一種高性能太陽能水泵專用變頻器的製作方法
2023-05-27 11:55:36 1
專利名稱：一種高性能太陽能水泵專用變頻器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及測控領域，尤其涉及一種高性能太陽能水泵專用變頻器，該變頻器適用於野外的應用，將太陽能和變頻器有機的結合，以進行水泵的驅動。
背景技術：
照射在地球上的太陽能非常巨大，大約40分鐘照射在地球上的太陽能，便足以供全球人類一年能量的消費。太陽能具有以下特點①無枯竭危險；②絕對乾淨(無公害)；
③不受資源分布地域的限制可在用電處就近發電；⑤能源質量高；⑥使用者從感情上容易接受；⑦獲取能源花費的時間短。太陽能發電被譽為是理想的能源。從太陽能獲得電力，需通過太陽電池進行光電變換來實現。現在整個太陽能電池，電量存儲，轉換，輸送技術都不要成熟，並得到全世界的關注並搭理發展推廣。變頻器是採用磁通矢量控制方式的變頻器，低速額定轉矩輸出，超靜音穩定運行，內置PID功能可以方便地實現PID閉環控制，先進的自動轉矩補償，控制方式多樣，多達36種的完善保護及報警功能，多種參數在線監視及在線調整，內置RS-485通訊接口，操作靈活，能最大限度地滿足用戶的多種需求。節能運行可以最大限度地提高電機功率因數和電機效率。現有太陽能供水系統中存在的不足1，分散性到達地球表面的太陽輻射的總量儘管很大，但是能流密度很低。季節變化也較大。因此，在利用太陽能時，想要得到一定的轉換功率，往往需要面積相當大的一套收集和轉換設備，造價較高。2，不穩定性由於受到晝夜、季節、地理緯度和海拔高度等自然條件的限制以及晴、陰、雲、雨等隨機因素的影響，所以，到達某一地面的太陽輻照度既是間斷的，又是極不穩定的，這給太陽能的大規模應用增加了難度。為了使太陽能成為連續、穩定的能源，從而最終成為能夠與常規能源相競爭的替代能源。3，太陽能發電系統主要包括太陽能電池組件(陣列)、控制器、蓄電池、逆變器、用戶負載等組成。其中，蓄電池為電源系統，它的使用壽命不長，在整個系統中佔了不小的投資成本。4，太陽能發電系統，將產生的電能需要經過控制器和逆變器，傳輸線路，最後送到終端的設備，轉化為我們真正使用的能源，在整個過程中層層省耗，將降低不少效率，增加不要設備成本。5，太陽能發電系統中要經過，匯流控制器，對所發的電能進行調節和控制，一方面把調整後的能量送往直流負載或交流負載，另一方面把多餘的能量蓄電池組儲存，控制器要控制蓄電池不被過充、過放電，保護蓄電池。控制器的性能不好時，對蓄電池的使用壽命影響很大，送往電網的有需要經逆變，傳輸，轉換，環節多。最終影響隨設備、系統可靠性。增加了系統連線，增加了故障率，機器穩定性下降。6，太陽能發電，電池產生的直流電，先進入蓄電池儲存，蓄電池的特性影響著系統的工作效率和特性，因此蓄電池瓦時容量和儲水容量由預定的連續無日照時間決定。7，在飲用水的水源，和一些農作物的需要灌溉的地方，需要試用水泵，這些使用地區相對落後、偏僻，維護困難，也不需要有大量的工業電力，需要電能，有不能破環自然環境。8，架設電網那些偏遠，有不要太多工業存在，環境受到汙染的地方，有三缺點①路長，投資大。②將設備使用率低下，用量不大，效益極低。③維護難，維護成本高。9,將發電系統,控制系統,逆變系統,水慄控制系統分體組合起來。中間電能的相互傳送，檢測信號的處理，獨立系統的數據傳送過程中，信號容易受幹擾，容易失真，導致驅動電機速度不穩。
實用新型內容本實用新型目的在於克服現有太陽能供水系統中存在的不足的，提供一種高性能·太陽能水泵專用變頻器。為實現上述目的，所述高性能太陽能水泵專用變頻器，其特點是，所述變頻器包括32位CPU，所述32位CPU通過AC逆變模塊與水泵電連接，所述32位CPU與太陽能電池板組電連接，所述32位CPU還通過信號接口單元分別與太陽能電池板組和所述水泵電連接。優選的是，具有至少一塊太陽能電池板的所述太陽能電池板組通過匯流器與所述32位CPU電連接。優選的是，所述信號接口單元通過第一檢測單元與太陽能電池板組電連接，且所述信號接口單元通過第二檢測單元與水泵電連接。優選的是，所述32位CPU通過485通訊模塊與顯示模塊電連接。優選的是，所述變頻器還包括與所述32位CPU電連接的存儲模塊。優選的是，所述變頻器還包括數據輸入模塊，所述數據輸入模塊由變頻器內置的按鈕以及數字旋鈕組成。本實用新型的有益效果在於(I)所述高性能太陽能水泵專用變頻器，解決了太陽能發電的離散，不穩定，電池容量，水泵使用分散，電能供給不便問題直接將電能輸入變頻器，免除配置蓄電池，省去了蓄電池儲能和釋放的過程，可以充分利用可再生能源所發出的電力，降低能源損耗，降低系統成本，提高了系統的可靠性、降低了故障率；(2)所述變頻器可根據太陽能電池板組收集的電量的大小、水位高低等因素調整水泵電機的輸出功率，從而在有效地使用太陽能的同時，提高了水泵電機工作的平穩性，減少了不必要的波動；(2)所述變頻器內部採用高性能32位CPU，運算速度快，使得系統有能力結合諸如改良式PID控制等優化算法，進一步優化系統。
圖I示出了本實用新型所述的高性能太陽能水泵專用變頻器的原理方框圖。
具體實施方式
[0026]
以下結合附圖對本實用新型做進一步說明。圖I示出了本實用新型所述的高性能太陽能水泵專用變頻器的原理方框圖，如圖I所示，所述高性能太陽能水泵專用變頻器，包括32位CPUl，所述32位CPUl通過AC逆變模塊2與水泵8電連接，所述32位CPUl與太陽能電池板組7電連接，所述32位CPUl還通過信號接口單元6分別與太陽能電池板組7和所述水泵8電連接。具有至少一塊太陽能電池板的所述太陽能電池板組7通過匯流器與所述32位CPUl電連接。所述信號接口單元6通過第一檢測單元71和匯流器與多組太陽能電池板組7電連接，且所述信號接口單元6通過第二檢測單元81與水泵8電連接。具體地，所述32位CPUl與太陽能電池板組7電連接，同時32位CPUl通過AC逆變模塊2與水泵8電連接，從而將太陽能電池板組7採集的直流電不通過蓄電池的存儲，而是直接通過AC逆變模塊2轉變為與水泵電機相匹配的交流電。上述過程中，直接將直流電能輸入變頻器，免除配置蓄電池，省去了蓄電池儲能和釋放的過程，可以充分利用可再生能源所發出的電力，降低能源損耗，降低系統成本，提高了系統的可靠性、降低了故障率。所述變頻器中的32位CPUl順次地通過其具有的信號接口單元6和第二檢測單元81與水泵8相連接，可獲取水泵8兩端進水、出水的水位信號和水壓信號；所述變頻器中的32位CPUl順次地通過其具有的信號接口單元6和第一檢測單元71與太陽能電池板組7相連接，可獲取太陽能電池板組7的電能信號。所述信號接口單元6具有6路開關信號輸入接點，可以同時連接運行、停止、充電，放電，水位，太陽能電池板組7的電量等信號。然後，所述32位CPUl根據上述由信號接口單元6獲取的信息計算出驅動水泵8所需的功率，以調節水泵8電機的轉速，從而使得太陽能電池板組7收集的電量得以充分使用的同時，使母線電壓穩定，不會發生大的波動。進一步的，所述變頻器包括顯示模塊5，所述32位CPUl通過變頻器內置的485通訊模塊4與顯示模塊5電連接，顯示模塊5為LCD或LED顯示模塊，從而可以清晰明確的顯示水泵電機的頻率、轉速，太陽能電池板組7輸出的電量，以及水壓、水位數據等。進一步的，所述變頻器還包括存儲模塊3，所述存儲模塊3與上述32位CPUl電連接。所述存儲模塊3為高可靠性數據保存模塊，用於保存信號接口單元6採集到的信息以及相應的驅動功率等。所述高性能太陽能水泵專用變頻器的具體實施方案包括I)所述32位CPUl採用RENESAS公司高性能的32位電機控制專用CPU-70125晶片；AD處理模塊採用32位CPUl內置的10位AD處理器。第二檢測單元81中，驅動測速模塊採用32位CPUl內置的定時器；高速脈衝測速模塊採用32位CPUl內置的另一定時器；經過32位CPUl，得到設定的頻率信號輸出，32位CPUl將目標頻率或轉速信號送入AC逆變模塊2 ；AC逆變模塊2直接驅動水泵電機按照計算的轉速運行；2)6路開關信號輸入接點由普通的光偶隔離電路組成；信號接口單元6可以接收外部的運行、停止、快進、快退、補充厚度的按鈕信號；信號接口單元6接收的外部按鈕信號，送入32位CPU1，由該32位CPUl統一進行水泵8電機的進、退、厚度增減處理；3)所述高性能太陽能水泵專用變頻器還包括數據輸入模塊，所述數據輸入模塊由變頻器內置的按鈕以及數字旋鈕組成，以實現頻率、電壓、電流等信息的錄入；4)所述存儲模塊3由專用的SPI存儲器24LC256組成；可以保存系統當前設置的電壓、電流、頻率、太陽能電池板組7的相關信息，以使數據即時且長期的保存；5)所述顯示模塊5有兩種實現方式，IXD顯示方式和LED顯示模塊IXD顯示則採用普通的128*64點陣型LCD，可以顯示中文數據，便於近距離操作使用；LED顯示則採用普通的4個8共陰型數碼管顯示，亮度高，便於遠距離觀察；IXD或LED顯示方式均可以正常顯示電壓、電流、頻率、電壓量等信息；6)所述485通訊模塊4由通用型MAXIN公司485IC組成；該485通訊模塊4與顯示模塊5電連接。具體地，其可外部連接寬屏IXD文本屏，用戶可以通過外部寬屏IXD文本屏進行電壓、電流、頻率、電池電壓、電量等信息的顯示與相關操作。另外，太陽能電池板組專用模塊的具體實施方案包括I)所述第一檢測單元71中，溫度補償採用了外置/遠端溫度傳感器，對於太陽能 電池板組7電壓等信息的檢測，較內置溫度傳感器控制精度更高；2)採用大口徑、大間隔接線端子，增強了絕緣性能及安裝可靠性；3)高效的串聯式PWM充電方式，延長了蓄電池壽命，提高了系統性能；4)採用溫度補償，自動調整充放電參數，提高蓄電池使用壽命；5)控制器具有過溫、過充、過放、過載、短路自動保護功能，任意組合的光電池及蓄電池反接自動保護功能。綜上所述僅為本實用新型較佳的實施例，並非用來限定本實用新型的實施範圍。即凡依本實用新型申請專利範圍的內容所作的等效變化及修飾，皆應屬於本實用新型的技術範疇。
權利要求1.一種高性能太陽能水泵專用變頻器，其特徵在於所述變頻器包括32位CPU，所述32位CPU通過AC逆變模塊與水泵電連接，所述32位CPU與太陽能電池板組電連接，所述32位CPU還通過信號接口單元分別與太陽能電池板組和所述水泵電連接。
2.根據權利要求I所述的高性能太陽能水泵專用變頻器，其特徵在於具有至少一塊太陽能電池板的所述太陽能電池板組通過匯流器與所述32位CPU電連接。
3.根據權利要求I所述的高性能太陽能水泵專用變頻器，其特徵在於所述信號接口單元通過第一檢測單元與太陽能電池板組電連接，且所述信號接口單元通過第二檢測單元與水泵電連接。
4.根據權利要求I至3中任意一項所述的高性能太陽能水泵專用變頻器，其特徵在於所述32位CPU通過485通訊模塊與顯示模塊電連接。
5.根據權利要求I至3中任意一項所述的高性能太陽能水泵專用變頻器，其特徵在於所述變頻器還包括與所述32位CPU電連接的存儲模塊。
6.根據權利要求I至3中任意一項所述的高性能太陽能水泵專用變頻器，其特徵在於所述變頻器還包括數據輸入模塊，所述數據輸入模塊由變頻器內置的按鈕以及數字旋鈕組成。
專利摘要本實用新型公開了一種高性能太陽能水泵專用變頻器，其包括的32位CPU通過AC逆變模塊與水泵電連接，所述32位CPU與太陽能電池板組電連接，該32位CPU還通過信號接口單元分別與太陽能電池板組和所述水泵電連接。所述變頻器解決了太陽能發電的離散，不穩定，電池容量，水泵使用分散，電能供給不便問題直接將電能輸入變頻器，免除配置蓄電池，省去了蓄電池儲能和釋放的過程，可以充分利用可再生能源所發出的電力，降低能源損耗，降低系統成本，提高了系統的可靠性、降低了故障率。該變頻器可根據太陽能電池板組收集的電量的大小、水位高低等因素調整水泵電機的輸出功率，從而在有效地使用太陽能的同時，提高了水泵電機工作的平穩性，減少了不必要的波動。
文檔編號H02M1/00GK202602526SQ201220147858
公開日2012年12月12日 申請日期2012年4月10日 優先權日2012年4月10日
發明者王錦霞, 張雲祥, 汪新義, 謝周園, 張超, 李鑫, 黃紹忠, 王華峰 申請人:深圳市阿爾法變頻技術有限公司