本實用新型涉及水泵控制領域，涉及一種太陽能驅動的中心支軸式噴灌系統(tǒng)。

背景技術：

太陽能應用技術和光伏發(fā)電技術的不斷進步帶來了光伏水泵行業(yè)的發(fā)展。光伏水泵已經在灌溉業(yè)中嶄露頭角，并且獲得了相當多的發(fā)展中國家的青睞。

光伏水泵系統(tǒng)的工作原理是利用光伏電池板的電力，通過控制器的功率變換作用，驅動直流電機或交流電機從而帶動水泵運行，通常用于農田灌溉，家畜飼養(yǎng)，生活用水以及噴泉景觀等不同場合。雖然我國對光伏水泵系統(tǒng)的研究已經取得了初步的進展，但是所開發(fā)的光伏水泵系統(tǒng)對太陽能的利用往往存在如下技術問題：

(1)現(xiàn)有的新能源系統(tǒng)驅動的中心支軸式噴灌系統(tǒng)大多僅僅停留在將太陽能轉化為電能，利用電能對土壤進行澆灌，并不能實現(xiàn)噴灌與自行走同步進行。

(2)太陽能電池功率極易受環(huán)境的影響，太陽光較強時，轉化的電能較多，水壓充足，噴灌的面積較大，而當太陽光較弱時，轉化的電能較少，水壓較低，噴灌的面積較小，導致噴灌效果差；同時，功率過高時會對設備造成不可逆轉的損壞。

(3)新能源系統(tǒng)驅動的中心支軸式噴灌系統(tǒng)中的光伏泵水系統(tǒng)與光伏離網驅動系統(tǒng)大多集成在同一系統(tǒng)模塊，兩者之間易相互影響。

(4)噴灌系統(tǒng)運轉狀態(tài)數(shù)據(jù)無法獲得，無法及時對噴灌系統(tǒng)及噴灌狀態(tài)作出準確評估。

(5)不僅如此，現(xiàn)有的新能源供電系統(tǒng)大多只限定于太陽能供電系統(tǒng)，而無法對產品應用領域進行擴展。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術之缺陷，提供了一種能實現(xiàn)噴灌與自行走同步進行，噴灌效果差好，噴灌系統(tǒng)內部獨立工作而且還能獲取噴灌系統(tǒng)及噴灌狀態(tài)數(shù)據(jù)并作出準確評估的太陽能驅動的中心支軸式噴灌系統(tǒng)。

本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種太陽能驅動的中心支軸式噴灌系統(tǒng)，包括光伏泵水系統(tǒng)和光伏離網驅動系統(tǒng)，所述光伏泵水系統(tǒng)包括第一光伏陣列，與所述第一光伏陣列相連的光伏水泵逆變器控制柜系統(tǒng)以及與所述光伏水泵逆變器控制柜系統(tǒng)相連的噴灌模塊；所述光伏離網驅動系統(tǒng)包括第二光伏陣列，與所述第二光伏陣列相連的光伏輪動逆變器控制柜系統(tǒng)以及與所述光伏輪動逆變器控制柜系統(tǒng)相連的行走模塊。

所述第一光伏陣列與第二光伏陣列為單晶硅太陽能電池，吸收光能，電池兩端出現(xiàn)異號電荷的積累，即產生“光生電壓”，在光生伏特效應的作用下，太陽能電池的兩端產生電動勢，將光能轉換成電能。

所述光伏水泵逆變器控制柜系統(tǒng)包括第一蓄電池供電模塊和充電模塊，所述第一蓄電池供電模塊與所述充電模塊之間連接有變壓模塊，所述第一蓄電池供電模塊包括蓄電池，用于存儲經由所述第一光伏陣列轉化而來的電能，所述充電模塊內置控制器與逆變器，所述控制器用于自動防止蓄電池過充電和過放電，所述逆變器用于將直流電轉換成交流電，為獨立運行逆變器，所述控制器與所述逆變器相連。

進一步地，所述光伏水泵逆變器控制柜系統(tǒng)還連接有太陽能最大功率點跟蹤單元，所述太陽能最大功率點跟蹤單元與所述光伏水泵逆變器控制柜系統(tǒng)相連，太陽能最大功率點跟蹤單元包括用于比較太陽能供電的輸出端電壓和輸入端電壓的比較器；通過實時比較太陽能的功率找出太陽能的最大功率點，從而通過最大功率點時的電機轉速，調節(jié)之后電機的轉速，使太陽能的輸出效率大大提高，能長時間的保持在最大功率輸出，從而大大提高了太陽能的輸出功率，進一步提高了系統(tǒng)的效率。

所述噴灌模塊包括電機驅動模塊，用于驅動潛水泵吸取地下水源。

所述光伏輪動逆變器控制柜系統(tǒng)包括第二蓄電池供電模塊和充電模塊，所述第二蓄電池供電模塊與所述充電模塊之間連接有變壓模塊，所述第二蓄電池供電模塊包括蓄電池，用于存儲經由所述第二光伏陣列轉化而來的電能，所述充電模塊內置控制器與逆變器，所述控制器用于自動防止蓄電池過充電和過放電，所述逆變器用于將直流電轉換成交流電，為獨立運行逆變器，所述控制器與所述逆變器相連。

所述行走模塊包括輪動模塊，所述輪動模塊內置電機，驅動負載電機輪子前行。

進一步地，所述太陽能驅動的中心支軸式噴灌系統(tǒng)還包括信息采集處理模塊，與所述光伏泵水系統(tǒng)和所述光伏輪動逆變器控制柜系統(tǒng)相連，用于采集光伏泵水系統(tǒng)和光伏離網驅動系統(tǒng)內部運行數(shù)據(jù)，包括噴灌流量數(shù)據(jù)、能源的輸入輸出數(shù)據(jù)以及噴灌時間數(shù)據(jù)以及行走速度數(shù)據(jù)。

進一步地，所述信息采集處理模塊包括顯示模塊，所述顯示模塊為液晶顯示模塊。

進一步地，所述噴灌模塊還包括噴灌加壓設備和噴灌噴頭，所述潛水泵、噴灌加壓設備與噴灌噴頭之間連接有輸水管道。所述噴灌加壓設備用于增加噴灌水壓，便于將水霧化噴灌。

進一步地，所述噴灌加壓設備為往復泵。

進一步地，所述太陽能驅動的中心支軸式噴灌系統(tǒng)還設置有中心支軸支架，所述中心支軸支架呈對稱分布，所述中心支軸支架包括若干平行放置的橫桿和豎桿，所述豎桿下方設置有若干負載電機輪子，所述橫桿中間設置有若干固定桿，所述固定桿與所述橫桿之間形成穩(wěn)定結構，可以為三角形穩(wěn)定結構，也可以填充其它圖案。

本實用新型具有下列技術效果：

1)本實用新型發(fā)明的太陽能驅動的中心支軸式噴灌系統(tǒng)，包括光伏泵水系統(tǒng)和光伏離網驅動系統(tǒng)，使用太陽能作為系統(tǒng)能源，不僅節(jié)能環(huán)保，而且將太陽能直流電轉化為水泵所需的三相交流電，并提供水泵穩(wěn)定的功率輸入，保證灌溉效率；同時，由于光強與水分蒸發(fā)的速率程正比，光強越大，轉化的電能越多，潛水泵實際工作功率隨著電壓的提升會增加，輪子電機的轉速也增加，兩者不會相互影響，增加了系統(tǒng)的獨立性和穩(wěn)定性，提升了灌溉效率；

2)光伏泵水系統(tǒng)和光伏離網驅動系統(tǒng)內部均設置有獨立的蓄電池、充電模塊和變壓模塊，水泵在額定功率狀態(tài)下運行的效率和成本最低，由于太陽能的光強不能人為控制，需要第一光伏陣列的輸出功率進行控制，而在光伏離網驅動系統(tǒng)中對輸出功率并沒有太多限制，具有光伏的MPPT最大功率點跟蹤的功能，在功率點過高時，潛水泵會保持在最大輸出頻率工作，功率點下降時，它會保持在能量的頻率最大上限工作，以保證潛水泵的良好運行，提高揚水效率，系統(tǒng)獨立設置有利于該功能的發(fā)揮；

3)本實用新型設置有中心支軸支架，中心支軸支架呈對稱分布，潛水泵設置于中心支軸支架中間，相比于單側噴灌，雙側噴灌效率更高，灌溉面積更大，而且還能使裝置保持平衡；

附圖說明

圖1為本實用新型實施例結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例系統(tǒng)框圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，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。

本實用新型基于如下原理：太陽能電池板接收太陽能，產生不穩(wěn)定的直流電流，經充電模塊整流，部分進入第一蓄電池供電模塊，將部分電能存儲于蓄電池，另一部分電能直接通過電壓模塊直接為系統(tǒng)元件供電。當供給噴灌系統(tǒng)的電壓過大時，太陽能最大功率點跟蹤單元控制系統(tǒng)最大功率，同時將部分電能存儲于蓄電池，供夜間或光照不足時使用；光伏離網驅動系統(tǒng)原理與光伏泵水系統(tǒng)原理類似，信息采集處理模塊分別與光伏水泵逆變器控制柜系統(tǒng)與光伏輪動逆變器控制柜系統(tǒng)相連，采集系統(tǒng)內部數(shù)據(jù)，在顯示模塊上顯示。

請參見圖1～圖2，本實用新型具體的實施例結構中，一種太陽能驅動的中心支軸式噴灌系統(tǒng)，包括光伏泵水系統(tǒng)和光伏離網驅動系統(tǒng)，光伏泵水系統(tǒng)包括第一光伏陣列11，與第一光伏陣列11相連的光伏水泵逆變器控制柜系統(tǒng)3以及與光伏水泵逆變器控制柜系統(tǒng)3相連的噴灌模塊；光伏離網驅動系統(tǒng)包括第二光伏陣列12，與第二光伏陣列12相連的光伏輪動逆變器控制柜系統(tǒng)4以及與光伏輪動逆變器控制柜系統(tǒng)4相連的行走模塊，光伏水泵逆變器控制柜系統(tǒng)3以及光伏輪動逆變器控制柜系統(tǒng)4采用公司自主研發(fā)的太陽能離網逆變器，可以把太陽能板產生的直流電能轉化為交流電，并以此來驅動水泵；.嵌入式MPPT+VFD(變頻驅動器)設計，可以幫助提高交流泵的工作效率，時保護水泵；當天氣情況不佳時，可以接受三相交流市電直接供電。

第一光伏陣列11與第二光伏陣列12為單晶硅太陽能電池，吸收光能，電池兩端出現(xiàn)異號電荷的積累，即產生“光生電壓”，在光生伏特效應的作用下，太陽能電池的兩端產生電動勢，將光能轉換成電能。

光伏水泵逆變器控制柜系統(tǒng)3包括第一蓄電池供電模塊13和充電模塊，第一蓄電池供電模塊13與充電模塊之間連接有變壓模塊，第一蓄電池供電模塊13包括蓄電池，用于存儲經由第一光伏陣列11轉化而來的電能，充電模塊內置控制器與逆變器，控制器用于自動防止蓄電池過充電和過放電，逆變器用于將直流電轉換成交流電，為獨立運行逆變器，控制器與逆變器相連。

進一步地，光伏水泵逆變器控制柜系統(tǒng)3還連接有太陽能最大功率點跟蹤單元，太陽能最大功率點跟蹤單元與光伏水泵逆變器控制柜系統(tǒng)3相連，太陽能最大功率點跟蹤單元包括用于比較太陽能供電的輸出端電壓和輸入端電壓的比較器；通過實時比較太陽能的功率找出太陽能的最大功率點，從而通過最大功率點時的電機轉速，調節(jié)之后電機的轉速，使太陽能的輸出效率大大提高，能長時間的保持在最大功率輸出，從而大大提高了太陽能的輸出功率，進一步提高了系統(tǒng)的效率。

噴灌模塊包括電機驅動模塊，用于驅動潛水泵1吸取地下水源。

光伏輪動逆變器控制柜系統(tǒng)4包括第二蓄電池供電模塊14和充電模塊，第二蓄電池供電模塊14與充電模塊之間連接有變壓模塊，第二蓄電池供電模塊14包括蓄電池，用于存儲經由第二光伏陣列12轉化而來的電能，充電模塊內置控制器與逆變器，控制器用于自動防止蓄電池過充電和過放電，逆變器用于將直流電轉換成交流電，為獨立運行逆變器，控制器與逆變器相連。

行走模塊包括輪動模塊，輪動模塊內置電機，驅動負載電機輪子8前行。

進一步地，太陽能驅動的中心支軸式噴灌系統(tǒng)還包括信息采集處理模塊2，與光伏泵水系統(tǒng)和光伏輪動逆變器控制柜系統(tǒng)4相連，用于采集光伏泵水系統(tǒng)和光伏離網驅動系統(tǒng)內部運行數(shù)據(jù)，包括噴灌流量數(shù)據(jù)、能源的輸入輸出數(shù)據(jù)以及噴灌時間數(shù)據(jù)以及行走速度數(shù)據(jù)。信息采集處理模塊2傳輸速度500KS/s16位32路模擬量輸入，且?guī)IO功能。

信息采集處理模塊2包括顯示模塊10，顯示模塊10為液晶顯示模塊。

進一步地，噴灌模塊還包括噴灌加壓設備7和噴灌噴頭9，光伏輪動逆變器控制柜系統(tǒng)4潛水泵1、噴灌加壓設備7與噴灌噴頭9之間連接有輸水管道6。噴灌加壓設備7用于增加噴灌水壓，便于將水霧化噴灌，噴灌加壓設備7為噴灌加壓設備。噴灌加壓設備7可以為往復泵也可以離心泵，在此優(yōu)選為往復泵，可任意選擇角度，將噴頭作180度旋轉，一次完成噴灌，不毀壞作物。適應性強，優(yōu)選上海愛潤綠化配套設備有限公司所提供的產品。

進一步地，太陽能驅動的中心支軸式噴灌系統(tǒng)還設置有中心支軸支架5，中心支軸支架5呈對稱分布，中心支軸支架5包括若干平行放置的橫桿和豎桿，豎桿下方設置有若干負載電機輪子8，橫桿中間設置有若干固定桿，固定桿與橫桿之間形成穩(wěn)定結構，可以為三角形穩(wěn)定結構，也可以填充其它圖案。

在本實用新型中，中心支軸式噴灌系統(tǒng)管道包括埋地的固定式管道和地面的移動式管道兩部分，固定式管道選用PE管，管徑160-630mm，壓力等級為0.9MPa，地面的移動式管道選用Φ90mmHDPE管。

在本實用新型中，中心支軸式噴灌系統(tǒng)采用遠程控制，通過無線頻段一個控制基站控制多個噴灌系統(tǒng)協(xié)同工作，遠程控制部件主要包括中心控制基站、信號發(fā)射線接線盒、控制基站發(fā)射天線、信號中繼站、輔助控制系統(tǒng)、噴灌設備中心點數(shù)據(jù)轉換器、噴灌設備中心點數(shù)據(jù)接收天線、遠程控制軟件等。

在本實用新型中，中心支軸式噴灌系統(tǒng)具有一機多用的特點，通過配置噴施肥料、農藥、除草劑等附屬設施，可以實現(xiàn)灌溉與施肥的一體化操作。用獨立的增壓泵機組組將肥液通過管網輸入噴灌機管道中，實施噴肥。按照農時需要和病蟲害防治要求，將肥料和水攪拌均勻，達到規(guī)定濃度后，用水泵機組將肥液通過管網輸入噴灌機管道中，實施噴肥。這樣既提高了設備利用率，又可以對作物生產進行精準施肥，提高了水肥利用率。與傳統(tǒng)施肥方式相比，可節(jié)省肥料，降低成本，效果顯著。

以上所述僅為本實用新型較佳的實施例而已，其結構并不限于上述列舉的形狀，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。