一種太陽能噴灌機取水加壓控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能噴灌機取水加壓控制系統(tǒng)，包括太陽能光伏發(fā)電模塊、直流無刷電機控制電路、水源恒水位自動補水控制電路，所述太陽能光伏發(fā)電模塊分別向直流無刷電機控制電路、水源恒水位自動補水控制電路提供電源，所述直流無刷電機控制電路控制水泵的電源。該控制系統(tǒng)采用清潔太陽能供電，采用無線控制技術，操作方便，不僅實現(xiàn)機組的遠程啟?？刂埔?，而且可實現(xiàn)系統(tǒng)故障狀態(tài)單元的遠程傳輸指示與報警，選用高性能的無刷直流電機對自吸泵進行驅動，系統(tǒng)可靠性強、能耗損失小、且水泵啟動操作方便省事，可方便的實現(xiàn)自動化灌溉，有效提升噴灌機組的普遍適用性與靈活性，適用于農(nóng)場、牧場、農(nóng)作物，經(jīng)濟作物、牧草的灌溉要求。
【專利說明】一種太陽能噴灌機取水加壓控制系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種噴灌機取水加壓控制系統(tǒng)，特別是一種太陽能噴灌機直流無刷機泵加壓系統(tǒng)控制電路。

【背景技術】
[0002]制約灌溉面積進一步擴大有兩個重要因素，一是水資源的制約；二是灌溉區(qū)域缺少電力供應。但這些地區(qū)有著豐富的太陽能資源，利用這些豐富的太陽能自然資源，將光伏技術與現(xiàn)代先進的灌溉技術相結合，利用有限水資源發(fā)展光伏灌溉技術，促進糧食增產(chǎn)和生態(tài)的改善，是我國經(jīng)濟、社會、生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的一條重要路徑。噴灌作為節(jié)水灌溉措施之一，在農(nóng)業(yè)灌溉中發(fā)揮著重要的作用。目前常見的行噴式噴灌機組主要包括平移式噴灌機和時針式噴灌機。對于傳統(tǒng)的采用水渦輪驅動、電力驅動和柴油機驅動的行噴式噴灌機，因運行成本較高且能源耗費大，不利于農(nóng)業(yè)節(jié)能減耗的實施。
[0003]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了在缺少電力供應的地區(qū)使用移動式噴灌機，且實現(xiàn)自動控制的目標，提升噴灌機組的適用性與靈活性，設計出一套能夠滿足渠喂式噴灌機組運行要求的直流無刷機泵加壓系統(tǒng)控制電路，使機組不僅適用于大、中、小型農(nóng)場、牧場、農(nóng)作物，經(jīng)濟作物、牧草的灌溉要求，亦可與施肥裝置結合用于作物的保養(yǎng)、施肥等。
[0005]本發(fā)明提出如下解決現(xiàn)有問題的方案:
一種太陽能噴灌機取水加壓控制系統(tǒng)，包括太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、直流無刷水泵加壓控制電路和水源恒水位自動補水控制電路，后兩者分別由主回路和控制回路構成，所述太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏組件、太陽能控制器、蓄電池及開關組成；所述直流無刷水泵加壓控制電路主回路由斷路器、直流繼電器常閉觸點、熱繼電器、直流無刷電機控制器和自吸泵組成，直流無刷電機控制的直流輸入端與主直流母線連接，交流輸出端與自吸泵三相輸入端連接，控制回路由斷路器、按鈕開關，切換開關、輔助繼電器、指示燈及無線控制開關組成；所述水源恒水位自動補水控制電路主回路由斷路器、直流繼電器觸點及電磁閥組成，控制回路由降壓模塊、按鈕開關、切換開關、輔助繼電器、水位控制器、指示燈及無線控制開關等組成，降壓模塊兩端分別與主直流母線與水位控制回路電源端連接。
[0006]所述的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能光伏組件、蓄電池組、太陽能充放電管理器組成。
[0007]所述的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)采用基于太陽光機械跟蹤的MPPT控制及基于光伏電池板固定安裝的MPPT控制。
[0008]所述的直流無刷水泵加壓控制電路的主回路包括無刷直流電機控制器、熱繼電器FR、斷路器QF1、繼電器KM1輔助常閉觸點及電機組成，無刷直流電機控制器連接于熱繼電器與繼電器KM1輔助常閉觸點之間，斷路器QF1連接于主回路最前端；控制回路包括斷路器QF2、切換開關1QC、主繼電器KMl、主繼電器KM1常開自鎖觸點、繼電器KM2、繼電器KM2輔助觸點、緊停開關SB1、開關按鈕SB2?SB3、無線控制開關WL1?WL2、熱繼電器FR觸點開關及指示燈HL1?HL2組成，切換開關IQC連接于手動/無線啟停開關與緊停開關SB1之間，主繼電器KMl線圈連接于手動/無線啟停開關與熱繼電器FR觸點之間，緊停開關SB1左側連接于斷路器QF2,右側與切換開關IQC相連接，指示燈HL1?HL2分別接于主直流母線負極端和斷路器QF2正極輸出端，其中指示燈HL2串入主繼電器KM1的輔助常開觸點。
[0009]所述的直流無刷水泵加壓控制電路的主回路水泵采用50ZX型自吸泵。
[0010]所述的直流無刷電機控制電路，主控芯片采用TMS320F2812型數(shù)字信號處理器，控制主電路由主控芯片、霍爾位置傳感器、霍爾電流傳感器、光電編碼器、光耦合器、逆變器、電機組成；采用三級結構，第一級為智能太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，采用離網(wǎng)式獨立結構；第二級為IPM智能功率驅動電路，采用高性能IGBT開關模塊；第三極水泵加壓系統(tǒng)。
[0011 ] 所述的直流無刷電機控制主電路包括充電、制動控制電路、SVPWM調(diào)制直流電壓電流檢測電路、PWM矢量調(diào)制驅動電路、信號保護檢測電路、電流檢測電路、位置檢測電路、速度檢測電路、電位調(diào)速及轉速顯示等部分組成功。
[0012]所述的水源恒水位自動補水控制電路主回路由斷路器QF3、繼電器KM3輔助常閉觸點、繼電器KM4輔助常開觸點及直流電磁閥YV組成，直流電磁閥YV分別經(jīng)繼電器KM3?KM4輔助常閉常開觸點連接與主直流母線正負極相連；控制回路由斷路器QF4、Buck降壓模塊HG10-48S12、切換開關2QC、緊停按鈕SB4、開關按鈕SB2?SB3、無線控制開關WL1?WL2、水位感應控制電路及指示燈HL1?HL2組成；水位感應控制電路由電阻Rl?R3、三極管Vl?V2、二極管V3、繼電器KM3主線圈及水位觸點AO?A2等組成，三極管Vl接于電阻Rl?2之間，Buck降壓模塊HG10-48S12左側與斷路器QF4連接、右側與切換開關2QC連接。
[0013]采用Buck降壓模塊HG10-48S12將系統(tǒng)48V電壓變換為12V安全控制電壓。
[0014]所述太陽光機械跟蹤的MPPT控制包括太陽能光伏電池、光敏傳感器、數(shù)據(jù)處理與控制器、直流電動機與驅動電路及水平和俯仰機械傳動機構五部分。由光敏傳感器采集太陽與光伏電池板之間水平和垂直方向的位置偏差信號和光強信號，并反饋給數(shù)據(jù)處理及控制器，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和放大，根據(jù)太陽光照規(guī)律判斷出下一步光伏電池板的移動角度，并向電機驅動電路發(fā)出相應的控制命令，隨后再觸發(fā)相關的繼電開關，使電動機帶動機械傳動機構，以緩慢的速度把光伏電池板朝向角度移動到準確的理想定位上去，從而實現(xiàn)跟蹤太陽光照的目的。
[0015]所述光伏電池板固定安裝的MPPT控制采用一種修正變步長電導增量法算法，其中變換器的占空比的迭代步長可自動改變。
[0016]所述直流無刷水泵加壓控制電路，其主回路水泵采用50ZX型自吸泵，水泵不再采用常規(guī)的三相異步電動機驅動，而是采用一款直流無刷電機直連驅動，水泵運行采用轉速調(diào)節(jié)與閉閥調(diào)節(jié)聯(lián)合調(diào)壓方式。
采用上述技術方案，本發(fā)明的技術優(yōu)點是:
1.從取水到加壓整套控制電路上，不僅能夠實現(xiàn)取水和壓水的手動控制，而且在完善機組繼電保護措施之上，設計考慮采用無線控制技術，控制電路操作方便，不僅實現(xiàn)機組的遠程啟、?？刂埔?，而且可實現(xiàn)系統(tǒng)故障狀態(tài)單元的的遠程傳輸指示與報警，操作安全可靠，自動化控制程度高、操作簡單，易于實現(xiàn)無人值守操作，減少人力投入。
[0017]2.根據(jù)渠喂式噴灌機組的工作方式，必須使得水泵置于機組桁架之上，保證機組移動持續(xù)吸水要求，考慮常見水泵型式，為改善機組勞動條件，優(yōu)先選用具有較強自吸能力的自吸式離心泵，水泵啟停操作，無需每次借助手動真空機等工具形成離心泵的充水啟動條件，方便省事，可方便的實現(xiàn)自動化灌溉，節(jié)省勞動力。
[0018]3.選用無刷直流電機對水泵進行驅動，其控制上采用SVPWM空間矢量控制策略，相對于三相異步電動機、有刷直流電機而言，系統(tǒng)結構簡單，工作可靠、重量輕且系統(tǒng)調(diào)速平穩(wěn)動態(tài)響應較快。
[0019]4.系統(tǒng)采用基于采用太陽光機械跟蹤的MPPT控制及基于光伏電池板固定安裝的MPPT控制技術，在太陽能控制算法采用修正步長的電導量增納算法策略和追日技術，不僅保持光伏組件始終工作在最大功率點處，而且可對太陽光線進行二維追蹤，保持太陽能光伏組件采光面始終與太陽光線垂直，提高太陽能板轉換效率，有效的解決了光伏發(fā)電效率低的問題。
[0020]5.水泵采用直連式無刷直流電機驅動，且采用太陽能作為動力來源，系統(tǒng)結構簡單、可靠性強、能耗損失小，節(jié)能特點明顯，較傳統(tǒng)水渦輪驅動機組節(jié)能最高可達25%，有效改善了傳統(tǒng)機組高能耗狀況，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)能減耗的目標，且有效提升噴灌機組的普遍適用性與靈活性，無需市電供給和布埋電線，能適應野外及無電力到達地區(qū)的推廣使用，使噴灌機組不僅適用于大、中、小型農(nóng)場、牧場、農(nóng)作物，經(jīng)濟作物、牧草的灌溉要求，亦可與施肥裝置結合用于作物的保養(yǎng)、施肥等。
[0021]太陽能灌溉系統(tǒng)具有無需市電供給和布埋電纜、節(jié)約勞動力、設備使用壽命長、節(jié)約能源、綠色環(huán)保、投資回收期短等諸多優(yōu)點。由于自控技術與光伏產(chǎn)業(yè)已經(jīng)基本成熟，將太陽能驅動光伏水泵應用于移動式噴灌機組并開發(fā)相應的控制系統(tǒng)，對促進移動式噴灌機的發(fā)展具有重要意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是獨立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)示意圖。
[0023]圖2是噴灌機直流無刷水泵加壓控制電路。
[0024]圖3是水源恒水位自動補水控制電路。
[0025]圖4是PMSM電機控制主拓撲電路。
[0026]圖5是基于DSP2812的水泵電機控制基本原理圖。
[0027]圖6所示為機械跟蹤控制系統(tǒng)結構圖。
[0028]圖7是修正變步長電導增量法的流程圖。

【具體實施方式】
[0029]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明的太陽能噴灌機取水加壓控制系統(tǒng)，包括太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、直流無刷水泵加壓控制電路和水源恒水位自動補水控制電路，后兩者分別由主回路和控制回路構成，所述太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏組件、太陽能控制器、蓄電池及開關組成；所述直流無刷水泵加壓控制電路主回路由斷路器、直流繼電器常閉觸點、熱繼電器、直流無刷電機控制器和自吸泵組成，直流無刷電機控制的直流輸入端與主直流母線連接，交流輸出端與自吸泵三相輸入端連接，控制回路由斷路器、按鈕開關，切換開關、輔助繼電器、指示燈及無線控制開關組成；所述水源恒水位自動補水控制電路主回路由斷路器、直流繼電器觸點及電磁閥組成，控制回路由降壓模塊、按鈕開關、切換開關、輔助繼電器、水位控制器、指示燈及無線控制開關等組成，降壓模塊兩端分別與主直流母線與水位控制回路電源端連接。
[0031]所述的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能光伏組件、蓄電池組、太陽能充放電管理器組成。
[0032]所述的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)采用基于太陽光機械跟蹤的MPPT控制及基于光伏電池板固定安裝的MPPT控制。
[0033]圖2給出了本發(fā)明噴灌機直流無刷水泵加壓控制電路，直流無刷水泵加壓控制電路的主回路包括無刷直流電機控制器、熱繼電器FR、斷路器QF1、繼電器KM1輔助常閉觸點及電機組成，無刷直流電機控制器連接于熱繼電器與繼電器KM1輔助常閉觸點之間，斷路器QF1連接于主回路最前端；控制回路包括斷路器QF2、切換開關1QC、主繼電器KM1、主繼電器KM1常開自鎖觸點、繼電器KM2、繼電器KM2輔助觸點、緊停開關SB1、開關按鈕SB2?SB3、無線控制開關WL1?WL2、熱繼電器FR觸點開關及指示燈HL1?HL2組成，切換開關IQC連接于手動/無線啟停開關與緊停開關SB1之間，主繼電器KMl線圈連接于手動/無線啟停開關與熱繼電器FR觸點之間，緊停開關SB1左側連接于斷路器QF2,右側與切換開關IQC相連接，指示燈HL1?HL2分別接于主直流母線負極端和斷路器QF2正極輸出端，其中指示燈HL2串入主繼電器KM1的輔助常開觸點。
[0034]所述的直流無刷水泵加壓控制電路的主回路水泵采用50ZX型自吸泵。
[0035]圖5是基于DSP2812的水泵電機控制基本原理圖，直流無刷電機控制電路，主控芯片采用TMS320F2812型數(shù)字信號處理器，控制主電路由主控芯片、霍爾位置傳感器、霍爾電流傳感器、光電編碼器、光耦合器、逆變器、電機組成；采用三級結構，第一級為智能太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，采用離網(wǎng)式獨立結構；第二級為IPM智能功率驅動電路，采用高性能IGBT開關模塊；第三極水泵加壓系統(tǒng)。
[0036]圖4是PMSM電機控制主拓撲電路，直流無刷電機控制主電路包括充電、制動控制電路、SVPWM調(diào)制直流電壓電流檢測電路、PWM矢量調(diào)制驅動電路、信號保護檢測電路、電流檢測電路、位置檢測電路、速度檢測電路、電位調(diào)速及轉速顯示等部分組成功。
[0037]圖3是水源恒水位自動補水控制電路，主回路由斷路器QF3、繼電器KM3輔助常閉觸點、繼電器KM4輔助常開觸點及直流電磁閥YV組成，直流電磁閥YV分別經(jīng)繼電器KM3?KM4輔助常閉常開觸點連接與主直流母線正負極相連；控制回路由斷路器QF4、Buck降壓模塊HG10-48S12、切換開關2QC、緊停按鈕SB4、開關按鈕SB2?SB3、無線控制開關WL1?WL2、水位感應控制電路及指示燈HL1?HL2組成；水位感應控制電路由電阻Rl?R3、三極管Vl?V2、二極管V3、繼電器KM3主線圈及水位觸點AO?A2等組成，三極管Vl接于電阻Rl?2之間，Buck降壓模塊HG10-48S12左側與斷路器QF4連接、右側與切換開關2QC連接。
[0038]采用Buck降壓模塊HG10-48S12將系統(tǒng)48V電壓變換為12V安全控制電壓。
[0039]所述太陽光機械跟蹤的MPPT控制包括太陽能光伏電池、光敏傳感器、數(shù)據(jù)處理與控制器、直流電動機與驅動電路及水平和俯仰機械傳動機構五部分。由光敏傳感器采集太陽與光伏電池板之間水平和垂直方向的位置偏差信號和光強信號，并反饋給數(shù)據(jù)處理及控制器，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和放大，根據(jù)太陽光照規(guī)律判斷出下一步光伏電池板的移動角度，并向電機驅動電路發(fā)出相應的控制命令，隨后再觸發(fā)相關的繼電開關，使電動機帶動機械傳動機構，以緩慢的速度把光伏電池板朝向角度移動到準確的理想定位上去，從而實現(xiàn)跟蹤太陽光照的目的。
[0040]所述光伏電池板固定安裝的MPPT控制采用一種修正變步長電導增量法算法，其中變換器的占空比的迭代步長可自動改變。
[0041]如圖1所示，本發(fā)明實施例提供了一種太陽能噴灌機直流無刷機泵加壓系統(tǒng)控制電路，利用光伏效應，將太陽輻射能直接轉換成電能，通過太陽能充放電管理器對產(chǎn)生的直流進行控制管理，防止蓄電池過充和過放，并且隨時向負載供電。當太陽能光照充足或光照不充足但蓄電池供電正常時，開關Kl閉合而K2斷開，提供的直流電經(jīng)直流無刷電機控制器轉換，輸出三相交流電源供直流無刷自吸泵使用，其轉速的控制通過電位器的調(diào)節(jié)使占空比發(fā)生變換，達到轉速調(diào)節(jié)的目的，其實時轉速可通過轉速表進行動態(tài)顯示。當太陽能光照不足且蓄電池供電故障或不足時，開關Kl斷開而K2閉合，臨時由應急電源供電，應急電源可包括柴油發(fā)電機、市電等。
[0042]系統(tǒng)工作時，應首先保證蓄水池或吸水溝不發(fā)生“空池”、“溢水”現(xiàn)象且水位保持恒定，如圖3所示為一款簡單恒水位控制電路，為防止觸電事故，控制電路采用HG10-48S12模塊將系統(tǒng)電壓縮小至12V作為其工作電源。噴灌機組工作前，合上主回路斷路器Q。F3、控制回路斷路器QF4,電源指示燈HL3亮，說明電源供電正常。當自動轉換開關2QC切換到無線控制模式時，因直流接觸器KM5線圈得電吸合，線圈KM5輔助常開觸點閉合，輔助常閉觸點斷開，對兩種操作模式進行互鎖。此時按下無線控制開關WL4，直流接觸器KM4線圈得電吸合且KM4輔助常開觸點閉合自鎖，接通水位控制回路的同時并接通裝設在蓄水池進水口上的電磁閥YV，蓄水池開始蓄水。當水位上升至Al探頭以上時，因繼電器KM3的輔助常開接點KM3處于斷開狀態(tài)，且水位在AO — Al點之間時KM3仍處于斷電失磁狀態(tài)，蓄水池始終保持畜水。
[0043]當水位上升到AO點時，AO、A2探頭經(jīng)水導電接通，Vl與V2管飽和導通，繼電器KM3線圈得電勵磁，KM3線圈KM3輔助常閉觸點斷開、KM3輔助常開觸點閉合，電磁閥線圈失電閥體關閉，蓄水停止。當蓄水池水位下降到AO與Al探頭之間時，此時繼電器KM3常開接點已閉合，A1、A2探頭經(jīng)水導體接通，三極管Vl因基極偏流作用，繼電器KM3仍處于吸合狀態(tài)。只有當水位下降到Al以下時，Al — A2兩端斷開，使三極管V1、V2管截止，KM3線圈失電釋放，KM3輔助常開觸點斷開、輔助常閉觸點閉合，電磁閥重新打開蓄水。通過上述自動補水電路的反復控制，使水位始終維持在波動控制范圍之內(nèi)，滿足噴灌機加壓水泵吸水要求。
[0044]系統(tǒng)欲停止時，按下停止點動無線開關WL3,接觸器KM4線圈斷電釋放，KM4輔助常開觸點恢復常開，切斷主回路控制電源，電磁閥關閉停止工作。當自動轉換開關IQC切換到手動模式時，KM5常開常閉觸點互鎖，此時SB6、SB5按鈕開關分別代替無線點動開關WL4及WL3執(zhí)行啟停操作。若需緊急停止系統(tǒng)工作時，則可按下緊停按鈕SB4實現(xiàn)。
[0045]如圖2所示，在吸水渠蓄水正常后，可打開水泵，水泵啟動前，合上主回路斷路器QF1、控制回路斷路器QF2，電源指示燈HLl亮，說明電源供電正常。當自動轉換開關IQC切換到無線控制模式時，因直流接觸器KM2線圈得電吸合，線圈KM2輔助常開觸點閉合，輔助常閉觸點斷開，對兩種操作模式進行互鎖。此時按下無線控制開關WL2，直流接觸器KM1線圈得電吸合且KM1輔助常開觸點閉合自鎖，接通水泵。水泵停止時，按下停止點動無線開關WL1，接觸器KM1線圈斷電釋放，KM1輔助常開觸點恢復常開，切斷主回路控制電源，水泵斷電停止工作。當自動轉換開關2QC切換到手動模式時，KM2常開常閉觸點互鎖，此時SB3、SB2按鈕開關分別代替無線點動開關WL2及WL1執(zhí)行啟停操作。若需緊急停止系統(tǒng)工作時，則可按下緊停按鈕SB4實現(xiàn)。若水泵在工作工程中，熱繼電器發(fā)生FR跳閘，切斷控制回路，接觸器KM1線圈斷電釋放，KM1輔助常開觸點恢復常開，同樣切斷水泵電源，以達到一定的保護作用。
[0046]如圖4所示為正弦波永磁同步電機驅動水泵控制主電路拓撲結構三級電路:第一級為智能太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，采用離網(wǎng)式獨立結構，具有基于降壓斬波電路(BuckChopper)的MPPT特點；第二級為IPM智能功率驅動電路，采用高性能IGBT模塊；第三極無刷直流水泵驅動系統(tǒng)。隨著數(shù)字信號處理器的快速發(fā)展，第一級實現(xiàn)整個系統(tǒng)的充放電及智能追日過程的全自動化控制，第二、三級采用基于DSP為核心的實時數(shù)字控制系統(tǒng)，通過電位器設置轉速，啟動電機后，利用轉速及交直流信號檢測電路實時采集功率驅動管及無刷電機工作信號，經(jīng)核心控制芯片分析處理由PWM驅動電路發(fā)出6路導通開關信號，實現(xiàn)對無刷直流電機的空間矢量控制，并借助顯示電路對當前轉速實時顯示，方便對水泵輸出特性進行設定。為完善系統(tǒng)安全機制，設有一定的保護信號檢測。
[0047]值得注意的是水泵在啟動前，太陽能控制器通過充電電阻R7向電容Cl和C2充電，以防止充電電流過大。當Cl和C2上的電壓達到額定電壓時，繼電器J吸合，將R7短路，防止R7消耗電能。電壓霍爾傳感器和三個(兩個亦可)電流霍爾傳感器分別用來檢測直流母線電壓以及三相電流，作為控制器控制基本輸入信號。功率開關K4用于電機制動時泄放能量，當電機制動時，機械能轉換為電能向直流母線回饋，使得直流母線上的電容電壓抬升。為了防止直流母線電壓過高導致器件故障，需要控制K4導通，將部分能量通過R6制動電阻泄放。
[0048]如圖6所示為機械跟蹤控制系統(tǒng)結構圖，由光敏傳感器采集太陽與光伏電池板之間水平和垂直方向的位置偏差信號和光強信號，并反饋給數(shù)據(jù)處理及控制器，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和放大，根據(jù)太陽光照規(guī)律判斷出下一步光伏電池板的移動角度，并向電機驅動電路發(fā)出相應的控制命令，隨后再觸發(fā)相關的繼電開關，使電動機帶動機械傳動機構，以緩慢的速度把光伏電池板朝向角度移動到準確的理想定位上去，從而實現(xiàn)跟蹤太陽光照的目的。
[0049]如圖7所示為修正變步長電導增量法的流程圖，通過不斷的檢測當前光伏陣列工作電壓和工作電流i/(k)、/(k)，計算出當前的功率產(chǎn)⑵及電壓電流功率三者的變化量，進而確定出修正步長，并按圖示流程分別對?υ、?Ι/?υ與-1/U、R d/的大小情況進項判斷，根據(jù)判斷結果及時對下一刻電壓電流量進行修正，且修正值step隨著abs(d/Vd仍的大小變化而變化，其當前功率越接近最大功率時修正步長越小，從而保證光伏電池始終工作在最大功率點或最大功率點處，提高光伏電池轉換效率。
[0050]最后應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍中。
【權利要求】
1.一種太陽能噴灌機取水加壓控制系統(tǒng)，其特征在于:包括太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、直流無刷水泵加壓控制電路和水源恒水位自動補水控制電路，后兩者分別由主回路和控制回路構成，所述太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏組件、太陽能控制器、蓄電池及開關組成；所述直流無刷水泵加壓控制電路主回路由斷路器、直流繼電器常閉觸點、熱繼電器、直流無刷電機控制器和自吸泵組成，直流無刷電機控制的直流輸入端與主直流母線連接，交流輸出端與自吸泵三相輸入端連接，控制回路由斷路器、按鈕開關，切換開關、輔助繼電器、指示燈及無線控制開關組成；所述水源恒水位自動補水控制電路主回路由斷路器、直流繼電器觸點及電磁閥組成，控制回路由降壓模塊、按鈕開關、切換開關、輔助繼電器、水位控制器、指示燈及無線控制開關等組成，降壓模塊兩端分別與主直流母線與水位控制回路電源端連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的太陽能噴灌機取水加壓控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能光伏組件、蓄電池組、太陽能充放電管理器組成。
3.根據(jù)權利要求2所述的太陽能噴灌機取水加壓控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)采用基于太陽光機械跟蹤的MPPT控制及基于光伏電池板固定安裝的MPPT控制。
4.根據(jù)權利要求1所述的太陽能噴灌機取水加壓控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的直流無刷水泵加壓控制電路的主回路包括無刷直流電機控制器、熱繼電器FR、斷路器QF1、繼電器KM1輔助常閉觸點及電機組成，無刷直流電機控制器連接于熱繼電器與繼電器KM1輔助常閉觸點之間，斷路器QF1連接于主回路最前端；控制回路包括斷路器QF2、切換開關1QC、主繼電器KM1、主繼電器KM1常開自鎖觸點、繼電器KM2、繼電器KM2輔助觸點、緊停開關SB1、開關按鈕SB2?SB3、無線控制開關WL1?WL2、熱繼電器FR觸點開關及指示燈HL1?HL2組成，切換開關IQC連接于手動/無線啟停開關與緊停開關SB1之間，主繼電器KMl線圈連接于手動/無線啟停開關與熱繼電器FR觸點之間，緊停開關SB1左側連接于斷路器QF2,右側與切換開關IQC相連接，指示燈HL1?HL2分別接于主直流母線負極端和斷路器QF2正極輸出端，其中指示燈HL2串入主繼電器KM1的輔助常開觸點。
5.根據(jù)權利要求1所述的太陽能噴灌機取水加壓控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的直流無刷水泵加壓控制電路的主回路水泵采用50ZX型自吸泵。
6.根據(jù)權利要求1或4所述的太陽能噴灌機取水加壓控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的直流無刷電機控制電路，主控芯片采用TMS320F2812型數(shù)字信號處理器，控制主電路由主控芯片、霍爾位置傳感器、霍爾電流傳感器、光電編碼器、光耦合器、逆變器、電機組成；采用三級結構，第一級為智能太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，采用離網(wǎng)式獨立結構；第二級為IPM智能功率驅動電路，采用高性能IGBT開關模塊；第三極水泵加壓系統(tǒng)。
7.根據(jù)權利要求1或4所述的太陽能噴灌機取水加壓控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的直流無刷電機控制主電路包括充電、制動控制電路、SVPWM調(diào)制直流電壓電流檢測電路、PWM矢量調(diào)制驅動電路、信號保護檢測電路、電流檢測電路、位置檢測電路、速度檢測電路、電位調(diào)速及轉速顯示等部分組成功。
8.根據(jù)權利要求1所述的太陽能噴灌機取水加壓控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的水源恒水位自動補水控制電路主回路由斷路器QF3、繼電器KM3輔助常閉觸點、繼電器KM4輔助常開觸點及直流電磁閥YV組成，直流電磁閥YV分別經(jīng)繼電器KM3?KM4輔助常閉常開觸點連接與主直流母線正負極相連；控制回路由斷路器QF4、Buck降壓模塊HG10-48S12、切換開關2QC、緊停按鈕SB4、開關按鈕SB2?SB3、無線控制開關WL1?WL2、水位感應控制電路及指示燈HL1?HL2組成；水位感應控制電路由電阻Rl?R3、三極管Vl?V2、二極管V3、繼電器KM3主線圈及水位觸點AO?A2等組成，三極管Vl接于電阻Rl?2之間，Buck降壓模塊HG10-48S12左側與斷路器QF4連接、右側與切換開關2QC連接。
9.根據(jù)權利要求8所述的水源恒水位自動補水控制電路，其特征在于:采用Buck降壓模塊HG10-48S12將系統(tǒng)48V電壓變換為12V安全控制電壓。
【文檔編號】A01G25/16GK104381098SQ201410731925
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月6日 優(yōu)先權日:2014年12月6日
【發(fā)明者】朱德蘭, 王昌偉, 吳普特, 張 林, 朱金福, 王斌 申請人:西北農(nóng)林科技大學