[实用新型]光伏水泵逆变器

说明书

本实用新型涉及一种潜水泵的变频逆变调速控制装置，特别是涉及一种太阳能光伏水泵逆变器。

太阳电池利用光生伏打效应将太阳能转变成电能。为适应太阳电池输出特性而设计的水泵称为光伏水泵。它与常规潜水泵不同，为了优化电机水泵与太阳电池之间的最佳匹配，并保证光伏水泵长期无人值守的高可靠性能，从电机的电磁参数乃至整体结构都与常规潜水泵有一定区别。以三相交流异步电机驱动的常规潜水泵，可利用通用变频逆变器进行变频调速控制，以达到节能和保护电机水泵的目的。它是将电压和频率固定的市电以交--直--交或交--交的方式变换成电压和频率均随负载变化的交流电，而三相交流异步电机驱动的光伏水泵以太阳电池供电，由于太阳电池输出的是随日照强度变化的直流电，控制这种光伏水泵仅靠变频逆变技术是不够的，必须考虑太阳电池的输出特性。

太阳电池在不同日照强度下的输出特性曲线如图1所示，它是根据U．I乘积最大原理，求出一系列最大功率点，将这些点联成线便是太阳电池的最大功率点曲线。为了保证太阳电池在日照强度作任意变化时，都具有最大输出功率，应该使太阳电池始终工作在最大功率点曲线上。因此，在太阳能光伏水泵系统中必须设计一种具有最大功率点跟踪功能的专用变频逆变控制器。最大功率点跟踪，英文称之为MPPT(MAXIMPOWER POINT TRACK)。

根据太阳电池输出特性和最大功率点曲线性质，最大功率跟踪方式有两种：一是定电压(CVT)跟踪，二是动电压(DVT)跟踪。二种方法比较，CVT控制易实现，成本低，线路可靠性高。DVT跟踪精度高，但控制方案复杂，必须使用高精度电流电压传感器和微处理器，成本高。

中国专利92231841公开了一种太阳能潜水泵适配器，其最大功率跟踪功能放在DC-DC变换环节，以直流斩波的形式实现，再以二只功率MOS管推挽逆变成单相交流电供给单相电机，其不足在于只能驱动单相交流泵，不能驱动三相交流泵，跟踪精度和可靠性较低。且现有技术中均无水泵打干保护电路，因而无法避免水泵无水空转而磨损，并降低了水泵的使用寿命。

本实用新型的目的在于提供一种能够实现光伏水泵与太阳电池的最佳匹配，使光伏水泵随时都能从太阳电池提取最大功率且具有低成本、高可靠性的光伏水泵逆变器；本实用新型的目的还在于使该光伏水泵具有打干保护的功能，以适应其长期无人值守的工作环境。

本实用新型的目的可通过如下技术方案来实现：本实用新型包括壳体1、装在壳体内的开关电源电路2、PWM变频控制电路4、保护控制电路5、电平转换电路6、过热保护电路7、欠压保护电路8、过流短路保护电路10、驱动电路11、主电路12、电流采样电路13、光电隔离电路14及人工开关电路15，本实用新型的要点在于还设有最大功率点跟踪电路3和打干保护电路9。所述的过热保护电路7串接于太阳能电池与开关电源电路2之间；最大功率点跟踪电路3的输入端与太阳能电池和主电路11相连，其输出端则与PWM变频控制电路4相连；PWM变频控制电路4、欠压保护电路8、打干保护电路9、过流短路保护电路10及人工开关电路15的输出端与保护控制电路5的控制端相连；电平转换电路6输入端与保护控制电路5的输出端相连，其输出端与驱动电路11相连；主电路12输入端与驱动电路11输出端相连，其输出端与光伏水泵的电机绕组相连。电流采样电路13的输入端与主电路12相连，其输出端与光电隔离电路14相连，过流短路保护电路10的输入端与光电隔离电路14相连，其输出端与保护控制电路5和驱动电路11相连

所述的最大功率点跟踪电路主要由运算放大器A1、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6及电容C1组成，其输入端通过分压采样电阻R1、R2、R3分别与太阳电池阵列和主电路12相连，其输出端则与PWM变频控制电路4相连。