专利名称：一种光伏扬水控制柜及光伏发电扬水系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光伏发电，尤其涉及一种光伏扬水控制柜及光伏发电扬水系统。
背景技术：
光伏发电扬水系统主要由光伏阵列、扬水逆变器和三相交流水泵组成，广泛运用于农业灌溉、林业浇灌、草原畜牧、沙漠治理、海水淡化、城市水景等领域。光伏发电扬水系统中基于蓄电不如蓄水的理念，采用搭建蓄水池而省却掉蓄电池，以蓄水替代蓄电的方法，减少系统投资成本又提高了光伏发电扬水系统设备的可靠性，同时也避免了蓄电池更换对环境的污染，做到真正的经济、环保。但是，在实际的农业水利灌溉、沙漠治理、城市水景等应用中，若遇到连日阴天，或 需要晚间供水的场合，现有的方案并不能解决；在城市景观喷泉应用时，若遇到阴天或雨天时，现在的方案也不能达到愉悦市民的效果。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述在阴雨天的情况下不能实现供水的缺陷，提供一种在阴雨天也能实现供水的光伏扬水控制柜。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种光伏扬水控制柜，连接在水泵和多路光伏阵列之间，所述光伏扬水控制柜包括用于驱动水泵的扬水逆变器；用于将多路光伏阵列进行并联汇流的光伏供电模块；用于将三相交流市电转换成直流电的市电供电模块；及连接于光伏供电模块、市电供电模块和扬水逆变器，且用于根据用户的输入选择光伏供电模块或市电供电模块为扬水逆变器供电的切换开关模块。在本实用新型所述的光伏扬水控制柜中，所述光伏供电模块包括多个光伏专用熔断器、多个防反二极管及光伏专用防雷器，其中，多路光伏阵列输入的正极依次经过相应的光伏专用熔断器、相应的防反二极管后一并接光伏供电模块的正输出端，多路光伏阵列输入的负极经相应的光伏专用熔断器后一并接光伏供电模块的负输出端，所述光伏专用防雷器连接在所述光伏供电模块的正输出端和负输出端之间。在本实用新型所述的光伏扬水控制柜中，所述市电供电模块包括用于将三相交流市电转换成扬水逆变器适用的直流电的整流电路；及用于抑制三相交流市电上电时的冲击电流的预充电电路。在本实用新型所述的光伏扬水控制柜中，所述扬水逆变器包括连接在扬水逆变器正、负母线之间的电解电容，所述预充电电路包括连接在整流电路正输出端和正母线之间的电阻；与电阻并联的开关；及用于检测电解电容的电压，且在电解电容的电压低于设定电压时控制开关断开；在电解电容的电压大于或等于设定电压时控制开关闭合的第一控制单元。在本实用新型所述的光伏扬水控制柜中，所述切换开关模块包括连接在光伏供电模块和扬水逆变器之间的光伏专用直流开关；连接在三相交流市电和整流电路之间的三相交流开关；及用于根据用户的输入控制光伏专用直流开关和三相交流开关的通断的第二控制单元。在本实用新型所述的光伏扬水控制柜中，所述切换开关模块还包括用于防止所述光伏供电模块和所述市电供电模块同时供电的互锁模块。在本实用新型所述的光伏扬水控制柜中，所述互锁模块包括接触器及与所述光 伏专用直流开关相对应的常闭开关，其中，所述接触器的开关连接在所述三相交流开关和整流电路之间，所述接触器的线圈与所述常闭开关串联在所述三相交流开关的两输出端之间。本实用新型还构造一种光伏发电扬水系统，包括水泵、多路光伏阵列及以上所述的光伏扬水控制柜，其中，所述光伏扬水控制柜连接在所述水泵和多路光伏阵列之间。实施本实用新型的技术方案，由于采用了光伏供电和市电供电的两种供电方式，且可根据用户的需求选择其中的一种供电方式，因此，即使阴雨天也不会影响光伏发电扬水系统的运行，因此大大提高光伏发电扬水系统的供水可靠性，满足不同客户不同场合的用水需求。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中图I是本实用新型光伏发电扬水系统实施例一的逻辑结构图；图2是本实用新型光伏扬水控制柜实施例一的逻辑结构图；图3是本实用新型光伏扬水控制柜中光伏供电模块优选实施例的电路图；图4是本实用新型光伏扬水控制柜中市电供电模块优选实施例的电路图；图5是本实用新型切换开关模块优选实施例的电路图。
具体实施方式
如图I所示，在本实用新型光伏发电扬水系统实施例一的逻辑结构图中，该光伏发电扬水系统包括光伏扬水控制柜10、多路光伏阵列20、20'、…、20"及水泵30，其中，光伏扬水控制柜10连接在水泵30和多路光伏阵列20、20'、…、20"之间。光伏扬水控制柜10的逻辑结构将在下面的实施例中详细描述。图2是本实用新型光伏扬水控制柜实施例一的逻辑结构图，该光伏扬水控制柜扬水逆变器101、光伏供电模块102、市电供电模块103和切换开关模块104。其中，扬水逆变器101用于驱动水泵；光伏供电模块102用于将多路光伏阵列进行并联汇流；市电供电模块103用于将三相交流市电转换成直流电；切换开关模块104连接于光伏供电模块102、市电供电模块103和扬水逆变器101，且用于根据用户的输入选择光伏供电模块102或市电供电模块103为扬水逆变器101供电。图3是本实用新型光伏扬水控制柜中光伏供电模块优选实施例的电路图，该光伏供电模块包括多个光伏专用熔断器FI、Fl'、、F2、F2'、...、F2"、多个防反二极管D1、D1'、…、Dl"及光伏专用防雷器FZ。其中，多路光伏阵列输入的正极PV+依次经过相应的光伏专用熔断器F1、F1'、、相应的防反二极管Dl、Dl'、后汇集在一起，且该端为光伏供电模块的正输出端，多路光伏阵列输入的负极PV-经相应的光伏专用熔断器F2、F2'、…、F2"后汇集在一起，且该端为光伏供电模块的负输出端，光伏专用防雷器FZ连接在光伏供电模块的正输出端和负输出端之间。在该实施例中，每一路光伏阵列输入的正极和负极都配有光伏专用熔断器，可以在光伏阵列故障时有效保护后级扬水逆变器及三相交流水泵设备。而且，每一路光 伏阵列输入的正极都配有防反二极管，可以防止在部分光伏阵列支路故障或受到遮挡时，各支路之间的电流倒送从而造成对光伏组件的损害。另外，在汇流后的直流输入端配有光伏专用防雷器，对光伏阵列正负极都起防雷保护，大大提高光伏扬水系统安装在郊区、野外、沙漠等地区的适用性。图4是本实用新型光伏扬水控制柜中市电供电模块优选实施例的电路图，该市电供电模块包括整流电路Ul和预充电电路。其中，整流电路Ul用于将三相交流市电转换成扬水逆变器适用的直流电；预充电电路用于抑制三相交流市电上电时的冲击电流，且该预充电电路具体包括电阻R、开关Kl和第一控制单元(未示出)。另外，电解电容C连接在扬水逆变器正、负母线之间。而且，电阻R连接在整流电路Ul正输出端和正母线之间，开关Kl与电阻R并联，第一控制单元用于检测电解电容C的电压，且在电解电容C的电压低于设定电压时控制开关Kl断开；在电解电容C的电压大于或等于设定电压时控制开关Kl闭合。该预充电电路可抑制交流上电时的冲击电流，防止上电涌流对整流电路U1、电解电容Cl的损害。实现原理为刚上电时，电解电容C上的电压较小，断开开关K1，市电通过电阻R对电解电容C充电，从而限制上电涌流；当电解电容C上的电压充到设定电压值(例如，额定工作电压75%)以后，闭合开关Kl，旁路掉充电电阻R，市电正常给母线供电。图5是本实用新型切换开关模块优选实施例的电路图，该切换开关模块包括光伏专用直流开关QF2、三相交流开关QF1、第二控制单元(未示出)和互锁模块，而且，互锁模块包括接触器KM1、与光伏专用直流开关QF2相对应的常闭开关QF2'。在该实施例中，光伏专用直流开关QF2连接在光伏供电模块和扬水逆变器之间，三相交流开关QFl和接触器KMl的开关串联在三相交流市电和整流电路之间，接触器KMl的线圈与常闭开关QF2'串联在三相交流开关QFl的两输出端之间。另外，第二控制单元可根据用户的输入控制光伏专用直流开关和三相交流开关的通断的。实施该实施例的技术方案，可方便用户选择供电电源以及在接线或维护情况下断开逆变器与两种供电电源的连接，而且可防止光伏供电模块和所述市电供电模块同时供电。互锁原理为当光伏专用直流开关QF2闭合时，常闭开关QF2'便会断开，接触器KMl的励磁线圈便会断电，接触器KMl的开关便会断开，从而使得交流供电线路便会自动断开，可防止采用市电供电时，经光伏阵列造成的对地漏电流或对地短路。本实用新型的光伏扬水控制柜可采用柜体结构，将扬水逆变器集成在控制柜内，边上设置百叶窗，即有利于散热又可以防雨，提高系统的防护等级。工程应用时可将控制柜安装在光伏阵列底下，大大节省了系统的布线难度，也节约了成本。另外，扬水逆变器是核心的控制设备，将光伏阵列发出的直流电或经市电整流后的直流电转换为交流电，驱动水泵。当采用光伏供电时，扬水逆变器根据日照强度的变化实时地调节输出频率，实现最大功率点跟踪(MPPT);当采用市电供电时，扬水逆变器根据用户提前设定好的频率，稳定输出频率，满足特殊场合的用水需求。以上所述仅为本实用新型的优 选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。
权利要求1.ー种光伏扬水控制柜，连接在水泵和多路光伏阵列之间，其特征在于，所述光伏扬水控制柜包括 用于驱动水泵的扬水逆变器； 用于将多路光伏阵列进行并联汇流的光伏供电模块； 用于将三相交流市电转换成直流电的市电供电模块；及 连接于光伏供电模块、市电供电模块和扬水逆变器，且用于根据用户的输入选择光伏供电模块或市电供电模块为扬水逆变器供电的切换开关模块。
2.根据权利要求I所述的光伏扬水控制柜，其特征在于，所述光伏供电模块包括多个 光伏专用熔断器、多个防反ニ极管及光伏专用防雷器，其中，多路光伏阵列输入的正极依次经过相应的光伏专用熔断器、相应的防反ニ极管后一井接光伏供电模块的正输出端，多路光伏阵列输入的负极经相应的光伏专用熔断器后一井接光伏供电模块的负输出端，所述光伏专用防雷器连接在所述光伏供电模块的正输出端和负输出端之间。
3.根据权利要求I所述的光伏扬水控制柜，其特征在于，所述市电供电模块包括 用于将三相交流市电转换成扬水逆变器适用的直流电的整流电路；及 用于抑制三相交流市电上电时的冲击电流的预充电电路。
4.根据权利要求3所述的光伏扬水控制拒，其特征在干，所述扬水逆变器包括连接在扬水逆变器正、负母线之间的电解电容，所述预充电电路包括 连接在整流电路正输出端和正母线之间的电阻； 与电阻并联的开关；及 用于检测电解电容的电压，且在电解电容的电压低于设定电压时控制开关断开；在电解电容的电压大于或等于设定电压时控制开关闭合的第一控制单元。
5.根据权利要求4所述的光伏扬水控制柜，其特征在于，所述切换开关模块包括 连接在光伏供电模块和扬水逆变器之间的光伏专用直流开关； 连接在三相交流市电和整流电路之间的三相交流开关；及 用于根据用户的输入控制光伏专用直流开关和三相交流开关的通断的第二控制单元。
6.根据权利要求5所述的光伏扬水控制柜，其特征在于，所述切换开关模块还包括 用于防止所述光伏供电模块和所述市电供电模块同时供电的互锁模块。
7.根据权利要求6所述的光伏扬水控制柜，其特征在于，所述互锁模块包括接触器及与所述光伏专用直流开关相对应的常闭开关，其中，所述接触器的开关连接在所述三相交流开关和整流电路之间，所述接触器的线圈与所述常闭开关串联在所述三相交流开关的两输出端之间。
8.一种光伏发电扬水系统，其特征在于，包括水泵、多路光伏阵列及权利要求1-7任一项所述的光伏扬水控制柜，其中，所述光伏扬水控制柜连接在所述水泵和多路光伏阵列之间。
专利摘要本实用新型公开了一种光伏发电扬水系统及光伏扬水控制柜，该光伏扬水控制柜包括用于驱动水泵的扬水逆变器；用于将多路光伏阵列进行并联汇流的光伏供电模块；用于将三相交流市电转换成直流电的市电供电模块；及连接于光伏供电模块、市电供电模块和扬水逆变器，且用于根据用户的输入选择光伏供电模块或市电供电模块为扬水逆变器供电的切换开关模块。实施本实用新型的技术方案，即使阴雨天也不会影响光伏发电扬水系统的运行，因此大大提高光伏发电扬水系统的供水可靠性，满足不同客户不同场合的用水需求。
文档编号H02J9/06GK202513667SQ20122012578
公开日2012年10月31日 申请日期2012年3月29日 优先权日2012年3月29日
发明者何少强, 施洪峰 申请人:深圳市天源新能源有限公司