一种风能独立供电的水泵供水控制系统的制作方法

本发明属于风能利用技术领域，涉及到一种风能独立供电的水泵供水控制系统。

背景技术：

近年来，由于农田尾水是土壤淋溶汇集而成，含有丰富的氮磷，进入环境和水体会造成环境和水体的污染，可将农田尾水氮磷循环利用，充分实现资源的有效利用，减少环境污染。灌溉农业作为一种稳产高产的农业，遍布世界各地，其主要是通过各种农用水利灌溉设施，满足农作物对水分的需要，调节土地温度、湿度和土壤空气、养分，提高土地生产能力。传统的人力、蓄力机泵负载因存在效率低下等缺陷，故而已经基本上为现代内燃驱动、电力驱动机泵负载等取代，但此类现代机泵负载在应用时仍存在诸多缺陷，比如，需要布置长程供电网络，或需要耗费大量汽油、煤油能源等，能耗大，成本高昂。

风能水泵供水系统的应用领域主要有风能灌溉荒漠治理、风能农业节水灌溉、风能渗灌草原牧业、风能城市水景景观、风能村庄生活供水、风能海水淡化等。

风能是取之不尽用之不竭的一种能源，但是风能转换成电能后电压和频率都极不稳定的，导致水泵无法正常工作，很难保证灌溉系统的供电稳定性和持续性，为了使风能在水泵供水系统中为得到充分的利用，现设计一种风能独立供电的水泵供水控制系统，使风能得到更加充分的利用为人民造福。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种风能独立供电的水泵供水控制系统，通过三相风力发电机将风能力转换成频率、电压都不稳定的交流电，并将转换的不稳定的交流电依次经风能水泵变频器中的三相半控整流及滤波单元、BOOST转换单元和三相逆变单元，转换成电压稳定和频率可调的交流电，转换的稳定的交流电供交流水泵使用，解决了风能转换的电能不稳定，且利用率低的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种风能独立供电的水泵供水控制系统，包括三相风力发电机、风能水泵变频器、交流水泵和储水装置；

所述三相风力发电机通过风能水泵变频器与交流水泵连接，所述交流水泵与储水装置连接；

所述三相风力发电机用于将风能转换成电能；

所述风能水泵变频器用于将电压和频率不稳定的交流电转换成电压稳定、频率可调的交流电；

所述交流水泵用于将水源里的水抽出注入储水装置中；

所述储水装置用于储藏水。

进一步地，所述所述风能水泵变频器包括三相半控整流及滤波单元、BOOST转换单元、三相逆变单元和控制系统；

所述三相半控整流及滤波单元的输出端与BOOST转换单元的输入端连接，所述用于将三相风力发电机转换交流电转换成直流电；

所述BOOST转换单元的输出端与三相逆变单元的输入端连接，所述BOOST转换单元用于将输入的直流电压转换成570V的稳定直流电压；

所述三相逆变单元与交流水泵连接，所述三相逆变单元用于将570V的稳定直流电压逆变成380V且频率可调的三相交流电；

所述控制系统分别与三相半控整流及滤波单元、BOOST转换单元和三相逆变单元连接，所述控制系统用于对三相半控整流及滤波单元、BOOST转换单元和三相逆变单元进行控制。

进一步地，所述交流水泵为三相交流水泵。

进一步地，所述储水装置包括蓄水池和田地。

本发明的有益效果：本发明通过三相风力发电机将风力转换成频率、电压都不稳定的交流电；通过风能水泵变频器将三相风力发电机输出的不稳定的交流电转换成电压稳定和频率可调的交流电，并将输出的交流电供交流水泵使用，本系统能够根据风力强度的变化实时调节输出电压和频率，实现对风能的最大功率点跟踪，能够最大程度的利用风能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种风能独立供电的水泵供水控制系统图；

图2为三相半控整流及滤波单元3的原理图；

图3为BOOST转换单元4的原理图；

图4为三相逆变单元5的原理图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-三相风力发电机，2-风能水泵变频器，3-三相半控整流及滤波单元，4-BOOST转换单元，5-三相逆变单元，6-控制系统，7-交流水泵，8-储水装置8。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为一种风能独立供电的水泵供水控制系统，包括三相风力发电机1、风能水泵变频器2、交流水泵7和储水装置8；其中风能水泵变频器2包括三相半控整流及滤波单元3、BOOST转换单元4、三相逆变单元5和控制系统6；

三相风力发电机1与三相半控整流及滤波单元3的输入端连接，三相半控整流及滤波单元3的输出端与BOOST转换单元4的输入端连接，BOOST转换单元4的输出端与三相逆变单元5的输入端连接，三相逆变单元5的输出端与交流水泵7的三相电相连接，交流水泵7与储水装置8连接，控制系统6分别与三相半控整流及滤波单元3、BOOST转换单元4和三相逆变单元5连接。

三相风力发电机1用于将不同风力大小转换成相应的电能；

风能水泵变频器2是风能水泵系统中的重要组成部分，风能水泵变频器2将三相风力发动机1输出的频率和电压均不稳定的交流电转换为电压稳定且频率可调的交流电，转换的交流电能驱动交流水泵7工作。

交流水泵7用于将水源里的水抽出注入储水装置8中；

所述储水装置7为蓄水池或田地，用于储藏水水源。

如图2所示，三相半控整流及滤波单元3用于将三相风力发电机1转换的电压不稳定、频率不稳定的电压转换成小于等于400V的直流电。

如图3所示，BOOST转换单元4用于将小于等于400V的直流电转换成570V的直流电。

如图4所示，三相逆变单元5用于将570V的直流电逆变成380V且频率可调的交流电。

当风力较大时，经三相风力发电机1转换成的交流电压大于283V，此时控制系统6调节三相半控整流及滤波单元3的导通角，使三相半控整流及滤波单元3将输入的大于283V的交流电压转换成400V的稳定直流电压；当风力较小时，经三相风力发电机1转换成的交流电压小于283V,此时控制系统6调节三相半控整流及滤波单元3的导通角为100％，使三相半控整流及滤波单元3变换成三相全波整流，保证三相半控整流及滤波单元3将输入的小于283V的交流电以最大的直流电压输出；三相半控整流及滤波单元3输出的电压输入至BOOST转换单元4中，控制系统6通过对BOOST转换单元4中IGBT模块的占空比进行调节，使BOOST转换单元4输出的电压稳定为570V。

570V的稳定电压经三相逆变单元5逆变成380V且频率可调的三相交流电，经三相逆变单元5逆变成380V频率可调的三相交流电供交流水泵7工作，交流水泵7工作将水源里的水抽出注入储水装置8中，以满足用户对水的需求。

在此过程中，三相半控整流及滤波单元3能够对不同风力状况下转换的电能进行处理，以满足BOOST转换单元4的供电需求，因此风能水泵变频器2中的三相半控整流及滤波单元3和BOOST转换单元4具有MPPT功能，可以宽范围的实现对风力发电最大功率的实时跟踪。

本发明通过三相风力发电机将风力转换成频率、电压都不稳定的交流电；通过风能水泵变频器将三相风力发电机输出的不稳定的交流电转换成电压稳定和频率可调的交流电，并将输出的交流电供交流水泵使用，本系统能够根据风力强度的变化实时调节输出电压和频率，能够最大程度的利用风能。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。