然而這樣會造成水泵處于重復的啟停狀態，水泵工作在無效空轉狀態，既浪費了光伏陣列所產生的能源，又極易造成水泵的損壞。為了解決上述技術問題，申請人深入研究了太陽能電池的特性，參見圖1，所示為太陽能電池的伏安特性曲線，根據太陽能電池的特性，輸出電壓在最大工作點電壓Vm以下區域具有恒流源特性，在Vm以上區域具有恒壓源特性，輸出電流的大小和光照強度有關，光伏陣列的最本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于最大電流檢測的光伏水泵系統，其特征在于，至少包括光伏陣列(1)、最大電流檢測模塊(2)、電流電壓采樣模塊(3)、控制單元(4)、變頻逆變模塊(5)和水泵(6)，其中，所述光伏陣列(1)由太陽能電池串并聯組成，用于將太陽光能量轉化為電能；所述控制單元(4)與所述最大電流檢測模塊(2)、電流電壓采樣模塊(3)、和變頻逆變模塊(5)相連接，用于根據所述最大電流檢測模塊(2)所檢測的最大電流以及所述電流電壓采樣模塊(3)所檢測的實時電壓和實時電流控制所述變頻逆變模塊(5)的工作狀態；所述變頻逆變模塊(5)用于根據所述控制單元(4)的控制命令將光伏陣列(1)產生的直流電轉變為一定頻率的交流電并使所述水泵(6)運轉功率與所述光伏陣列(1)的輸出功率相適應；所述最大電流檢測模塊(2)并接在所述光伏陣列(1)的輸出端，用于根據控制單元(4)的控制命令，在所述水泵(6)非工作狀態時檢測所述光伏陣列(1)所能輸出的最大電流，所述控制單元(4)根據該最大電流控制所述水泵(6)是否開啟；所述電流電壓采樣模塊(3)用于在所述水泵(6)工作狀態時檢測所述光伏陣列(1)的實時電壓和實時電流并反饋給所述控制單元(4)，所述控制單元(4)根據所述光伏陣列(1)輸出的最大功率點控制所述水泵(6)的工作狀態使其工作在最大功率點附近。...
【技術特征摘要】
1.一種基于最大電流檢測的光伏水泵系統，其特征在于，至少包括光伏陣列(1)、最大電流檢測模塊(2)、電流電壓采樣模塊(3)、控制單元(4)、變頻逆變模塊(5)和水泵(6)，其中，所述光伏陣列(1)由太陽能電池串并聯組成，用于將太陽光能量轉化為電能；所述控制單元(4)與所述最大電流檢測模塊(2)、電流電壓采樣模塊(3)、和變頻逆變模塊(5)相連接，用于根據所述最大電流檢測模塊(2)所檢測的最大電流以及所述電流電壓采樣模塊(3)所檢測的實時電壓和實時電流控制所述變頻逆變模塊(5)的工作狀態；所述變頻逆變模塊(5)用于根據所述控制單元(4)的控制命令將光伏陣列(1)產生的直流電轉變為一定頻率的交流電并使所述水泵(6)運轉功率與所述光伏陣列(1)的輸出功率相適應；所述最大電流檢測模塊(2)并接在所述光伏陣列(1)的輸出端，用于根據控制單元(4)的控制命令，在所述水泵(6)非工作狀態時檢測所述光伏陣列(1)所能輸出的最大電流，所述控制單元(4)根據該最大電流控制所述水泵(6)是否開啟；所述電流電壓采樣模塊(3)用于在所述水泵(6)工作狀態時檢測所述光伏陣列(1)的實時電壓和實時電流并反饋給所述控制單元(4)，所述控制單元(4)根據所述光伏陣列(1)輸出的最大功率點控制所述水泵(6)的工作狀態使其工作在最大功率點附近。2.根據權利要求1所述的基于最大電流檢測的光伏水泵系統，其特征在于，還包括斷水滿水保護裝置(7)，所述斷水滿水保護裝置(7)用于檢測所述水泵(6)的缺水情況以及水箱的滿水情況并反饋給所述控制單元(4)。3.根據權利要求1所述的基于最大電流檢測的光伏水泵系統，其特征在于，還包括充電模塊(8)和蓄電池組(9)，所述充電模塊(8)用于根據控制單元(4)的控制命令將所述光伏陣列(1)產生的直流電經轉換充入蓄電池組(9)。4.根據權利要求1所述的基于最大電流檢測的光伏水泵系統，其特征在于，所述控制單元(4)由單片機及其運行在該單片機...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張晉茂，沈煜，杜強，周光明，
申請(專利權)人：浙江省能源與核技術應用研究院，
類型：發明
國別省市：浙江,33
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。