專利名稱：大流量多級(jí)太陽(yáng)能光伏水泵智能系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能光伏水泵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用太陽(yáng)能光伏為動(dòng)力的大流量多級(jí)太陽(yáng)能光伏水泵智能系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
水資源是人類生產(chǎn)生活的關(guān)鍵資源，對(duì)水資源的開發(fā)利用一直是社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。太陽(yáng)能光伏水泵系統(tǒng)是一種利用光伏發(fā)電技術(shù)驅(qū)動(dòng)水泵實(shí)現(xiàn)水資源利用的裝置，可以解決遠(yuǎn)離電網(wǎng)地區(qū)的生產(chǎn)生活用水問題。
傳統(tǒng)大功率光伏水泵系統(tǒng)，由于太陽(yáng)光照存在一定的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致系統(tǒng)功率輸出不穩(wěn)定，在較大的范圍內(nèi)波動(dòng)，致使水泵的無(wú)法保持高效運(yùn)行，時(shí)常出現(xiàn)啟停操作，影響了系統(tǒng)壽命；同時(shí)由于水泵的有效運(yùn)行功率范圍限制了系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間，造成了資源的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種大流量多級(jí)太陽(yáng)能光伏水泵智能系統(tǒng)，它可用于遠(yuǎn)離電網(wǎng)的偏遠(yuǎn)地區(qū)的取水問題，也可以用于污水處理等領(lǐng)域，具有系統(tǒng)效率高、成本低、維護(hù)方便等特點(diǎn)。為了解決背景技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案它包含太陽(yáng)能電池組I、光伏逆變器2、智能邏輯控制器3、變頻控制器4、軟啟動(dòng)控制器5、寬運(yùn)行功率水泵
6、高效率大流量水泵機(jī)組7、蓄電池組8，太陽(yáng)能電池組I與光伏逆變器2連接，光伏逆變器2分別與智能邏輯控制器3、蓄電池組8連接，智能邏輯控制器3分別與數(shù)個(gè)變頻控制器4、數(shù)個(gè)軟啟動(dòng)控制器5連接，數(shù)個(gè)變頻控制器4分別與數(shù)個(gè)寬運(yùn)行功率水泵6連接，數(shù)個(gè)軟啟動(dòng)控制器5分別與數(shù)個(gè)高效率大流量水泵機(jī)組7連接。所述的智能邏輯控制器3是智能系統(tǒng)控制中樞，據(jù)逆變器端輸出的實(shí)時(shí)監(jiān)控信號(hào)，通過控制寬運(yùn)行功率水泵6工作頻率、高效率大流量水泵機(jī)組7啟停、蓄電池的充放電過程，合理分配系統(tǒng)功率，保證揚(yáng)水系統(tǒng)日出水量及系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行。所述的光伏逆變器2具有MPPT功能以實(shí)現(xiàn)光伏方陣的最大輸出，該逆變器可具有交流接入端口或蓄電池電池充放電接入端口。在應(yīng)急情況下可采用外部交流電源接入維持系統(tǒng)的運(yùn)行；其蓄電池沖放電功能受智能邏輯控制器3控制。所述的變頻控制器4為一臺(tái)或多臺(tái)泵用變頻控制器，具有控制信號(hào)輸出和反饋功能，可與智能邏輯控制器3進(jìn)行通訊，可根據(jù)智能邏輯控制器3命令實(shí)現(xiàn)控制水泵的實(shí)時(shí)變頻控制。所述的軟啟動(dòng)控制器5為一臺(tái)或多臺(tái)泵用軟啟動(dòng)控制器，可在智能邏輯控制器3控制下實(shí)現(xiàn)起控制水泵的軟啟動(dòng)和軟停機(jī)。所述的寬運(yùn)行功率水泵6為大功率水泵，能在較寬的功率波動(dòng)范圍內(nèi)能通過變頻控制實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定運(yùn)行，滿足實(shí)際工作環(huán)境的揚(yáng)水要求。所述的高效率大流量水泵機(jī)組7為一臺(tái)或多臺(tái)高效率大流量水泵，由軟啟動(dòng)控制器5控制運(yùn)行，具有較高的穩(wěn)定運(yùn)行效率和長(zhǎng)壽命。所述的蓄電池組8為太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)專用蓄電池組，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行，配置其容量大小，可配置為零。本發(fā)明的運(yùn)行控制方式為啟動(dòng)控制過程采用逐級(jí)啟動(dòng)模式，在低光照情況下，優(yōu)先采用變頻控制器4變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵6 ;并隨著日照的增強(qiáng)、輸出功率的增大，當(dāng)接近變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵6的最大運(yùn)行功率時(shí)，智能邏輯控制器3開始協(xié)調(diào)控制變頻控制器4和軟啟動(dòng)控制器5平衡系統(tǒng)功率，逐漸調(diào)低變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵6功率的同時(shí)啟動(dòng)高效率大流量水泵機(jī)組7中水泵并增大功率直至額定，后期隨著日照增強(qiáng)重復(fù)以上操作直至高效率大流量水泵 機(jī)組7中各水泵完全運(yùn)行。功率波動(dòng)調(diào)節(jié)控制采用波動(dòng)分級(jí)吸收，當(dāng)日照出現(xiàn)波動(dòng)導(dǎo)致系統(tǒng)功率波動(dòng)后，在小于變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵6額定功率范圍內(nèi)的波動(dòng)，由3智能邏輯控制器通過變頻控制器4變頻降低寬運(yùn)行功率水泵6運(yùn)行功率，由寬運(yùn)行功率水泵6吸收系統(tǒng)的功率波動(dòng)；當(dāng)系統(tǒng)功率波動(dòng)大于變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵6額定功率，智能邏輯控制器3優(yōu)先停止高效率大流量水泵機(jī)組7中一個(gè)或多個(gè)水泵，并同時(shí)調(diào)節(jié)變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵6功率以維持系統(tǒng)的功率平衡。停止調(diào)節(jié)控制過程采用逐級(jí)停止模式，當(dāng)智能邏輯控制器3通過邏輯判定光伏系統(tǒng)輸出功率已隨日照減弱到一定程度啟動(dòng)停止模式，協(xié)調(diào)控制變頻控制器4和軟啟動(dòng)控制器5，優(yōu)先關(guān)閉高效率大流量水泵機(jī)組7中單一水泵，通過變頻控制維持變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵6運(yùn)行來(lái)平衡系統(tǒng)功率，隨著系統(tǒng)功率的進(jìn)一步下降重復(fù)以上操作直至只有變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵6運(yùn)行，關(guān)閉變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵6。特殊調(diào)節(jié)控制分為應(yīng)急控制和特殊邏輯控制，應(yīng)急控制在系統(tǒng)過載、功率變換過于頻繁和外部電源接入的情況下采用的系統(tǒng)保護(hù)功能；特殊邏輯控制為滿足系統(tǒng)的特殊要求，如恒壓控制，周期性供水的情況下的控制模式。本發(fā)明可用于遠(yuǎn)離電網(wǎng)的偏遠(yuǎn)地區(qū)的取水問題，也可以用于污水處理等領(lǐng)域，具有系統(tǒng)效率高、成本低、維護(hù)方便等特點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式參看圖1，本具體實(shí)施方式
采用如下技術(shù)方案它包含太陽(yáng)能電池組I、光伏逆變器2、智能邏輯控制器3、變頻控制器4、軟啟動(dòng)控制器5、寬運(yùn)行功率水泵6、高效率大流量水泵機(jī)組7、蓄電池組8，太陽(yáng)能電池組I與光伏逆變器2連接，光伏逆變器2分別與智能邏輯控制器3、蓄電池組8連接，智能邏輯控制器3分別與數(shù)個(gè)變頻控制器4、數(shù)個(gè)軟啟動(dòng)控制器5連接，數(shù)個(gè)變頻控制器4分別與數(shù)個(gè)寬運(yùn)行功率水泵6連接，數(shù)個(gè)軟啟動(dòng)控制器5分別與數(shù)個(gè)高效率大流量水泵機(jī)組7連接。
所述的智能邏輯控制器3是智能系統(tǒng)控制中樞，據(jù)逆變器端輸出的實(shí)時(shí)監(jiān)控信號(hào)，通過控制寬運(yùn)行功率水泵6工作頻率、高效率大流量水泵機(jī)組7啟停、蓄電池的充放電過程，合理分配系統(tǒng)功率，保證揚(yáng)水系統(tǒng)日出水量及系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行。所述的光伏逆變器2具有MPPT功能以實(shí)現(xiàn)光伏方陣的最大輸出，該逆變器可具有交流接入端口或蓄電池電池充放電接入端口。在應(yīng)急情況下可采用外部交流電源接入維持系統(tǒng)的運(yùn)行；其蓄電池沖放電功能受智能邏輯控制器3控制。所述的變頻控制器4為一臺(tái)或多臺(tái)泵用變頻控制器，具有控制信號(hào)輸出和反饋功 能，可與智能邏輯控制器3進(jìn)行通訊，可根據(jù)智能邏輯控制器3命令實(shí)現(xiàn)控制水泵的實(shí)時(shí)變頻控制。所述的軟啟動(dòng)控制器5為一臺(tái)或多臺(tái)泵用軟啟動(dòng)控制器，可在智能邏輯控制器3控制下實(shí)現(xiàn)控制水泵的軟啟動(dòng)和軟停機(jī)。所述的寬運(yùn)行功率水泵6為大功率水泵，能在較寬的功率波動(dòng)范圍內(nèi)能通過變頻控制實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定運(yùn)行，滿足實(shí)際工作環(huán)境的揚(yáng)水要求。所述的高效率大流量水泵機(jī)組7為一臺(tái)或多臺(tái)高效率大流量水泵，由軟啟動(dòng)控制器5控制運(yùn)行，具有較高的穩(wěn)定運(yùn)行效率和長(zhǎng)壽命。所述的蓄電池組8為太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)專用蓄電池組，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行，配置其容量大小，可配置為零。本具體實(shí)施方式
的運(yùn)行控制方式為啟動(dòng)控制過程采用逐級(jí)啟動(dòng)模式，在低光照情況下，優(yōu)先采用變頻控制器4變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵6 ;并隨著日照的增強(qiáng)、輸出功率的增大，當(dāng)接近變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵6的最大運(yùn)行功率時(shí)，智能邏輯控制器3開始協(xié)調(diào)控制變頻控制器4和軟啟動(dòng)控制器5平衡系統(tǒng)功率，逐漸調(diào)低變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵6功率的同時(shí)啟動(dòng)高效率大流量水泵機(jī)組7中水泵并增大功率直至額定，后期隨著日照增強(qiáng)重復(fù)以上操作直至高效率大流量水泵機(jī)組7中各水泵完全運(yùn)行。功率波動(dòng)調(diào)節(jié)控制采用波動(dòng)分級(jí)吸收，當(dāng)日照出現(xiàn)波動(dòng)導(dǎo)致系統(tǒng)功率波動(dòng)后，在小于變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵6額定功率范圍內(nèi)的波動(dòng)，由3智能邏輯控制器通過變頻控制器4變頻降低寬運(yùn)行功率水泵6運(yùn)行功率，由寬運(yùn)行功率水泵6吸收系統(tǒng)的功率波動(dòng)；當(dāng)系統(tǒng)功率波動(dòng)大于變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵6額定功率，智能邏輯控制器3優(yōu)先停止高效率大流量水泵機(jī)組7中一個(gè)或多個(gè)水泵，并同時(shí)調(diào)節(jié)變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵6功率以維持系統(tǒng)的功率平衡。停止調(diào)節(jié)控制過程采用逐級(jí)停止模式，當(dāng)智能邏輯控制器3通過邏輯判定光伏系統(tǒng)輸出功率已隨日照減弱到一定程度啟動(dòng)停止模式，協(xié)調(diào)控制變頻控制器4和軟啟動(dòng)控制器5，優(yōu)先關(guān)閉高效率大流量水泵機(jī)組7中單一水泵，通過變頻控制維持變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵6運(yùn)行來(lái)平衡系統(tǒng)功率，隨著系統(tǒng)功率的進(jìn)一步下降重復(fù)以上操作直至只有變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵6運(yùn)行，關(guān)閉變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵6。特殊調(diào)節(jié)控制分為應(yīng)急控制和特殊邏輯控制，應(yīng)急控制在系統(tǒng)過載、功率變換過于頻繁和外部電源接入的情況下采用的系統(tǒng)保護(hù)功能；特殊邏輯控制為滿足系統(tǒng)的特殊要求，如恒壓控制，周期性供水的情況下的控制模式。本具體實(shí)施方式
中智能邏輯控制器3根據(jù)內(nèi)置邏輯和檢測(cè)信號(hào)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控優(yōu)化。由于全天日照變化趨勢(shì)，邏輯系統(tǒng)主要進(jìn)行啟動(dòng)調(diào)節(jié)控制、波動(dòng)調(diào)節(jié)控制、停止調(diào)節(jié)控制和特殊調(diào)節(jié)控制等。本具體實(shí)施方式
中蓄電池組8作用是在系統(tǒng)各控制調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)中儲(chǔ)存富裕能量和彌補(bǔ)能量空缺，可選配以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，進(jìn)一步提供能源利用效率，為可選配組件。 本具體實(shí)施方式
可用于遠(yuǎn)離電網(wǎng)的偏遠(yuǎn)地區(qū)的取水問題，也可以用于污水處理等領(lǐng)域，具有系統(tǒng)效率高、成本低、維護(hù)方便等特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.大流量多級(jí)太陽(yáng)能光伏水泵智能系統(tǒng)，其特征在于它包含太陽(yáng)能電池組(I)、光伏逆變器(2)、智能邏輯控制器(3)、變頻控制器(4)、軟啟動(dòng)控制器(5)、寬運(yùn)行功率水泵(6)、高效率大流量水泵機(jī)組(7)、蓄電池組(8)，太陽(yáng)能電池組(I)與光伏逆變器(2)連接，光伏逆變器⑵分別與智能邏輯控制器(3)、蓄電池組⑶連接，智能邏輯控制器(3)分別與數(shù)個(gè)變頻控制器(4)、數(shù)個(gè)軟啟動(dòng)控制器(5)連接，數(shù)個(gè)變頻控制器(4)分別與數(shù)個(gè)寬運(yùn)行功率水泵(6)連接，數(shù)個(gè)軟啟動(dòng)控制器(5)分別與數(shù)個(gè)高效率大流量水泵機(jī)組(7)連接。
2.大流量多級(jí)太陽(yáng)能光伏水泵智能系統(tǒng)，其特征在于它的運(yùn)行控制方式為 啟動(dòng)控制過程采用逐級(jí)啟動(dòng)模式，在低光照情況下，優(yōu)先采用變頻控制器(4)變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵(6);并隨著日照的增強(qiáng)、輸出功率的增大，當(dāng)接近變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵￠)的最大運(yùn)行功率時(shí)，智能邏輯控制器(3)開始協(xié)調(diào)控制變頻控制器(4)和軟啟動(dòng)控制器(5)平衡系統(tǒng)功率，逐漸調(diào)低變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵(6)功率的同時(shí)啟動(dòng)高效率大流量水泵機(jī)組(7)中水泵并增大功率直至額定，后期隨著日照增強(qiáng)反復(fù)重復(fù)以上操作直 至高效率大流量水泵機(jī)組(7)中各水泵完全運(yùn)行； 功率波動(dòng)調(diào)節(jié)控制采用波動(dòng)分級(jí)吸收，當(dāng)日照出現(xiàn)波動(dòng)導(dǎo)致系統(tǒng)功率波動(dòng)后，在小于變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵(6)額定功率范圍內(nèi)的波動(dòng)，由(3)智能邏輯控制器通過變頻控制器(4)變頻降低寬運(yùn)行功率水泵(6)運(yùn)行功率，由寬運(yùn)行功率水泵(6)吸收系統(tǒng)的功率波動(dòng)；當(dāng)系統(tǒng)功率波動(dòng)大于變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵(6)額定功率，智能邏輯控制器(3)優(yōu)先停止高效率大流量水泵機(jī)組(7)中一個(gè)或多個(gè)水泵，并同時(shí)調(diào)節(jié)變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵(6)功率以維持系統(tǒng)的功率平衡； 停止調(diào)節(jié)控制過程采用逐級(jí)停止模式，當(dāng)智能邏輯控制器(3)通過邏輯判定光伏系統(tǒng)輸出功率已隨日照減弱到一定程度啟動(dòng)停止模式，協(xié)調(diào)控制變頻控制器(4)和軟啟動(dòng)控制器(5)，優(yōu)先關(guān)閉高效率大流量水泵機(jī)組(7)中單一水泵，通過變頻控制維持變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵(6)運(yùn)行來(lái)平衡系統(tǒng)功率，隨著系統(tǒng)功率的進(jìn)一步下降重復(fù)以上操作直至只有變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵(6)運(yùn)行，關(guān)閉變頻啟動(dòng)寬運(yùn)行功率水泵(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大流量多級(jí)太陽(yáng)能光伏水泵智能系統(tǒng)，其特征在于所述的智能邏輯控制器(3)是智能系統(tǒng)控制中樞，據(jù)逆變器端輸出的實(shí)時(shí)監(jiān)控信號(hào)，通過控制寬運(yùn)行功率水泵(6)工作頻率、高效率大流量水泵機(jī)組(7)啟停、蓄電池的充放電過程，合理分配系統(tǒng)功率，保證揚(yáng)水系統(tǒng)日出水量及系統(tǒng)的穩(wěn)定聞效運(yùn)打。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大流量多級(jí)太陽(yáng)能光伏水泵智能系統(tǒng)，其特征在于所述的光伏逆變器(2)具有MPPT功能以實(shí)現(xiàn)光伏方陣的最大輸出，該逆變器可具有交流接入端口 /蓄電池電池充放電接入端口，在應(yīng)急情況下可采用外部交流電源接入維持系統(tǒng)的運(yùn)行；其蓄電池沖放電功能受智能邏輯控制器(3)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大流量多級(jí)太陽(yáng)能光伏水泵智能系統(tǒng)，其特征在于所述的變頻控制器(4)為一臺(tái)/多臺(tái)泵用變頻控制器，具有控制信號(hào)輸出和反饋功能，可與智能邏輯控制器(3)進(jìn)行通訊，可根據(jù)智能邏輯控制器(3)命令實(shí)現(xiàn)控制水泵的實(shí)時(shí)變頻控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大流量多級(jí)太陽(yáng)能光伏水泵智能系統(tǒng)，其特征在于所述的軟啟動(dòng)控制器(5)為一臺(tái)/多臺(tái)泵用軟啟動(dòng)控制器，可在智能邏輯控制器(3)控制下實(shí)現(xiàn)控制水泵的軟啟動(dòng)和軟停機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大流量多級(jí)太陽(yáng)能光伏水泵智能系統(tǒng)，其特征在于所述的寬運(yùn)行功率水泵(6)為大功率水泵，能在較寬的功率波動(dòng)范圍內(nèi)能通過變頻控制實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定運(yùn)行，滿足實(shí)際工作環(huán)境的揚(yáng)水要求。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大流量多級(jí)太陽(yáng)能光伏水泵智能系統(tǒng)，其特征在于所述的高效率大流量水泵機(jī)組(7)為一臺(tái)/多臺(tái)高效率大流量水泵，由軟啟動(dòng)控制器(5)控制運(yùn)行，具有較1 的穩(wěn)定運(yùn)行效率和長(zhǎng)壽命。
全文摘要
大流量多級(jí)太陽(yáng)能光伏水泵智能系統(tǒng)，它涉及太陽(yáng)能光伏水泵技術(shù)領(lǐng)域；它的太陽(yáng)能電池組與光伏逆變器連接，光伏逆變器分別與智能邏輯控制器、蓄電池組連接，智能邏輯控制器分別與數(shù)個(gè)變頻控制器、數(shù)個(gè)軟啟動(dòng)控制器連接，數(shù)個(gè)變頻控制器分別與數(shù)個(gè)寬運(yùn)行功率水泵連接，數(shù)個(gè)軟啟動(dòng)控制器分別與數(shù)個(gè)高效率大流量水泵機(jī)組連接，它的運(yùn)行控制方式為啟動(dòng)控制過程采用逐級(jí)啟動(dòng)模式；功率波動(dòng)調(diào)節(jié)控制采用波動(dòng)分級(jí)吸收；停止調(diào)節(jié)控制過程采用逐級(jí)停止模式；特殊調(diào)節(jié)控制分為應(yīng)急控制和特殊邏輯控制。它可用于遠(yuǎn)離電網(wǎng)的偏遠(yuǎn)地區(qū)的取水問題，也可以用于污水處理等領(lǐng)域，具有系統(tǒng)效率高、成本低、維護(hù)方便等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F04B17/00GK102966509SQ201210440830
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月7日
發(fā)明者向昱任, 馬躍 申請(qǐng)人:歐貝黎新能源科技股份有限公司