收发器305并传输给所述控制器3，所述控制器3依据接收到的指令控制所述电机4的启停，实现远程操控。
[0036]所述控制器3为MSP430单片机。
[0037]本实用新型的工作方法:各层上的光伏水泵系统形成分布式的网络，且各系统的工作状态互不影响，系统正常工作时，当太阳光照射到由多块太阳能电池板组合成的所述光伏板I时，所述光伏板I将太阳能转换成电能，即输出直流电压，从所述光伏板I输出的直流电压经所述
[0038]变频逆变器2的变频电路升压后再经逆变电路变换成交流电压输出，输出的交流电压驱动所述电机4在相应的转速下运转，此时与电机轴相连的所述水泵5在相同的转速下运行，将一定流量的水抽到上一层的所述蓄水池6中，将电能储存为水的势能，实现分层提水蓄能，当该层的农作物需水时直接将上层所述蓄水池6中的水，通过自流的方式用于农作物灌溉。
[0039]本实用新型中相邻的两层所述光伏水泵系统和所述蓄水池6之间的海拔高度差是一样的，即所述水泵5抽水时各层之间的扬程大小一致，受水泵性能参数的影响，仅当太阳光照达到一定的强度时，即水泵的实际扬水高度高于扬水阈值时，所述水泵5才能在相邻两层之间提水，系统才能正常工作。
[0040]所述控制器3是以超低功耗，高性能的MSP430单片机为处理器，所述输出功率计算模块301通过实时采样光伏阵列的输出电压电流，并将模拟量的电压电流经过12位A/D转换成数字量输入所述MSP430单片机，所述MSP430单片机通过最大功率点跟踪(MPPT)模块来判别该实时功率是否为最大功率点，并对所述光伏板I输出的最大功率点进行跟踪，使系统工作在所述光伏板I的最大功率点处，与此同时随着输出功率的变化，所述调速模块303通过改变逆变电路的输出电压对电机的进行调速，使所述水泵5工作在相应的工况下，直至所述水泵5在当前光照下能输出最大的流量。所述水位检测模块304通过所述液位传感器7实时检测所述蓄水池6中水的高度，并将水位反馈给所述MSP430单片机，所述MSP430单片机通过串口将水位信号传输给所述无线信号收发器305，再由所述无线信号收发器305传输到所述远程控制终端9。
[0041]由于所述光伏板I的输出功率是由负载的状态决定的，为了充分利用太阳光照使所述光伏板I工作在其最大功率点处，应实时跟踪所述光伏板I的最大功率并调节负载的工作状态，使所述光伏板I的输出功率即为当前光照下的最大功率。最大功率点跟踪(MPPT)的原理如图3示，通过所述MSP430单片机的A/D模块对电池板的输出电压(U。)、电流(I。)进行实时采样，并计算出输出功率(P。)，然后对输出电压施加扰动Λ U，比较扰动前后的功率变化，不断的调节电机水泵的工作状态直至所述光伏板I的输出功率稳定在最大功率点处，使得所述光伏板I输出最大功率。
[0042]每层的所述光伏水泵系统通过所述液位传感器7检测所述蓄水池6中的水位，并将水位信号通过所述无线信号收发器305发送至汇聚节点，即所述协调器8，最终将信号传输到所述远程控制终端9，进行数据处理并发出相应的指令，并通过所述无线信号收发器305发送至相互独立的所述光伏水泵系统，实现无线检测蓄水池水位并远程操控各分布式光伏水泵系统的运行状态。
[0043]其中无线通讯流程如图4所示，当所述液位传感器7检测到所述蓄水池6中的水位信号时，MSP430单片机程序调用无线通讯模块，对硬件进行初始化，寻找并连接匹配的接收装置，建立网络，网络建立成功之后，所述MSP430单片机将解码后的水位信号通过所述无线信号收发器305传输给所述协调器8，所述协调器8通信接口传输给所述远程控制终端9，所述远程控制终端9对信号进行分析，并给出相应的操作指令，由通信接口传递至所述MSP430单片机无线信号接收模块。
[0044]本实用新型适用于丘陵山区的农业灌溉，将底层的水逐级地往上层调，来满足农业灌溉的需求，且一座丘陵各层上的光伏水泵系统形成一个分布式的传感器网络，并由一个远程终端进行控制，免现场看守，省时省力。该系统所需的光伏板占地面积小，可以就地安装，就地使用，就地消化电能，不仅能充分并有效地利用太阳光照对丘陵山区进行农业灌溉，而且解决了电能储存的问题克服了采用集中式一次提水技术构成的农业灌溉系统存在的占地面积大、能耗和成本高等问题，实现了节能灌溉。
[0045]所述实施例为本实用新型的优选的实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏系统，其特征在于，包括若干组分层安装在不同海拔上的光伏水泵系统和蓄水池￠)，每层所述蓄水池(6)通过水泵(5)及输水管连接，每层所述光伏水泵系统用于给上一层所述蓄水池(6)提水； 所述光伏水泵系统包括光伏板(I)、与所述光伏板(I)连接的变频逆变器(2)，所述变频逆变器(2)通过变频逆变电路(201)依次与电机(4)、所述水泵(5)和所述蓄水池(6)连接; 所述光伏板(I)将采集的太阳光能转换成电能，所述变频逆变器(2)将所述光伏板(I)输出的直流电压变换成交流电压以驱动电机(4)工作，所述电机(4)带动水泵(5)将低水位的水抽到上层所述蓄水池(6)并储存，将电能储存为水的势能，实现分层提水蓄能； 所述变频逆变器(2)与控制器(3)连接，所述控制器(3)调节所述变频逆变器(2)的输出电压，从而实现对所述电机(4)和所述水泵(5)的控制。
2.根据权利要求1所述的一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏系统，其特征在于，所述控制器(3)还包括MPPT模块(302)，所述MPPT模块(302)与所述光伏板(I)连接，用来判别所述光伏板(I)实时功率是否为最大功率点，并对所述光伏板(I)输出的最大功率点进行跟踪，使系统工作在所述光伏板(I)的最大功率点处。
3.根据权利要求2所述的一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏系统，其特征在于，所述MPPT模块(302)通过所述控制器(3)的输出功率计算模块(301)对所述光伏板(I)的输出电压和电流进行实时采样，并计算出输出功率，随着输出功率的变化，所述控制器⑶的调速模块(303)通过改变所述变频逆变电路(201)的输出电压对所述电机⑷进行调速，使所述水泵(5)在当前光照下能输出最大的流量。
4.根据权利要求1所述的一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏系统，其特征在于，还包括安装在每层所述蓄水池(6)里的液位传感器(7)，所述液位传感器(7)与所述控制器(3)连接；所述液位传感器(7)实时检测所述蓄水池(6)的水位，将水位信号发送到所述控制器(3)的水位检测模块(304)。
5.根据权利要求1或4所述的一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏系统，其特征在于，还包括远程控制终端(9)，所述远程控制终端(9)与协调器(8)连接，每层所述控制器(3)通过与其连接的无线信号收发器(305)将所述水位信号发送至所述协调器(8)，所述协调器(8)将信号传输到所述远程控制终端(9)，由所述远程控制终端(9)进行数据处理并发出相应的指令，再通过所述协调器(8)发送到每层所述无线信号收发器(305)并传输给所述控制器(3)，所述控制器(3)依据接收到的指令控制所述电机(4)的启停，实现远程操控。
6.根据权利要求5所述的一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏系统，其特征在于，所述控制器(3)为MSP430单片机。
7.根据权利要求1所述的一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏系统，其特征在于，相邻的两层所述光伏水泵系统和所述蓄水池(6)之间的海拔高度差是一样的。
【专利摘要】本实用新型属于新能源利用及丘陵山区农业灌溉领域的一种分层提水蓄能的分布式自压灌溉光伏系统，按照海拔的不同对丘陵进行分层，每层都安装了一套光伏水泵系统且设有蓄水池。光伏板将采集的太阳光能转换成电能，变频逆变器将光伏板输出的直流电压变换成交流电压以驱动电机工作，水泵在电机的驱动下将低水位的水抽到上层蓄水池并储存，系统利用丘陵的高程差，将转换的电能储存为水的势能，实现分层提水蓄能。每层的光伏水泵系统通过液位传感器来检测上一层蓄水池的水位，并将水位信号通过无线网络发送至远程控制终端，可避免现场看守，省时省力。本实用新型光伏板占地面积小，扬程低，使用灵活方便，且电能存储成本低，能够有效的实现节能灌溉。
【IPC分类】G05F1-67, H02S10-00, G05B19-418, A01G25-16, G08C17-02
【公开号】CN204598885
【申请号】CN201520182090
【发明人】汤跃, 肖妹, 汤玲迪
【申请人】江苏大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年3月27日