[发明专利]一种太阳能光伏水泵控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能技术领域，尤其是一种太阳能光伏水泵控制系统及其控制方法。

背景技术

太阳能光伏水泵系统主要由太阳能光伏组件、光伏水泵专用逆变器、水泵及附件组成，传统的通用变频器无法在太阳能光伏水泵系统中使用，因为通用变频器额定工作在220V，50HZ交流输入，380V 50HZ交流输出的系统中，而太阳能光伏水泵系统的输入端为太阳能直流电，太阳能光伏组件因为光照强度、温度等因素的影响输出电压不断变化，通用变频器无法在这种输入电压大范围变化的情况下稳定工作，通用变频器不知道在对应的直流电压下应该工作在什么频率是最优的，如果输入电压降低但同时通用变频器不降低频率到合适的值，那么系统就会死机，反之，如果输入电压升高但同时通用变频器不升高频率到合适的值，那么就浪费了一部分电能，没有最大效率地转换为交流电能输出到水泵，即通用变频器自身无法匹配输入电压和输出频率，所以通用变频器无法单独使用在太阳能光伏水泵系统中。

太阳能光伏水泵专用逆变器是最近新上市的专门应用在太阳能光伏水泵系统中的逆变器，但是光伏水泵专用逆变器目前价格很贵，是通用变频器的好几倍，原因在于太阳能光伏水泵系统目前应用还不是特别广泛，光伏水泵专用逆变器每年的生产量还不大，远远没有达到通用变频器的生产量，所以价格上比通用变频器贵好几倍。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种使通用变频器能够应用在太阳能光伏水泵系统中的太阳能光伏水泵控制系统。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种太阳能光伏水泵控制系统，包括太阳能光伏组件，其输出端通过汇流箱分别向控制器和通用变频器供电，通用变频器与控制器之间双向通讯，通用变频器的输出端与水泵的控制端相连，水泵的出水口通过水管与水源连通，控制器包括水位传感器，水位传感器安装在水源内。

所述控制器由用于采集太阳能光伏组件电压信号的电压AD采样电路、用于采集太阳能光伏组件电流信号的电流AD采样电路、功率AD采样电路、基准电压电路、CPU最小系统、16位AD采样电路、485通信电路、电源转换电路和水位传感器组成，太阳能光伏组件的输出端通过汇流箱依次向电压AD采样电路、电流AD采样电路和通用变频器供电，通用变频器向电源转换电路供电，CPU最小系统通过485通信电路与通用变频器双向通讯。

所述电压AD采样电路的输出端分别与功率AD采样电路、16位AD采样电路的输入端相连，电流AD采样电路的输出端与功率AD采样电路的输入端相连，功率AD采样电路的输出端与16位AD采样电路的输入端相连，16位AD采样电路的输出端与CPU最小系统的输入端相连，所述水位传感器、电源转换电路、基准电压电路的输出端均与CPU最小系统的输入端相连。

所述CPU最小系统采用ATMEGA128-8AU单片机，其1、3、5、6、9脚分别与程序仿真接口JATG1的57、55、56、20、54脚相连；其4、5脚分别与发光二极管H1、H2的阴极相连，发光二极管H1、H2的阳极分别与通过电阻R19、R20接+5V直流电；其22、63脚接地，其21、52脚接+5V直流电；其63、64脚上跨接电容C10，其63脚还与电感L3的一端相连，电容C10的另一端接地，电感L3的另一端接+5V直流电；其24、23脚分别与晶振N8的1、2脚相连，晶振N8的1脚与电容C19相连，晶振N8的2脚与电容C20相连。

所述电压AD采样电路包括接线端子XS1，接线端子XS1的2脚即太阳能光伏组件输出电压正极与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端分别接二极管V1的阴极和光耦N2A的1脚；接线端子XS1的1脚即太阳能光伏组件输出电压负极与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端分别接二极管V1的阳极和光耦N2A的2脚；光耦N2A的8脚、比较器N3A的8脚、跟随器N2B的6脚均接+12V直流电，光耦N2A的7脚分别与电阻R4、比较器N3A的正相输入端相连，电阻R4的另一端接地，比较器N3A的反相输入端分别与电容C6和电阻R9的一端相连，电容C6的另一端接比较器N3A的输出端，比较器N3A的输出端与光耦N2B的3脚相连，光耦N2B的4脚分两路输出，一路通过电阻R8接地，另一路通过电阻R6接跟随器N3B的正相输入端，光耦N2B的5脚通过电阻R2接地，跟随器N3B的反相输出端与其输入端相连，跟随器N3B的输出端通过电阻R7分别与功率AD采样电路、16位AD采样电路的输入端相连。