專利名稱:一種太陽能光伏變頻器及光伏揚(yáng)水系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)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(yáng)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(shí)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(dòng)機(jī)連接。本實(shí)用新型在光線不足時(shí)可以切換至市電供電，從而實(shí)現(xiàn)全天時(shí)間的揚(yáng)水需求，并且通過采集光伏電池的輸出功率實(shí)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(yáng)水系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)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(yáng)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(jià)格的降低，光伏揚(yáng)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(yáng)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(fèi)，并且，目前光伏揚(yáng)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(shí)間不充足的時(shí)候，難以保證水泵全天候的連續(xù)運(yùn)行。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型實(shí)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(yáng)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(shí)用新型實(shí)施例是這樣實(shí)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(dòng)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(cè)環(huán)境光線，并在環(huán)境光線充足時(shí)切換到直流電源供電，在環(huán)境光線不足時(shí)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(duì)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(hào)，并通過擾動(dòng)所述變頻控制信號(hào)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(hào)控制所述電動(dòng)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(shí)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)，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(hào)的感光模塊；
[0015]將所述電信號(hào)與閾值信號(hào)比較，輸出開關(guān)控制信號(hào)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(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(xiǎn)絲(FUl)、第二保險(xiǎn)絲(FU2)、第三保險(xiǎn)絲(FU3)、第四保險(xiǎn)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(xiǎn)絲(FU3)、所述第四保險(xiǎn)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(xiǎn)絲(FU3)、所述第四保險(xiǎn)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(xiǎn)絲(FUl)、所述第二保險(xiǎn)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(xiǎn)絲(FUl)、所述第二保險(xiǎn)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(shí)時(shí)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(yùn)算模塊，所述運(yùn)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(duì)所述變頻控制信號(hào)以預(yù)設(shè)步長進(jìn)行擾動(dòng)，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(duì)應(yīng)的變頻控制信號(hào)的處理模塊，所述處理模塊的輸入端與所述運(yùn)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(cè)所述電動(dòng)機(jī)的輸出電流的打干檢測(cè)模塊，所述打干檢測(cè)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(shí)，輸出打干判斷信號(hào)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(cè)模塊的輸出端連接；
[0031]根據(jù)所述打干判斷信號(hào)控制所述電動(dòng)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(shí)生成休眠信號(hào)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(hào)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(shí)用新型實(shí)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(yáng)水系統(tǒng)。
[0037]本實(shí)用新型實(shí)施例在光線不足時(shí)可以通過交流/直流切換單元切換至市電供電，從而實(shí)現(xiàn)全天時(shí)間的揚(yáng)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(yùn)行，并且通過采集光伏電池的輸出功率實(shí)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(shí)用新型實(shí)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(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)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(shí)用新型實(shí)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(shí)用新型實(shí)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(shí)施方式】
[0042]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)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(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0043]本實(shí)用新型實(shí)施例在光線不足時(shí)將變頻器切換至市電供電，從而實(shí)現(xiàn)全天時(shí)間的揚(yáng)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(yùn)行，并且通過采集光伏電池的輸出功率實(shí)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(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0045]圖1示出了本實(shí)用新型實(shí)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(shí)用新型相關(guān)的部分。
[0046]作為本實(shí)用新型一實(shí)施例，該太陽能光伏變頻器I可以應(yīng)用于任何光伏揚(yáng)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(dòng)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(cè)環(huán)境光線，并在環(huán)境光線充足時(shí)切換到直流電源(光伏電池)供電，在環(huán)境光線不足時(shí)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(duì)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(diǎn)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(hào)，并通過擾動(dòng)變頻控制信號(hào)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(hào)控制電動(dòng)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(shí)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(dòng)機(jī)4連接。
[0052]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，太陽能光伏變頻器I同時(shí)與光伏電池2和市電3連接，在日照充足時(shí)由光伏電池2供電，在日照不足時(shí)切換到市電3供電，以保證水泵5運(yùn)行不受日照影響。
[0053]在切換到市電3供電時(shí)，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(duì)于交流異步電動(dòng)機(jī)4來說，當(dāng)負(fù)載越大時(shí)，其所需要消耗的電能越多，電能的功率與電動(dòng)機(jī)的輸出頻率的立方成正比。因此可以通過調(diào)整電動(dòng)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(diǎn)。
[0055]當(dāng)切換到光伏電池2 (光伏陣列)供電時(shí)，MPPT控制單元13對(duì)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(dòng)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(duì)電動(dòng)機(jī)4的輸出頻率以一定的步長不斷擾動(dòng)，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(diǎn)，完成對(duì)光伏陣列的MPPT控制。
[0056]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，可以通過變頻控制信號(hào)改變電動(dòng)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(hào)進(jìn)行頻率調(diào)整，進(jìn)而完成對(duì)交流異步電機(jī)4的調(diào)速控制。
[0058]本實(shí)用新型實(shí)施例在光線不足時(shí)可以通過交流/直流切換單元切換至市電供電，從而實(shí)現(xiàn)全天時(shí)間的揚(yáng)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(yùn)行，并且通過采集光伏電池的輸出功率實(shí)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(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)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(shí)用新型相關(guān)的部分。
[0060]作為本實(shí)用新型一實(shí)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(dòng)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(dòng)機(jī)4停機(jī)，打干保護(hù)單元15的輸入端與電動(dòng)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(dòng)機(jī)4的控制端連接。
[0062]作為本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例，該打干保護(hù)單元15包括:
[0063]打干檢測(cè)模塊151，用于在不同輸出頻率下檢測(cè)電動(dòng)機(jī)4的輸出電流，打干檢測(cè)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(shí)用新型實(shí)施例中，該打干檢測(cè)模塊151可以采用電流采樣電路實(shí)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(shí)，輸出打干判斷信號(hào)，打干判斷模塊152的輸入端與打干檢測(cè)模塊151的輸出端連接；
[0066]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，該打干判斷模塊152可以采用比較電路實(shí)現(xiàn)。
[0067]打干控制模塊153，用于根據(jù)打干判斷信號(hào)控制電動(dòng)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(shí)用新型實(shí)施例中，打干保護(hù)單元15檢測(cè)水泵的輸出電流，當(dāng)電流過小時(shí)控制電動(dòng)機(jī)4停機(jī)，實(shí)現(xiàn)打干保護(hù)功能，其中打干檢測(cè)模塊151可以與變頻器內(nèi)部具有的電流檢測(cè)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(shí)，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(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)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(shí)用新型實(shí)施例中，該休眠采集模塊161可以采用電壓采樣電路實(shí)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(shí)生成休眠信號(hào)，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(shí)用新型實(shí)施例中，該休眠判斷模塊162可以采用比較電路實(shí)現(xiàn)。
[0075]休眠控制模塊163，用于根據(jù)休眠信號(hào)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(shí)用新型實(shí)施例中，休眠控制單元16在電動(dòng)機(jī)4不工作的時(shí)候通過光伏電池的輸出電壓判斷是否需要休眠，在電動(dòng)機(jī)4工作的時(shí)候可以通過光伏電池的輸出電壓和電動(dòng)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(shí)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(shí)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(cè)模塊151進(jìn)行對(duì)電動(dòng)機(jī)4輸出電流的檢測(cè)。
[0078]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，通過實(shí)時(shí)采樣電動(dòng)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(yùn)行一段時(shí)間(進(jìn)入休眠)，在預(yù)設(shè)時(shí)間(休眠時(shí)間)后再次運(yùn)行。
[0079]本實(shí)用新型實(shí)施例通過電動(dòng)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(cè)減少了技術(shù)故障點(diǎn)，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(shí)用新型實(shí)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(shí)，進(jìn)行休眠控制，并在休眠設(shè)定的時(shí)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(shí)用新型實(shí)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(shí)用新型相關(guān)的部分。
[0081]作為本實(shí)用新型一實(shí)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(hào)；
[0083]在本實(shí)用新型實(shí)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(hào)與閾值信號(hào)比較，輸出開關(guān)控制信號(hào)，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(shí)用新型實(shí)施例中，可以采用比較電路實(shí)現(xiàn)電信號(hào)與閾值信號(hào)的比較。
[0086]開關(guān)控制單元113，用于根據(jù)開關(guān)控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(xiǎn)絲FU1、第二保險(xiǎn)絲FU2、第三保險(xiǎn)絲FU3、第四保險(xiǎn)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(xiǎn)絲FU3、第四保險(xiǎn)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(xiǎn)絲FU3、第四保險(xiǎn)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(xiǎn)絲FU1、第二保險(xiǎn)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(xiǎn)絲FU1、第二保險(xiǎn)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(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)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(shí)時(shí)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(shí)用新型實(shí)施例中，采樣模塊131可以采用電流電壓采樣電路實(shí)現(xiàn)對(duì)電流和電壓的采樣。
[0097]運(yùn)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(yùn)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(duì)變頻控制信號(hào)以預(yù)設(shè)步長進(jìn)行擾動(dòng)，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(duì)應(yīng)的變頻控制信號(hào)，處理模塊133的輸入端與運(yùn)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(shí)用新型實(shí)施例中，可以通過單片機(jī)集成運(yùn)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(dòng)變頻控制信號(hào)確定最大輸出功率):
[0100]步驟1，按預(yù)設(shè)步長減小電動(dòng)機(jī)4的輸出頻率(或變頻控制信號(hào))；
[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(dòng)機(jī)4的輸出頻率(或變頻控制信號(hào))；
[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(shí)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(duì)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(shí)現(xiàn)上述功能，本實(shí)用新型僅僅對(duì)上述模塊的連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)。
[0108]在本實(shí)用新型實(shí)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(duì)應(yīng)光伏陣列最大功率點(diǎn)。
[0109]本實(shí)用新型實(shí)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(yáng)水系統(tǒng)。
[0110]本實(shí)用新型實(shí)施例在光線不足時(shí)可以通過交流/直流切換單元切換至市電供電，從而實(shí)現(xiàn)全天時(shí)間的揚(yáng)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(yùn)行，并且通過采集光伏電池的輸出功率實(shí)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(shí)，本實(shí)用新型實(shí)施例還可以通過電動(dòng)機(jī)的輸出電流判斷水泵的打干狀態(tài)，無需水位檢測(cè)器，減少了技術(shù)故障點(diǎn)，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(shí)，進(jìn)入休眠狀態(tài)，以降低能耗。
[0111]以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)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(shí)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(dòng)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(cè)環(huán)境光線，并在環(huán)境光線充足時(shí)切換到直流電源供電，在環(huán)境光線不足時(shí)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(duì)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(hào)，并通過擾動(dòng)所述變頻控制信號(hào)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(hào)控制所述電動(dòng)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(shí)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)，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(hào)的感光模塊； 將所述電信號(hào)與閾值信號(hào)比較，輸出開關(guān)控制信號(hào)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(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(xiǎn)絲(FUl)、第二保險(xiǎn)絲(FU2)、第三保險(xiǎn)絲(FU3)、第四保險(xiǎn)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(xiǎn)絲(FU3)、所述第四保險(xiǎn)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(xiǎn)絲(FU3)、所述第四保險(xiǎn)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(xiǎn)絲(FUl)、所述第二保險(xiǎn)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(xiǎn)絲(FUl)、所述第二保險(xiǎn)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(shí)時(shí)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(yùn)算模塊，所述運(yùn)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(duì)所述變頻控制信號(hào)以預(yù)設(shè)步長進(jìn)行擾動(dòng)，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(duì)應(yīng)的變頻控制信號(hào)的處理模塊，所述處理模塊的輸入端與所述運(yùn)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(cè)所述電動(dòng)機(jī)的輸出電流的打干檢測(cè)模塊，所述打干檢測(cè)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(shí)，輸出打干判斷信號(hào)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(cè)模塊的輸出端連接； 根據(jù)所述打干判斷信號(hào)控制所述電動(dòng)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(shí)生成休眠信號(hào)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(hào)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(yáng)水系統(tǒng)，所述光伏揚(yáng)水系統(tǒng)包括如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的太陽能光伏變頻器。
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