本實(shí)用新型涉及一種太陽能能源轉(zhuǎn)換裝置以及移動式太陽能泵系統(tǒng)，尤其涉及一種不具電池的太陽能能源轉(zhuǎn)換裝置以及移動式太陽能泵系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來的太陽能發(fā)電相關(guān)設(shè)備，都是將太陽日照的光能轉(zhuǎn)換為電能，部分儲存于電能儲存裝置(電池)中，部分則轉(zhuǎn)換為交流電能傳輸至遠(yuǎn)方以提供終端設(shè)備使用。然而在電能儲存過程中易產(chǎn)生耗損，且電池成本高使用壽命短。

如何提供一種可以降低能量損耗以及系統(tǒng)成本，且提供最大輸出功率的太陽能泵系統(tǒng)，顯然已經(jīng)是業(yè)界的一個重要課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型公開了一種太陽能能源轉(zhuǎn)換裝置，用于驅(qū)動一電動機(jī)，電動機(jī)驅(qū)動一泵。太陽能能源轉(zhuǎn)換裝置包括一太陽能轉(zhuǎn)換模塊、一控制模塊以及一電壓電流檢測電路。太陽能轉(zhuǎn)換模塊電性連接電動機(jī)，用于轉(zhuǎn)換吸收的太陽能為電能，并輸出一輸出電壓以及一輸出電流，用以驅(qū)動電動機(jī)。電壓電流檢測電路檢測太陽能轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓以及輸出電流，并根據(jù)輸出電壓或輸出電流傳送一對應(yīng)輸出電壓以及輸出電流的一回授信號至控制模塊。

優(yōu)選地，控制模塊根據(jù)回授信號決定電動機(jī)的工作狀態(tài)。

其中，控制模塊根據(jù)輸出電壓以及輸出電流去追蹤太陽能轉(zhuǎn)換模塊的一最大輸出功率工作點(diǎn)，控制模塊根據(jù)太陽能轉(zhuǎn)換模塊的最大輸出功率工作點(diǎn)驅(qū)動電動機(jī)。

優(yōu)選地，電動機(jī)為一直流無刷電動機(jī)。

優(yōu)選地，太陽能能源轉(zhuǎn)換裝置設(shè)置在一移動載具上。

本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種移動式太陽能泵系統(tǒng)，其包括一太陽能能源轉(zhuǎn)換裝置、一電動機(jī)以及一泵。太陽能能源轉(zhuǎn)換裝置，包括一太陽能轉(zhuǎn)換模塊、一控制模塊以及一電壓電流檢測電路。太陽能轉(zhuǎn)換模塊用于轉(zhuǎn)換吸收的太陽能為電能，并輸出一輸出電壓以及一輸出電流；電壓電流檢測電路檢測太陽能轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓以及輸出電流，并根據(jù)輸出電壓或輸出電流傳送一對應(yīng)的一回授信號至控制模塊。泵連接電動機(jī)，電動機(jī)驅(qū)動泵。其中，太陽能能源轉(zhuǎn)換裝置電性連接電動機(jī)。

優(yōu)選地，控制模塊根據(jù)回授信號決定電動機(jī)的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。

優(yōu)選地，控制模塊根據(jù)輸出電壓以及輸出電流去追蹤太陽能轉(zhuǎn)換模塊的一最大輸出功率工作點(diǎn)，控制模塊根據(jù)太陽能轉(zhuǎn)換模塊的最大輸出功率工作點(diǎn)驅(qū)動電動機(jī)。

優(yōu)選地，電動機(jī)為一直流無刷電動機(jī)。

優(yōu)選地，太陽能能源轉(zhuǎn)換裝置設(shè)置在一移動載具上，電動機(jī)以及泵設(shè)置在一預(yù)定位置，太陽能能源轉(zhuǎn)換裝置根據(jù)移動載具的位置變換而移動。

優(yōu)選地，太陽能能源轉(zhuǎn)換裝置、電動機(jī)以及泵設(shè)置在一移動載具上。

綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例的太陽能泵系統(tǒng)，由于不配置電能儲存裝置，因此太陽能轉(zhuǎn)換模塊經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換的所有電能，都可以通過控制模塊控制直流電動機(jī)以使太陽能轉(zhuǎn)換模塊工作在最大輸出功率的工作點(diǎn)上，有效地利用所有的電能，再者，更由于電壓電流檢測電路能夠?qū)崟r地檢測太陽能轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓以及輸出電流，使得控制模塊可以實(shí)時地根據(jù)太陽能轉(zhuǎn)換模塊目前的輸出功率調(diào)整電動機(jī)的工作狀態(tài)，不僅可以有效率地利用光電轉(zhuǎn)換后的電能，更可實(shí)時調(diào)整電動機(jī)以匹配太陽能轉(zhuǎn)換模塊的工作狀態(tài)。

為讓本實(shí)用新型的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

圖1繪示為本實(shí)用新型實(shí)施例的太陽能泵系統(tǒng)的示意圖。

圖2繪示為本實(shí)用新型實(shí)施例的太陽能能源轉(zhuǎn)換裝置的工作曲線圖。

圖3繪示為本實(shí)用新型實(shí)施例的太陽能泵系統(tǒng)的另一示意圖。

圖4繪示為本實(shí)用新型實(shí)施例的太陽能泵系統(tǒng)的另一示意圖。

具體實(shí)施方式

在下文將參看隨附圖式更充分地描述各種例示性實(shí)施例，在隨附圖式中展示一些例示性實(shí)施例。然而，本實(shí)用新型概念可能以許多不同形式來體現(xiàn)，且不應(yīng)解釋為限于本文中所闡述的例示性實(shí)施例。確切而言，提供此等例示性實(shí)施例使得本實(shí)用新型將為詳盡且完整，且將向熟習(xí)此項技術(shù)者充分傳達(dá)本實(shí)用新型概念的范疇。在諸圖式中，可為了清楚而夸示層及區(qū)的大小及相對大小。類似數(shù)字始終指示類似組件。

應(yīng)理解，雖然本文中可能使用術(shù)語第一、第二、第三等來描述各種組件，但此等組件不應(yīng)受此等術(shù)語限制。此等術(shù)語乃用以區(qū)分一組件與另一組件。因此，下文論述的第一組件可稱為第二組件而不偏離本實(shí)用新型概念的教示。如本文中所使用，術(shù)語「及/或」包括相關(guān)聯(lián)的列出項目中的任一者及一或多者的所有組合。

以下將以至少一種實(shí)施例配合圖式來說明所述太陽能泵系統(tǒng)，然而，下述實(shí)施例并非用以限制本揭露內(nèi)容。

〔本實(shí)用新型太陽能泵系統(tǒng)的實(shí)施例〕

請參照圖1，圖1繪示為本實(shí)用新型實(shí)施例的太陽能泵系統(tǒng)的示意圖。

本實(shí)用新型的太陽能泵系統(tǒng)1包括一太陽能能源轉(zhuǎn)換裝置10、一電動機(jī)20以及一泵30。

其中，太陽能能源轉(zhuǎn)換裝置10電性連接電動機(jī)20以提供電動機(jī)20電能以驅(qū)動電動機(jī)20。電動機(jī)20連接泵30，透過電動機(jī)20的轉(zhuǎn)動以驅(qū)動泵30，以進(jìn)行抽水的工作。在本實(shí)施例中，太陽能泵系統(tǒng)1是用于抽取地下水或是一沼澤地、或是一湖泊的水分。也可用于將低處的水分抽取至高處的水塔或是儲水設(shè)備，其用途在本實(shí)用新型中不作限制。

太陽能能源轉(zhuǎn)換裝置10包括一控制模塊101、一太陽能轉(zhuǎn)換模塊102以及一電壓電流檢測電路103。太陽能能源轉(zhuǎn)換裝置10電性連接電動機(jī)20，用以輸出一輸出電壓以及一輸出電流以驅(qū)動電動機(jī)20。

太陽能轉(zhuǎn)換模塊102包括一太陽能板(圖未示)以及一光電轉(zhuǎn)換單元(圖未示)。太陽能板(圖未示)用于接收光能，并將其傳送至光電轉(zhuǎn)換單元(圖未示)以轉(zhuǎn)換為一直流電能。

目前的太陽能板是以硅基半導(dǎo)體作為基礎(chǔ)的產(chǎn)品，其利用P型半導(dǎo)體以及N型半導(dǎo)體接合而成，當(dāng)太陽光照射到太陽能板時，則會產(chǎn)生電子、電洞的流動，而以導(dǎo)線連接，則可產(chǎn)生電流。一般來說，太陽光的能量大部分在1-3電子伏特之間，因此，若能透過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計，則能夠吸收1.5電子伏特。

然而，現(xiàn)今太陽能板(圖未示)的轉(zhuǎn)換效率越趨增高，加上其轉(zhuǎn)換出一直流電能，因此在應(yīng)用上，也越趨多樣化。

在本實(shí)施例中，太陽能板(圖未示)輸出的電壓以及電流根據(jù)太陽能板的尺寸大小而決定，而輸出電壓的以及輸出電流的大小可根據(jù)控制模塊101、電動機(jī)20以及泵30的規(guī)格而定，在本實(shí)用新型中不作限制，因此，太陽能板(圖未示)的尺寸大小也依據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計，在本實(shí)用新型中不作限制。

本實(shí)施例中，控制模塊101用于提供一驅(qū)動信號以及控制指令給電動機(jī)20，以及接收太陽能轉(zhuǎn)換模塊102轉(zhuǎn)換的直流電能。在其他實(shí)施例中，控制模塊101還可包括一電壓轉(zhuǎn)換模塊(圖未示)，用于將太陽能板(圖未示)提供的直流電能轉(zhuǎn)換為適用于電動機(jī)20的電壓值。在其他實(shí)施例中，控制模塊101還可包括一直流交流轉(zhuǎn)換模塊(圖未示)，用于將太陽能板(圖未示)提供的直流電能轉(zhuǎn)換為一交流電壓，用于驅(qū)動一交流電動機(jī)。因此電動機(jī)20的種類在本實(shí)用新型中不作限制，可依據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選用。不過交流直流轉(zhuǎn)換模塊的轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到90％，然而，為了更有效的利用太陽能板(圖未示)的輸出電能，在本實(shí)施例中，太陽能泵統(tǒng)1的控制模塊101并不包括直流直流轉(zhuǎn)換器或是直流交流轉(zhuǎn)換器，以減少能量轉(zhuǎn)換的損耗，此外，電動機(jī)20為一直流電動機(jī)，可以直接用太陽能轉(zhuǎn)換模塊102輸出的直流電壓進(jìn)行驅(qū)動。

電壓電流檢測電路103是用于檢測太陽能轉(zhuǎn)換模塊102的輸出電壓以及輸出電流，并根據(jù)輸出電壓或輸出電流傳送一對應(yīng)的一回授信號至控制模塊101。在本實(shí)施例中，太陽能轉(zhuǎn)換模塊102的太陽能板(圖未示)所接收的光能所轉(zhuǎn)換出的直流電能是完全被用于驅(qū)動電動機(jī)20，并不會儲存在任何電能儲存裝置中，例如電池或是超級電容中。因此需要通過電壓電流檢測電路103檢測太陽能轉(zhuǎn)換模塊102的輸出電壓以及輸出電流，以提供控制模塊101判斷現(xiàn)在太陽能轉(zhuǎn)換模塊102所能提供的最大輸出功率，并且根據(jù)負(fù)載(電動機(jī)20以及泵30)的需求，以決定一最佳工作點(diǎn)。

請參照圖2，圖2繪示為本實(shí)用新型實(shí)施例的太陽能能源轉(zhuǎn)換裝置之工作曲線圖。也就是圖2是太陽能能源轉(zhuǎn)換裝置10的太陽能轉(zhuǎn)換模塊102在不同輸出電壓、輸出電流以及不同負(fù)載下的電壓電流曲線圖。

由于太陽能板(圖未示)的輸出電壓與電流有非線性的特性，輸出功率曲線會隨著在不同的溫度與日照量下，各有不同的工作曲線，而每一條工作曲線都可以找到一個最大功率點(diǎn)(maximum power point,MPP)。在本實(shí)施例中，控制模塊101即是根據(jù)每一工作曲線的最大功率點(diǎn)，控制電動機(jī)20以及泵。而電動機(jī)20則是根據(jù)控制模塊101提供的輸出電壓以及輸出電流進(jìn)行轉(zhuǎn)速的線性調(diào)控。

在本實(shí)施例中，太陽能板(圖未示)為多塊太陽能板單元(圖未示)所組成，其可采用并聯(lián)或是串聯(lián)的形式組成，在本實(shí)用新型中不作限制。然而太陽能板(圖未示)上有陰影時(例如烏云、塵埃、鳥獸糞便等)，即無法有效地將光能轉(zhuǎn)換為電能，此時太陽能板(圖未示)的發(fā)電效率會大幅衰減，因此，電壓電流檢測電路103即是主動地檢測太陽能板(圖未示)的輸出電壓以及輸出電流，以追蹤太陽能板(圖未示)輸出功率的變化。而且，由于太陽光照會根據(jù)天候、時間等變化，因此太陽能板(圖未示)的輸出功率也會根據(jù)光照狀態(tài)而有差異。

在本實(shí)施例中，控制模塊101透過控制電動機(jī)20的轉(zhuǎn)速以檢測太陽能轉(zhuǎn)換模塊102的輸出電壓以及輸出電流的變化，也就是，電壓電流檢測電路102會隨時提供控制模塊101一對應(yīng)于太陽能轉(zhuǎn)換模塊102的輸出電壓以及輸出電流的回授信號?？刂颇K101則根據(jù)電壓電流轉(zhuǎn)換模塊103以及負(fù)載(電動機(jī)20的轉(zhuǎn)速或耗電量)，決定太陽能轉(zhuǎn)換模塊102的工作模式。

在本實(shí)施例中，太陽能泵系統(tǒng)1并沒有包括一電能儲存裝置，因此太陽能轉(zhuǎn)換模塊102光電轉(zhuǎn)換的電能，就會全部都用在電動機(jī)20以及泵30上，由于泵30連接在電動機(jī)20，以轉(zhuǎn)換電動機(jī)20的機(jī)械能為主，因此，在本實(shí)施例中，太陽能轉(zhuǎn)換模塊102主要的負(fù)載就是電動機(jī)20。就如同利用連接水塔的水管清洗事物一樣，水塔就如同太陽能轉(zhuǎn)換模塊102，其可提供的水量在這一個時間區(qū)間中是固定的，水管的輸出功率就如同本實(shí)施例中的電動機(jī)20，輸出功率可以透過擠壓水管的管口而改變，管口小(電流小)，輸出水流就強(qiáng)勁(電壓高)。管口大(電流大)，輸出水流就微弱(電壓低)。然而，實(shí)際的輸出功率卻相同，只有水管開口大小達(dá)到優(yōu)化時，才能產(chǎn)生使用者想要的水壓和流量，以獲得最好的沖洗力量。

在本實(shí)施例中，電動機(jī)20為一直流無刷電動機(jī)，其不具備電刷，轉(zhuǎn)子則為多個永久磁鐵，而定子則為多個線圈。由于直流無刷電動機(jī)可以線性調(diào)整輸出轉(zhuǎn)速。

因此，在本實(shí)施例中，是利用調(diào)整電動機(jī)20的轉(zhuǎn)速，來找尋太陽能轉(zhuǎn)換模塊102在目前的狀態(tài)下的最佳工作點(diǎn)，請參照圖2中實(shí)線I，當(dāng)電動機(jī)20的轉(zhuǎn)速提高時，也就是太陽能轉(zhuǎn)換模塊102的輸出電流需要增加，而相對地，太陽能轉(zhuǎn)換模塊102的輸出電壓也會隨的降低。當(dāng)太陽能轉(zhuǎn)換模塊102的輸出電流增加到一個程度時(圖2實(shí)線I上的交點(diǎn)A)。太陽能轉(zhuǎn)換模塊102的輸出電壓集會急遽的降低，因此，控制模塊101就會判斷太陽能轉(zhuǎn)換模塊102在目前的輸出功率下，已經(jīng)達(dá)到最佳工作點(diǎn)。

然而，由于太陽能轉(zhuǎn)換模塊102的工作狀態(tài)并不會一成不變，在一時間區(qū)間內(nèi)，太陽能轉(zhuǎn)換模塊102的輸出功率可能會從實(shí)線I轉(zhuǎn)換到實(shí)線II甚至是實(shí)線III，或是由實(shí)線III轉(zhuǎn)換到實(shí)線I或?qū)嵕€II。在本實(shí)施例中，控制模塊101可以通過電壓電流檢測電路103實(shí)時地檢測太陽能轉(zhuǎn)換模塊102的輸出電壓以及輸出電流，以得到實(shí)時的回授信號，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整電動機(jī)20的輸出轉(zhuǎn)速。

也就是，在本實(shí)施例中，在太陽能轉(zhuǎn)換模塊102輸出一輸出電壓以及一輸出電流的情況下，控制模塊101可以先調(diào)整電動機(jī)20的轉(zhuǎn)速從0到一預(yù)定轉(zhuǎn)速(例如2000rpm)。控制模塊101可以根據(jù)電壓電流檢測電路103提供的對應(yīng)太陽能轉(zhuǎn)換模塊102的輸出電壓以及輸出電流的回授信號，以計算出最佳工作點(diǎn)，也就是最大輸出功率。而當(dāng)太陽能轉(zhuǎn)換模塊102的輸出電壓以及輸出電流由實(shí)線I轉(zhuǎn)換到實(shí)線II時，控制模塊101可以調(diào)高或是調(diào)低電動機(jī)20的轉(zhuǎn)速，以尋找最大輸出功率，也就是從圖2中的交點(diǎn)A調(diào)整至交點(diǎn)B。

在其他實(shí)施例中，太陽能轉(zhuǎn)換模塊102可以設(shè)定在較低的輸出功率工作，例如最大輸出功率的九成，以提高設(shè)備的使用壽命，而工作模式的設(shè)定，可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整，在本實(shí)用新型不作限制。

請參照圖3以及圖4，圖3繪示為本實(shí)用新型實(shí)施例的太陽能泵系統(tǒng)的另一示意圖。圖4繪示為本實(shí)用新型實(shí)施例的太陽能泵系統(tǒng)的另一示意圖。

圖3中的太陽能泵系統(tǒng)1，將太陽能能源轉(zhuǎn)換裝置10設(shè)置在一移動載具2上，在本實(shí)施例中，移動載具2是一臺貨車，在其他實(shí)施例中，移動載具2可以其他可移動的載具，本實(shí)用新型不作限制。而電動機(jī)20以及泵30則設(shè)置在一預(yù)定位置，例如湖泊3的岸邊。而設(shè)置在移動載具2上的太陽能能源轉(zhuǎn)換裝置1則可透過一線材電性連接電動機(jī)20以驅(qū)動電動機(jī)20，將湖泊3中的水分抽取至移動載具2上的水塔4。

圖4則是將太陽能泵系統(tǒng)1’的太陽能能源轉(zhuǎn)換裝置10’、電動機(jī)20’、泵30’以及水塔4’都設(shè)置在移動載具2’上，成為可在不同湖泊3’、沼澤之間移動的活動抽水站。在其他實(shí)施例中，使用者可根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整太陽能能源轉(zhuǎn)換裝置10’、電動機(jī)20’、泵30’設(shè)置的方式，以適用于不同的情況。

〔實(shí)施例的可能功效〕

綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例的太陽能泵系統(tǒng)，由于不配置電能儲存裝置，因此太陽能轉(zhuǎn)換模塊經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換的所有電能，都可以通過控制模塊控制直流電動機(jī)以使太陽能轉(zhuǎn)換模塊工作在最大輸出功率的工作點(diǎn)上，有效地利用所有的電能，再者，更由于電壓電流檢測電路能夠?qū)崟r地檢測太陽能轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓以及輸出電流，使得控制模塊可以實(shí)時地根據(jù)太陽能轉(zhuǎn)換模塊目前的輸出功率調(diào)整電動機(jī)的工作狀態(tài)，不僅可以有效率地利用光電轉(zhuǎn)換后的電能，更可實(shí)時調(diào)整電動機(jī)以匹配太陽能轉(zhuǎn)換模塊的工作狀態(tài)。

以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，其并非用以局限本實(shí)用新型的專利范圍。