申请日2016.11.29
公开(公告)日2017.02.08
IPC分类号G05B19/042; H02J7/35
摘要
本发明涉及一种分散式污水处理系统的太阳能直流驱动控制器，主要包括CPU、控制电路供电电源、液晶显示单元、通信单元、直流水泵驱动单元、直流风机驱动单元、光伏充电控制单元、市电充电控制单元及蓄电池;所述CPU通过通讯数据线连接液晶显示单元及通信单元，通过传感器信号线连接传感器，通过功率控制信号线连接直流水泵驱动单元、直流风机驱动单元、光伏充电控制单元、市电充电控制单元、蓄电池。本发明的控制器集成了太阳能与市电供电管理、模拟量与开关量信号传感器接入、电气设备直流供电驱动及管理、有线与无线数据传输等诸多功能，能够实现按污水处理工艺流程，实施对水泵、风机等电气设备的控制和状态检测。
权利要求书
1.一种分散式污水处理系统的太阳能直流驱动控制器，其特征在于：包括CPU、控制电路供电电源、液晶显示单元、通信单元、直流水泵驱动单元、直流风机驱动单元、光伏充电控制单元、市电充电控制单元、蓄电池、传感器;所述CPU通过通讯数据线连接液晶显示单元及通信单元，通过传感器信号线连接传感器，通过功率控制信号线连接直流水泵驱动单元、直流风机驱动单元、光伏充电控制单元、市电充电控制单元、蓄电池;所述控制电路供电电源通过直流母线连接市电充电控制单元、蓄电池、光伏充电控制单元、直流水泵驱动单元、直流风机驱动单元;所述光伏充电控制单元输入端连接光伏电池板，输出端通过直流母线连接直流水泵驱动单元和直流风机驱动电源及蓄电池;所述市电充电控制单元输入端连接交流电网，输出端通过直流母线连接直流水泵驱动单元和直流风机驱动单元及蓄电池;所述蓄电池通过直流母线连接直流水泵驱动单元和直流风机驱动单元;所述直流水泵驱动单元连接直流水泵，所述直流风机驱动单元连接直流风机。
2.如权利要求1所述的一种分散式污水处理系统的太阳能直流驱动控制器，其特征在于：所述市电充电控制单元包括AC/DC模块以及BOOST变换电路，所述AC/DC模块的输入端连接交流电网、输出端连接BOOST变换电路的输入端;所述BOOST变换电路的输出端连接直流母线。
3.如权利要求1所述的一种分散式污水处理系统的太阳能直流驱动控制器，其特征在于：所述光伏充电控制单元为有源钳位隔离型全交错并联Boost变换电路，由开关管Vs1、Vs2，电容Cc，反激变压器T1、T2，整流二极管D1、D2，滤波电容C1、C2组成;所述Vs1漏源极之间存在相互并联的体二极管Ds1及极间电容Cs1，所述Vs2漏源极之间存在相互并联的体二极管Ds2及极间电容Cs2;Vs1的漏极连接光伏电池板的正极、Vs1的源极通过Cc连接Vs2的漏极;Vs2的源极连接光伏电池板的负极;Vs1的漏极与T1原边的同名端连接，且Vs1的漏极与T1原边同名端之间存在漏感Lr1;T1原边的异名端连接到Vs2的漏极与Cc的中间点;Vs2的源极与T2原边的异名端连接，且Vs2的源极与T2原边异名端之间存在漏感Lr2;T2原边的同名端连接到Vs1的源极与Cc的中间点;T1副边的异名端与D1的正极连接、T2副边的同名端与D2的副极连接，D1的负极与D2的正极之间依次串联有C1、C2;C1、C2的中间点分别连接到T1副边的同名端以及T2副边的异名端;T1副边的异名端与T2副边的同名端构成光伏充电控制单元的输出端。
4.如权利要求1所述的一种分散式污水处理系统的太阳能直流驱动控制器，其特征在于：所述直流水泵驱动单元、直流风机驱动单元均采用BUCK变换电路。
5.如权利要求1所述的一种分散式污水处理系统的太阳能直流驱动控制器，其特征在于：所述传感器包括模拟量传感器及开关量传感器。
6.如权利要求5所述的一种分散式污水处理系统的太阳能直流驱动控制器，其特征在于：所述模拟量传感器为水位传感器、流量计、水质检测传感器;所述开关量传感器为浮球液位开关。
7.如权利要求1所述的一种分散式污水处理系统的太阳能直流驱动控制器，其特征在于：所述通信单元包括GPRS无线通信模块以及RS485有线通信模块。
8.如权利要求1所述的一种分散式污水处理系统的太阳能直流驱动控制器，其特征在于：所述CPU还通过传感器信号线连接继电器输出单元。
说明书
一种分散式污水处理系统的太阳能直流驱动控制器
技术领域
本发明涉及分散式污水处理技术，尤其涉及一种分散式污水处理系统的太阳能直流驱动控制器。
背景技术
分散式污水处理技术将成为主要的农村生活污水处理技术，中国农村污水处理适合采用于小型化、就地化、分散式污水处理，且要遵循一次性建设费用低、日常运行管理费用低，又要处理效果好的“两低一好”原则。传统的废水处理工艺主要存在以下不足：(1)220V市电供电相对直流供电，安全性不高，且在无市电的场合，需要架设电网，增加了建设成本。(2)单太阳能方式，在阴雨天时会出现无法供电的局面。(3)在分散式污水处理应用中采用PLC集成的控制方式，成本较高，难以推广。(4)无远程数据通信功能，无法实现数据的集中管理，也无法实时监测设备的运行状态，为设备的维护等工作带来不便。
发明内容
为了解决上述技术问题，提供一种能够实现太阳能供电、市电补充供电，且易于实现数据集中管理的分散式污水处理系统太阳能直流驱动控制器，本发明提供以下技术方案：
一种分散式污水处理系统的太阳能直流驱动控制器，包括CPU、控制电路供电电源、液晶显示单元、通信单元、直流水泵驱动单元、直流风机驱动单元、光伏充电控制单元、市电充电控制单元、蓄电池、传感器;所述CPU通过通讯数据线连接液晶显示单元及通信单元，通过传感器信号线连接传感器，通过功率控制信号线连接直流水泵驱动单元、直流风机驱动单元、光伏充电控制单元、市电充电控制单元、蓄电池;所述控制电路供电电源通过直流母线连接市电充电控制单元、蓄电池、光伏充电控制单元、直流水泵驱动单元、直流风机驱动单元;所述光伏充电控制单元输入端连接光伏电池板，输出端通过直流母线连接直流水泵驱动单元和直流风机驱动电源及蓄电池;所述市电充电控制单元输入端连接交流电网，输出端通过直流母线连接直流水泵驱动单元和直流风机驱动单元及蓄电池;所述蓄电池通过直流母线连接直流水泵驱动单元和直流风机驱动单元;所述直流水泵驱动单元连接直流水泵，所述直流风机驱动单元连接直流风机。所述直流母线均为24V直流母线。
本发明能够实现太阳能供电、市电补充供电，太阳能在保证为电气设备提供电力的同时，给蓄电池充电;在低照度下，优先利用蓄电池电力，再利用交流电补充供电的供电方式。本发明的控制器能够完成对分散式污水处理工艺中所有电气设备驱动、外围传感器、控制输出、以及各部分功能状态检测的功能。
进一步的，所述市电充电控制单元包括AC/DC模块以及BOOST变换电路，所述AC/DC模块的输入端连接交流电网、输出端连接BOOST变换电路的输入端;所述BOOST变换电路的输出端连接直流母线。220V的交流电经过AC/DC模块输出为15V的直流电，经过BOOST变换电路后，以恒流源输出的工作方式向24V的直流母线提供能量。
进一步的，所述光伏充电控制单元为有源钳位隔离型全交错并联Boost变换电路，由开关管Vs1、Vs2，电容Cc，反激变压器T1、T2，整流二极管D1、D2，滤波电容C1、C2组成;所述Vs1漏源极之间存在相互并联的体二极管Ds1及极间电容Cs1，所述Vs2漏源极之间存在相互并联的体二极管Ds2及极间电容Cs2;Vs1的漏极连接光伏电池板的正极、Vs1的源极通过Cc连接Vs2的漏极;Vs2的源极连接光伏电池板的负极;Vs1的漏极与T1原边的同名端连接，且Vs1的漏极与T1原边同名端之间存在漏感Lr1;T1原边的异名端连接到Vs2的漏极与Cc的中间点;Vs2的源极与T2原边的异名端连接，且Vs2的源极与T2原边异名端之间存在漏感Lr2;T2原边的同名端连接到Vs1的源极与Cc的中间点;T1副边的异名端与D1的正极连接、T2副边的同名端与D2的副极连接，D1的负极与D2的正极之间依次串联有C1、C2;C1、C2的中间点分别连接到T1副边的同名端以及T2副边的异名端;T1副边的异名端与T2副边的同名端构成光伏充电控制单元的输出端，采用反激式变压器进行高频电气隔离，易于多路输出、负载短路时可靠性高、系统稳定性高。
进一步的，所述直流水泵驱动单元、直流风机驱动单元均采用BUCK变换电路。24V直流电通过BUCK变换后以12V直流电恒流驱动直流水泵及直流风机。
进一步的，所述传感器包括模拟量传感器及开关量传感器。
进一步的，所述模拟量传感器为水位传感器、流量计、水质检测传感器;所述开关量传感器为浮球液位开关。
进一步的，所述通信单元包括GPRS无线通信模块以及RS485有线通信模块，能够实现无线有线双冗余远程数据通信功能。
进一步的，所述CPU还通过传感器信号线连接继电器输出单元，可用来连接报警装置，为预留功能。
本发明集太阳能应用控制管理、市电互补优化、传感器参数采集、无线/有线远程数据传输、GPRS时钟较时等多项应用技术为一体，为分散式污水处理应用量身定制，是目前唯一针国内分散式污水处理的定制化控制器产品。具有以下有益效果：
(1)集合太阳能供电应用。供电采用太阳能与市电互补功能，使运营成本更经济;特别是在市电设施配套不足地区，在建设初期也更有优势。
(2)针对性设计的专用控制器。替代传统由PLC控制的技术现状，采购微处理芯片进行智能化设计，成本更有竞争优势。
(3)可实现远程数据通信。采用GPRS通信，使分散的各个用户组成网络，实现远程、集中式监控。