一种实现分布式MPPT的可移动柜式光伏水泵制造技术

本发明专利技术公开了光伏应用领域内的一种实现分布式MPPT的可移动柜式光伏水泵，包括光伏组件和电气组件；光伏组件包括环绕在柜体外周的光伏板和设置在柜体顶部的光伏板；电气组件包括对应连接在每个光伏板上的可实现最大功率追踪的DC/DC控制电路，每个DC/DC控制电路的输出端串联后形成直流母线连接水泵控制单元，每个DC/DC控制电路的输出端还连接有双向隔离型半桥DC/DC变换器，双向隔离型半桥DC/DC变换器的原边连接DC/DC控制电路的输出端，双向隔离型半桥DC/DC变换器的副边接有均压电容，双向隔离型半桥DC/DC变换器对应的均压电容均并联在一起，水泵控制单元用以控制水泵工作，本发明专利技术解决了失配的问题，克服了因环境变化而导致系统整体效率降低的问题，可用于水泵控制中。

Movable cabinet type photovoltaic water pump for realizing distributed MPPT

The invention discloses a movable cabinet photovoltaic water pump for realizing distributed MPPT in the field of photovoltaic application, which comprises a photovoltaic module and an electrical module; a photovoltaic module comprises a photovoltaic plate surrounding the cabinet body and a photovoltaic plate arranged on the top of the cabinet body; and an electrical module comprises a maximum power realizable corresponding to each photovoltaic plate connected to the cabinet. The output of each DC/DC control circuit is connected in series with the pump control unit. The output of each DC/DC control circuit is also connected with a bidirectional isolated half-bridge DC/DC converter, and the original side of the bidirectional isolated half-bridge DC/DC converter is connected with the output of the DC/DC control circuit. The auxiliary side of the off-type half-bridge DC/DC converter is connected with a voltage equalizing capacitor, and the corresponding voltage equalizing capacitors of the bidirectional isolated half-bridge DC/DC converter are connected in parallel. The pump control unit is used to control the operation of the water pump. The invention solves the mismatch problem, overcomes the problem of reducing the overall efficiency of the system due to environmental changes, and can be used for the water pump. In control.

【技术实现步骤摘要】
一种实现分布式MPPT的可移动柜式光伏水泵
本专利技术涉及一种水泵，特别涉及一种光伏水泵。
技术介绍
光伏水泵系统就是典型的独立光伏发电系统。光伏水泵系统是由光伏阵列、变换器和电机水泵组成，光伏阵列将太阳能转化成直流电，经过变换器驱动电机水泵抽水，可以用在人畜饮水、浇灌等。这种光伏水泵系统简单而高效，早期的光伏水泵系统由简单直流电机驱动水泵，直流水泵系统不带最大功率跟踪功能，水泵输出功率并不随光伏阵列最大输出功率变化而变化，系统的效率并不高。随着电力电子技术发展，开关器件日趋成熟，控制理论等相关学科的发展也推动了光伏水泵的发展，相继产生了交流水泵系统和无刷直流水泵系统。越来越多的光伏水泵制造商倾向于采用无刷直流电动机作为水泵电机，尤其是离心式潜水泵。直流无刷电机用电子换向器替代传统的换向器，中间省去了换向电刷，降低了维护成本，同时也带来了复杂的控制保护电路。光伏系统会因为光照情况的不匹配问题损失大量的能量，通常称之为光伏系统的失配问题。失配问题通常由于以下原因造成：光伏系统周围物体阴影的遮挡，太阳能板之间制造特性的不一致，太阳能板的具体安装朝向不同等。光照失配问题会给整个光伏系统带来不可忽视的能量损失，而且会使得部分光伏板的反并联的旁路二极管导通，从而使其整体的输出静态特性曲线呈现出“多个最大功率点”的现象，这对传统最大功率跟踪的算法也提出了挑战，也会使得整个光伏并网系统的输出功率出现震荡。因此人们提出了“分布式最大功率跟踪(distributedMPPT)”的概念，将每块光伏太阳能板与一块独立的、用于实现最大功率跟踪DC/DC变换器相连，将太阳能板和与之相连的DC/DC变换器称为一个智能光伏模块或光伏集成模块(MIC)，然后在此基础上对多个模块进行串并联组建整个太阳能系统。针对各种不同型号、不同功率的光伏组件需要互联组成更大功率的光伏发电系统，为克服上述问题，需要实现组件输出的均压控制。这就需要在各集成组件之间有相互的功率传递，实现整个系统中的每个集成光伏组件输出的电压都相同，从而解决失配问题，同时这种方法还可以让光伏集成组件实现独立完成MPPT的优化过程，克服了因环境变化而导致系统整体效率降低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种实现分布式MPPT的可移动柜式光伏水泵，解决现有技术中失配问题，使得光伏组件实现独立实现MPPT优化过程，提高光伏的工作效率。本专利技术的目的是这样实现的：一种实现分布式MPPT的可移动柜式光伏水泵，其特征在于，包括设置在电气柜表面的光伏组件以及设置在电气柜内部的电气组件；所述光伏组件包括环绕在柜体外周的光伏板和设置在柜体顶部的光伏板；所述电气组件包括对应连接在每个光伏板上的可实现最大功率追踪的DC/DC控制电路，每个DC/DC控制电路的输出端串联后形成直流母线连接水泵控制单元，每个所述DC/DC控制电路的输出端还连接有双向隔离型半桥DC/DC变换器，双向隔离型半桥DC/DC变换器的原边连接DC/DC控制电路的输出端，双向隔离型半桥DC/DC变换器的副边接有均压电容，所述双向隔离型半桥DC/DC变换器对应的均压电容均并联在一起，水泵控制单元用以控制水泵工作。作为本专利技术的进一步限定，所述水泵控制单元包括用以供电的隔离电压电路、用以控制电机的变频器、光伏组件输出电压电流检测电路、直流母线电压电流检测电路、水位传感器、信号调理电路、CPU、隔离电压器以及驱动电路，所述变频器连接在直流母线的输出端上，所述光伏组件输出电压电流检测电路、直流母线电压电流检测电路经信号调理电路与CPU的输入端相连，CPU的输出端经隔离电压器与驱动电路相连，所述驱动电路驱动变频器、DC/DC控制电路工作。使得水泵、DC/DC控制电路的控制更加方便，精度更高。作为本专利技术的进一步限定，所述双向隔离型半桥DC/DC变换器通过移相控制能够实现能量从高电压一侧传递到低电压一侧，直至双向隔离型半桥DC/DC控制电路输入和输出电压相等。通过该方式实现整个系统中的每个集成光伏组件输出的电压都相同，调节更加方便。作为本专利技术的进一步限定，所述电气组件的启动策略为：1)实现MPPT的DC/DC控制电路限压电压模式，输出端串联后的总电压为额定运行电压的1.2倍，以维持电机控制器所需要的直流电压；2)双向隔离型半桥DC/DC变换器工作，使实现MPPT的DC/DC控制电路输出电压相等；3)水泵电机控制器检测到1.2倍的额定电压后，通过控制电机转速，从而控制水泵的输出功率，维持级联总电压在设计的最优工作值，进行能量的传输。因水泵控制单元不能进行预充电，通过该策略使水泵电机控制器工作在合适的工作电压，预充电工作由光伏组件实现，从而保证了水泵工作的稳定性和可靠性。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于，本专利技术实现了不同功率、不用型号的光伏组件的均压控制，从而解决了失配的问题，同时本专利技术还可以让光伏集成组件实现独立完成MPPT的优化过程，克服了因环境变化而导致系统整体效率降低的问题。本专利技术可用于水泵控制中。附图说明图1为本专利技术的光伏组件外部布置示意图。图2为本专利技术的系统原理框图。图3为本专利技术中Ibus-Voi集成光伏组件特性曲线。图4为本专利技术中Pi-Voi特性曲线集成光伏组件。图5为本专利技术中Pall-Vbus特性曲线。图6为本专利技术中均压控制结构图。图7为本专利技术中双向隔离型半桥DC/DC变换器原理图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，对本专利技术作进一步详细说明。如图1-2所示的一种实现分布式MPPT的可移动柜式光伏水泵，包括设置在电气柜表面的光伏组件以及设置在电气柜内部的电气组件；所述光伏组件包括环绕在柜体13外周的光伏板1和设置在柜体13顶部的光伏板1；所述电气组件包括对应连接在每个光伏板1上的可实现最大功率追踪的DC/DC控制电路2，每个DC/DC控制电路2的输出端串联后形成直流母线并连接水泵控制单元，每个所述DC/DC控制电路2的输出端还连接有双向隔离型半桥DC/DC变换器12，双向隔离型半桥DC/DC变换器12的原边连接DC/DC控制电路2的输出端，双向隔离型半桥DC/DC变换器12的副边接有均压电容，所述双向隔离型半桥DC/DC变换器12对应的均压电容均并联在一起，所述双向隔离型半桥DC/DC变换器12通过移相控制能够实现能量从高电压一侧传递到低电压一侧，直至双向隔离型半桥DC/DC控制电路2输入和输出电压相等，水泵控制单元用以控制水泵工作，所述水泵控制单元包括用以供电的隔离电源电路5、用以控制电机4的变频器3、光伏组件输出电压电流检测电路9、直流母线电压电流检测电路10、水位传感器11、信号调理电路7、CPU6、隔离电压器以及驱动电路8，所述变频器3连接在直流母线的输出端上，所述光伏组件输出电压电流检测电路9、直流母线电压电流检测电路10经信号调理电路7与CPU6的输入端相连，CPU6的输出端经隔离电压器与驱动电路8相连，所述驱动电路8驱动变频器3、DC/DC控制电路2工作；所述电气组件的启动策略为：1)实现MPPT的DC/DC控制电路2限压电压模式，输出端串联后的总电压为额定运行电压的1.2倍，以维持电机4控制器所需要的直流电压；2)双向隔离型半桥DC/DC变换器12工作，使实现MPPT的DC/DC控制电路2输出电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现分布式MPPT的可移动柜式光伏水泵，其特征在于，包括设置在电气柜表面的光伏组件以及设置在电气柜内部的电气组件；所述光伏组件包括环绕在柜体外周的光伏板和设置在柜体顶部的光伏板；所述电气组件包括对应连接在每个光伏板上的可实现最大功率追踪的DC/DC控制电路，每个DC/DC控制电路的输出端串联后形成直流母线连接水泵控制单元，每个所述DC/DC控制电路的输出端还连接有双向隔离型半桥DC/DC变换器，双向隔离型半桥DC/DC变换器的原边连接DC/DC控制电路的输出端，双向隔离型半桥DC/DC变换器的副边接有均压电容，所述双向隔离型半桥DC/DC变换器对应的均压电容均并联在一起，水泵控制单元用以控制水泵工作。

【技术特征摘要】
1.一种实现分布式MPPT的可移动柜式光伏水泵，其特征在于，包括设置在电气柜表面的光伏组件以及设置在电气柜内部的电气组件；所述光伏组件包括环绕在柜体外周的光伏板和设置在柜体顶部的光伏板；所述电气组件包括对应连接在每个光伏板上的可实现最大功率追踪的DC/DC控制电路，每个DC/DC控制电路的输出端串联后形成直流母线连接水泵控制单元，每个所述DC/DC控制电路的输出端还连接有双向隔离型半桥DC/DC变换器，双向隔离型半桥DC/DC变换器的原边连接DC/DC控制电路的输出端，双向隔离型半桥DC/DC变换器的副边接有均压电容，所述双向隔离型半桥DC/DC变换器对应的均压电容均并联在一起，水泵控制单元用以控制水泵工作。2.根据权利要求1所述的一种实现分布式MPPT的可移动柜式光伏水泵，其特征在于，所述水泵控制单元包括用以供电的隔离电压电路、用以控制电机的变频器、光伏组件输出电压电流检测电路、直流母线电压电流检测电路、水位传感器、信号调理电路、CPU、隔离电压器以及驱动电路，所述变频器连接在直...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彬，刘海明，孟佳阳，宋成法，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32