[发明专利]混合式太阳能水淡化系统

摘要

混合式太阳能水淡化设备属于太阳能应用技术领域，其特征在于，在现有的盘式太阳能水淡化装置上，增加一个根据最大功率跟踪控制方法控制的光伏发电系统，以控制原有的直流水泵，光伏阵列运行在最大功率点附近，以提高太阳能的利用率。同时还利用太阳能光伏阵列的散热器来加热原水以节约能源。

主权项

1. 混合式太阳能水淡化设备，含有由给水箱、盘式太阳能蒸馏器、储热水箱、直流水泵以及控制阀组成的盘式太阳能水淡化装置，其特点在于，所述设备还有一个光伏阵列电力电子变换器，由背面贴着散热器的光伏阵列、第一DC/DC变换器、蓄电池、第二DC/DC变换器、恒温控制电热器、开关电源及最大功率跟踪控制器组成，其中：所述散热器，设有海水或苦咸水的进水口以及出水口，该出水口与所述给水箱的进水口相通，在所述直流水泵的作用下，所述给水箱内经过所述散热器预热的水经所述第一控制阀门进入所述盘式太阳能蒸馏器，冷凝后的蒸馏水由蒸馏水出水口流出，余水经过所述控制阀进入所述储热水箱备用，再经所述直流水泵作用下进入所述给水箱。所述光伏阵列，在输出端分别接有用于测量输出电压的第一霍尔元件和用于测量电流的第二霍尔元件，分别输出电流信号，该光伏阵列的输出端还并联有一个互相串联的整流二极管(D)和第一储能电容(C1)，所述第一DC/DC变换器，其输入端与所述第一储能电容(C1)并联，输出端并联有第二储能电容(C2)，所述电池，输入端与所述第二储能电容(C2)并联，该蓄电池的第一输出端的所述直流水泵供电，所述第二DC/DC变换器，输入端与所述蓄电池的第二输出端并联，所述恒温控制电热器是直流加热管式的，由所述第二DC/DC变换器供电，所述恒温控制电热器置于所述盘式太阳能蒸馏器内，用热传导方式对所述待淡化的海水或苦咸水加热，并通过热电偶测量加热温度，用一个CPU芯片实现恒温控制，所述开关电源由所述蓄电池的第三输出端供电，该开关电源的输出端向所述最大功率跟踪控制器供电，所述最大功率控制器，由信号调理电路和数字信号处理器DSP串联组成，其中：所述信号调理电路，两个输入端与所述第一霍尔元件、第二霍尔元件的输出端相连，数字信号处理器DSP，设有：调理信号输入端，与所述信号调理电路的对应输出端相连，所述蓄电池充电电流输入端，输入信号由设在所述蓄电池输入端的第三霍尔元件提供，蓄电池充电电流的设定值，由Ir表示，光伏阵列输出电压参考值Vref为变量，占空比扰动步长设定值，用ΔD表示设定值，电压扰动步长，用ΔV表示，该数字信号处理器DSP按如下步骤控制：步骤(1)，计算在第k个周期所述光伏阵列的输出功率Po(k)＝Vo(k)x Io(k)，其中：Vo(k)、Io(k)分别为周期k时所述光伏阵列的输出电压和输出电流；步骤(2)按下式判定所述光伏阵列输出功率的变化趋势：若ΔVo(k)xΔPo(k)>0，表示所述光伏阵列运行在输出电压-输出功率特征曲线之最大功率点的左侧，则所述数字信号处理器DSP使第k+1个周期的光伏阵列输出电压参考值Vref(k+1)按下式增大：Vref(k+1)＝Vref(k)+ΔVref，且ΔVref＝ΔV，若ΔVo(k)xΔPo(k)<0，则相应减小第k+1个周期中Vref(k+1)的值，使Vref(k+1)＝Vref(k)+ΔVref，且ΔVref＝-ΔV，其中：ΔPo(k)＝Po(k)-Po(k-1)ΔVo(k)＝Vo(k)-Vo(k-1)；步骤(3)判定蓄电池充电电流Ib是否超过设定值Ir；若IbIr，则使ΔVref＝ΔVrefx-1；步骤(4)根据所述光伏阵列输出电压参考值Vref的变化调整下一周期k+1时的占空比D(k+1)：若ΔVref＝ΔV，则占空比D(k+1)＝D(k)-ΔD若ΔVref＝-ΔV，则占空比D(k+1)＝D(k)+ΔD步骤(5)所述数字信号处理器DSP按步骤(4)中所述的占空比控制所述第一DC/DC变换器和第二DC/DC变换器的输入控制信号的值。