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一种灌溉供电系统及其故障下的控制方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2019-09-16
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2019-12-13
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2021-05-28
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2039-09-16
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201910870124.8 申请日 2019-09-16
公开/公告号 CN110463571B 公开/公告日 2021-05-28
授权日 2021-05-28 预估到期日 2039-09-16
申请年 2019年 公开/公告年 2021年
缴费截止日
分类号 A01G25/00H02J9/06G01R31/00 主分类号 A01G25/00
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 1
权利要求数量 2 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 2 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 重庆交通大学 当前专利权人 重庆交通大学
发明人 徐凯、向易、吴仕勋 第一发明人 徐凯
地址 重庆市江津区双福新区福星大道1号 邮编 402247
申请人数量 1 发明人数量 3
申请人所在省 重庆市 申请人所在市 重庆市江津区
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
重庆乾乙律师事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
侯懋琪、李剑锋
摘要
本发明公开了一种灌溉供电系统,包括四组光伏发电阵列、三台辅泵电机、一台主泵电机、三个单相逆变器、一个三相逆变器、故障检测单元、开关阵列模块和主控制器;本发明的有益技术效果是:提出了一种灌溉供电系统及其故障下的控制方法,该方案可使水泵能在特定故障条件下持续运行,降低故障对相应灌溉区域的影响。
  • 摘要附图
    一种灌溉供电系统及其故障下的控制方法
  • 说明书附图:图1
    一种灌溉供电系统及其故障下的控制方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2021-05-28 授权
2 2019-12-13 实质审查的生效 IPC(主分类): A01G 25/00 专利申请号: 201910870124.8 申请日: 2019.09.16
3 2019-11-19 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种灌溉供电系统,其特征在于:所述灌溉供电系统包括四组光伏发电阵列(1)、三台辅泵电机(2)、一台主泵电机(3)、三个单相逆变器(4)、一个三相逆变器(5)、故障检测单元(6)、开关阵列模块(7)和主控制器;与三台辅泵电机(2)和主泵电机(3)匹配的四台水泵分别对应四个灌溉区域;所述辅泵电机(2)为单相电机,所述主泵电机(3)为三相电机;
第一光伏发电阵列(1)的输出端与第一单相逆变器(4)的输入端连接,第二光伏发电阵列(1)的输出端与第二单相逆变器(4)的输入端连接,第三光伏发电阵列(1)的输出端与第三单相逆变器(4)的输入端连接,第四光伏发电阵列(1)的输出端与三相逆变器(5)的输入端连接;
三个单相逆变器(4)的输出端与开关阵列模块(7)连接,辅泵电机(2)的输入端与开关阵列模块(7)连接,主泵电机(3)的三相输入端与开关阵列模块(7)连接;
三相逆变器(5)的三相输出端与主泵电机(3)的三相输入端连接;
三个单相逆变器(4)的输出端与故障检测单元(6)连接,三相逆变器(5)的三相输出端与故障检测单元(6)连接;
三个单相逆变器(4)、三相逆变器(5)、故障检测单元(6)和开关阵列模块(7)均与主控制器连接;
所述主控制器能通过故障检测单元(6)对三个单相逆变器(4)是否出现失压故障进行检测,同时,主控制器能通过故障检测单元(6)对三相逆变器(5)是否出现缺相故障进行检测;
所述开关阵列模块(7)能在主控制器的控制下,将单个单相逆变器(4)的输出端和某台辅泵电机(2)的输入端选通,或者,将单个单相逆变器(4)的输出端和主泵电机(3)三相输入端的某一相端子选通。

2.一种灌溉供电系统故障下的控制方法,所述灌溉供电系统包括四组光伏发电阵列(1)、三台辅泵电机(2)、一台主泵电机(3)、三个单相逆变器(4)、一个三相逆变器(5)、故障检测单元(6)、开关阵列模块(7)和主控制器;与三台辅泵电机(2)和主泵电机(3)匹配的四台水泵分别对应四个灌溉区域;所述辅泵电机(2)为单相电机,所述主泵电机(3)为三相电机;
第一光伏发电阵列(1)的输出端与第一单相逆变器(4)的输入端连接,第二光伏发电阵列(1)的输出端与第二单相逆变器(4)的输入端连接,第三光伏发电阵列(1)的输出端与第三单相逆变器(4)的输入端连接,第四光伏发电阵列(1)的输出端与三相逆变器(5)的输入端连接;
三个单相逆变器(4)的输出端与开关阵列模块(7)连接,辅泵电机(2)的输入端与开关阵列模块(7)连接,主泵电机(3)的三相输入端与开关阵列模块(7)连接;
三相逆变器(5)的三相输出端与主泵电机(3)的三相输入端连接;
三个单相逆变器(4)的输出端与故障检测单元(6)连接,三相逆变器(5)的三相输出端与故障检测单元(6)连接;
三个单相逆变器(4)、三相逆变器(5)、故障检测单元(6)和开关阵列模块(7)均与主控制器连接;
所述主控制器能通过故障检测单元(6)对三个单相逆变器(4)是否出现失压故障进行检测,同时,主控制器能通过故障检测单元(6)对三相逆变器(5)是否出现缺相故障进行检测;
所述开关阵列模块(7)能在主控制器的控制下,将单个单相逆变器(4)的输出端和某台辅泵电机(2)的输入端选通,或者,将单个单相逆变器(4)的输出端和主泵电机(3)三相输入端的某一相端子选通;
其特征在于:所述控制方法包括:
单相逆变器(4)和三相逆变器(5)均无故障时,主控制器通过开关阵列模块(7),使三个单相逆变器(4)的输出端与三台辅泵电机(2)的输入端一一对应地选通;将三个单相逆变器(4)分别记为逆变器一、逆变器二和逆变器三;将三台辅泵电机(2)分别记为电机一、电机二和电机三;设逆变器一与电机一对应,逆变器二与电机二对应,逆变器三与电机三对应;
当主控制器通过故障检测单元(6)检测到逆变器一发生失压故障时,主控制器交替进行周期一和周期二的操作;周期一中,主控制器通过开关阵列模块(7),使逆变器二与电机一选通;周期二中,主控制器通过开关阵列模块(7),使逆变器二与电机二选通;
当主控制器通过故障检测单元(6)检测到逆变器一和逆变器二发生失压故障时,主控制器循环进行周期三、周期四和周期五的操作;周期三中,主控制器通过开关阵列模块(7),使逆变器三与电机一选通;周期四中,主控制器通过开关阵列模块(7),使逆变器三与电机二选通;周期五中,主控制器通过开关阵列模块(7),使逆变器三与电机三选通;
三相逆变器(5)出现缺相故障时,将所缺的相记为故障相,主泵电机(3)三相输入端中与故障相对应的端子记为缺相端子;
当主控制器通过故障检测单元(6)检测到三相逆变器(5)出现一个故障相时,主控制器交替进行周期六和周期七的操作;周期六中,主控制器通过开关阵列模块(7),使逆变器一与电机一选通;周期七中,主控制器先控制逆变器一对故障相对应的电压相位进行锁相操作,锁相操作完成后,主控制器通过开关阵列模块(7),使逆变器一与缺相端子选通;
当主控制器通过故障检测单元(6)检测到三相逆变器(5)出现两个故障相时,主控制器交替进行周期八和周期九的操作;周期八中,主控制器通过开关阵列模块(7),使逆变器一与电机一选通、逆变器二与电机二选通;周期九中,主控制器先控制逆变器一和逆变器二分别对两个故障相对应的电压相位进行锁相操作,锁相操作完成后,主控制器通过开关阵列模块(7),使逆变器一和逆变器二分别与对应的缺相端子选通;
当主控制器通过故障检测单元(6)检测到三相逆变器(5)出现三个故障相时,主控制器交替进行周期十和周期十一的操作;周期十中,主控制器通过开关阵列模块(7),使逆变器一与电机一选通、逆变器二与电机二选通、逆变器三与电机三选通;周期十一中,主控制器先控制逆变器一、逆变器二和逆变器三分别对三相逆变器(5)三个相的电压相位进行锁相操作,锁相操作完成后,主控制器通过开关阵列模块(7),将逆变器一、逆变器二和逆变器三分别与主泵电机(3)三相输入端的三个缺相端子选通。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及一种光伏灌溉技术,尤其涉及一种灌溉供电系统及其故障下的控制方法。

背景技术

[0002] 随着技术的发展,在靠近水源的沙漠地区种植植被或农作物已成为现实,典型的手段是,采用光伏发电为水泵电机提供电能,然后由水泵将水源处的水输送至种植区进行灌溉;存在的问题是:受限于技术现状,光伏板输出的电能需要经过多个硬件装置(如DC/DC升压变换、DC/AC逆变器、保护开关及相关线路等)才能到达电动机输入端,任一环节出现故障,就会导致灌溉系统瘫痪;由于沙漠地区往往地处偏远,设备检修和零部件更换十分不便,一旦出现灌溉系统瘫痪的情况,恢复运行所需的时间较长,而沙漠地区环境恶劣,灌溉系统瘫痪后,农作物很快就会干枯死亡,造成损失。

发明内容

[0003] 针对背景技术中的问题,本发明提出了一种灌溉供电系统,其创新在于:所述光伏灌溉系统包括四组光伏发电阵列、三台辅泵电机、一台主泵电机、三个单相逆变器、一个三相逆变器、故障检测单元、开关阵列模块和主控制器;与三台辅泵电机和主泵电机匹配的四台水泵分别对应四个灌溉区域;所述辅泵电机为单相电机,所述主泵电机为三相电机;
[0004] 第一光伏发电阵列的输出端与第一单相逆变器的输入端连接,第二光伏发电阵列的输出端与第二单相逆变器的输入端连接,第三光伏发电阵列的输出端与第三单相逆变器的输入端连接,第四光伏发电阵列的输出端与三相逆变器的输入端连接;
[0005] 单相逆变器的输出端与开关阵列模块连接,辅泵电机的输入端与开关阵列模块连接,主泵电机的三相输入端与开关阵列模块连接;
[0006] 三相逆变器的三相输出端与主泵电机的三相输入端连接;
[0007] 单相逆变器的输出端与故障检测单元连接,三相逆变器的三相输出端与故障检测单元连接;
[0008] 单相逆变器、三相逆变器、故障检测单元和开关阵列模块均与主控制器连接;
[0009] 所述主控制器能通过故障检测单元对单相逆变器是否出现失压故障进行检测,同时,主控制器能通过故障检测单元对三相逆变器是否出现缺相故障进行检测;
[0010] 所述开关阵列模块能在主控制器的控制下,将单个单相逆变器的输出端和某台辅泵电机的输入端选通,或者,将单个单相逆变器的输出端和主泵电机三相输入端的某一相端子选通。
[0011] 基于前述硬件方案,本发明还提出了一种灌溉供电系统故障下的控制方法,所述灌溉供电系统所包括的硬件如前所述,所述控制方法包括:
[0012] 单相逆变器和三相逆变器均无故障时,主控制器通过开关阵列模块,使三个单相逆变器的输出端与三台辅泵电机的输入端一一对应地选通;将三个单相逆变器分别记为逆变器一、逆变器二和逆变器三;将三台辅泵电机分别记为电机一、电机二和电机三;设逆变器一与电机一对应,逆变器二与电机二对应,逆变器三与电机三对应;
[0013] 当主控制器通过故障检测单元检测到逆变器一发生失压故障时,主控制器交替进行周期一和周期二的操作;周期一中,主控制器通过开关阵列模块,使逆变器二与电机一选通;周期二中,主控制器通过开关阵列模块,使逆变器二与电机二选通;
[0014] 当主控制器通过故障检测单元检测到逆变器一和逆变器二发生失压故障时,主控制器循环进行周期三、周期四和周期五的操作;周期三中,主控制器通过开关阵列模块,使逆变器三与电机一选通;周期四中,主控制器通过开关阵列模块,使逆变器三与电机二选通;周期五中,主控制器通过开关阵列模块,使逆变器三与电机三选通;
[0015] 三相逆变器出现缺相故障时,将所缺的相记为故障相,主泵电机三相输入端中与故障相对应的端子记为缺相端子;
[0016] 当主控制器通过故障检测单元检测到三相逆变器出现一个故障相时,主控制器交替进行周期六和周期七的操作;周期六中,主控制器通过开关阵列模块,使逆变器一与电机一选通;周期七中,主控制器先控制逆变器一对故障相对应的电压相位进行锁相操作,锁相操作完成后,主控制器通过开关阵列模块,使逆变器一与缺相端子选通;
[0017] 当主控制器通过故障检测单元检测到三相逆变器出现两个故障相时,主控制器交替进行周期八和周期九的操作;周期八中,主控制器通过开关阵列模块,使逆变器一与电机一选通、逆变器二与电机二选通;周期九中,主控制器先控制逆变器一和逆变器二分别对两个故障相对应的电压相位进行锁相操作,锁相操作完成后,主控制器通过开关阵列模块,使逆变器一和逆变器二分别与对应的缺相端子选通;
[0018] 当主控制器通过故障检测单元检测到三相逆变器出现三个故障相时,主控制器交替进行周期十和周期十一的操作;周期十中,主控制器通过开关阵列模块,使逆变器一与电机一选通、逆变器二与电机二选通、逆变器三与电机三选通;周期十一中,主控制器先控制逆变器一、逆变器二和逆变器三分别对三相逆变器三个相的电压相位进行锁相操作,锁相操作完成后,主控制器通过开关阵列模块,将逆变器一、逆变器二和逆变器三分别与主泵电机三相输入端的三个端子选通。
[0019] 基于现有技术可知,光伏板转换出的电能到达逆变器之前,需要经过多个硬件环节处理,由于这些硬件环节与本发明创新点的关联性不大,故本发明未作详细介绍,相关细节本领域技术人员应参照现有技术来理解本发明;逆变器及其之前的任一处理环节出现故障,都会导致逆变器失压或缺相;采用本发明后,无故障时,三台辅泵电机和主泵电机分别驱动四台水泵对四个灌溉区域进行灌溉,出现本发明方案所描述的相应故障时,故障线路所对应的水泵仍然能间歇性工作,可有效减小对相应灌溉区域的影响;当然,为尽快排除故障,具体实施时,还应使主控制器与后方保持通信,并且主控制器还能在出现故障后,向后方发送故障报警信息。
[0020] 本发明的有益技术效果是:提出了一种灌溉供电系统及其故障下的控制方法,该方案可使水泵能在特定故障条件下持续运行,降低故障对相应灌溉区域的影响。

实施方案

[0023] 一种灌溉供电系统,其创新在于:所述光伏灌溉系统包括四组光伏发电阵列1、三台辅泵电机2、一台主泵电机3、三个单相逆变器4、一个三相逆变器5、故障检测单元6、开关阵列模块7和主控制器;与三台辅泵电机2和主泵电机3匹配的四台水泵分别对应四个灌溉区域,具体实施时,每四个灌溉区域就搭建一套灌溉供电系统;所述辅泵电机2为单相电机,所述主泵电机3为三相电机;
[0024] 第一光伏发电阵列1的输出端与第一单相逆变器4的输入端连接,第二光伏发电阵列1的输出端与第二单相逆变器4的输入端连接,第三光伏发电阵列1的输出端与第三单相逆变器4的输入端连接,第四光伏发电阵列1的输出端与三相逆变器5的输入端连接;
[0025] 单相逆变器4的输出端与开关阵列模块7连接,辅泵电机2的输入端与开关阵列模块7连接,主泵电机3的三相输入端与开关阵列模块7连接;
[0026] 三相逆变器5的三相输出端与主泵电机3的三相输入端连接;
[0027] 单相逆变器4的输出端与故障检测单元6连接,三相逆变器5的三相输出端与故障检测单元6连接;
[0028] 单相逆变器4、三相逆变器5、故障检测单元6和开关阵列模块7均与主控制器连接;
[0029] 所述主控制器能通过故障检测单元6对单相逆变器4是否出现失压故障进行检测,同时,主控制器能通过故障检测单元6对三相逆变器5是否出现缺相故障进行检测;
[0030] 所述开关阵列模块7能在主控制器的控制下,将单个单相逆变器4的输出端和某台辅泵电机2的输入端选通,或者,将单个单相逆变器4的输出端和主泵电机3三相输入端的某一相端子选通。
[0031] 一种灌溉供电系统故障下的控制方法,所述灌溉供电系统包括四组光伏发电阵列1、三台辅泵电机2、一台主泵电机3、三个单相逆变器4、一个三相逆变器5、故障检测单元6、开关阵列模块7和主控制器;与三台辅泵电机2和主泵电机3匹配的四台水泵分别对应四个灌溉区域;所述辅泵电机2为单相电机,所述主泵电机3为三相电机;
[0032] 第一光伏发电阵列1的输出端与第一单相逆变器4的输入端连接,第二光伏发电阵列1的输出端与第二单相逆变器4的输入端连接,第三光伏发电阵列1的输出端与第三单相逆变器4的输入端连接,第四光伏发电阵列1的输出端与三相逆变器5的输入端连接;
[0033] 单相逆变器4的输出端与开关阵列模块7连接,辅泵电机2的输入端与开关阵列模块7连接,主泵电机3的三相输入端与开关阵列模块7连接;
[0034] 三相逆变器5的三相输出端与主泵电机3的三相输入端连接;
[0035] 单相逆变器4的输出端与故障检测单元6连接,三相逆变器5的三相输出端与故障检测单元6连接;
[0036] 单相逆变器4、三相逆变器5、故障检测单元6和开关阵列模块7均与主控制器连接;
[0037] 所述主控制器能通过故障检测单元6对单相逆变器4是否出现失压故障进行检测,同时,主控制器能通过故障检测单元6对三相逆变器5是否出现缺相故障进行检测;
[0038] 所述开关阵列模块7能在主控制器的控制下,将单个单相逆变器4的输出端和某台辅泵电机2的输入端选通,或者,将单个单相逆变器4的输出端和主泵电机3三相输入端的某一相端子选通;
[0039] 其创新在于:所述控制方法包括:
[0040] 单相逆变器4和三相逆变器5均无故障时,主控制器通过开关阵列模块7,使三个单相逆变器4的输出端与三台辅泵电机2的输入端一一对应地选通;将三个单相逆变器4分别记为逆变器一、逆变器二和逆变器三;将三台辅泵电机2分别记为电机一、电机二和电机三;设逆变器一与电机一对应,逆变器二与电机二对应,逆变器三与电机三对应;
[0041] 当主控制器通过故障检测单元6检测到逆变器一发生失压故障时,主控制器交替进行周期一和周期二的操作;周期一中,主控制器通过开关阵列模块7,使逆变器二与电机一选通;周期二中,主控制器通过开关阵列模块7,使逆变器二与电机二选通;
[0042] 当主控制器通过故障检测单元6检测到逆变器一和逆变器二发生失压故障时,主控制器循环进行周期三、周期四和周期五的操作;周期三中,主控制器通过开关阵列模块7,使逆变器三与电机一选通;周期四中,主控制器通过开关阵列模块7,使逆变器三与电机二选通;周期五中,主控制器通过开关阵列模块7,使逆变器三与电机三选通;
[0043] 三相逆变器5出现缺相故障时,将所缺的相记为故障相,主泵电机3三相输入端中与故障相对应的端子记为缺相端子;
[0044] 当主控制器通过故障检测单元6检测到三相逆变器5出现一个故障相时,主控制器交替进行周期六和周期七的操作;周期六中,主控制器通过开关阵列模块7,使逆变器一与电机一选通;周期七中,主控制器先控制逆变器一对故障相对应的电压相位进行锁相操作,锁相操作完成后,主控制器通过开关阵列模块7,使逆变器一与缺相端子选通;锁相操作时,主控制器从三相逆变器5获取相应的相位信息,考虑到锁相操作是一种常见技术,其余细节本发明不再赘述;
[0045] 当主控制器通过故障检测单元6检测到三相逆变器5出现两个故障相时,主控制器交替进行周期八和周期九的操作;周期八中,主控制器通过开关阵列模块7,使逆变器一与电机一选通、逆变器二与电机二选通;周期九中,主控制器先控制逆变器一和逆变器二分别对两个故障相对应的电压相位进行锁相操作,锁相操作完成后,主控制器通过开关阵列模块7,使逆变器一和逆变器二分别与对应的缺相端子选通;
[0046] 当主控制器通过故障检测单元6检测到三相逆变器5出现三个故障相时,主控制器交替进行周期十和周期十一的操作;周期十中,主控制器通过开关阵列模块7,使逆变器一与电机一选通、逆变器二与电机二选通、逆变器三与电机三选通;周期十一中,主控制器先控制逆变器一、逆变器二和逆变器三分别对三相逆变器5三个相的电压相位进行锁相操作,锁相操作完成后,主控制器通过开关阵列模块7,将逆变器一、逆变器二和逆变器三分别与主泵电机3三相输入端的三个端子选通。

附图说明

[0021] 图1、本发明的原理示意图(为避免图中线条过于复杂,图中未示出主控制器,主控制器与其他装置的连接关系请参照方案中的相关介绍);
[0022] 图中各个标记所对应的名称分别为:光伏发电阵列1、辅泵电机2、主泵电机3、单相逆变器4、三相逆变器5、故障检测单元6、开关阵列模块7。
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