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太阳能光伏水泵系统
2012-10-29 16:59 浏览 3070 上一张 下一张
太阳能光伏水泵系统的基本构成
光伏水泵系统大致由四部分组成:光伏阵列,控制器、电机和水泵
1光伏阵列 光伏阵列由众多的太阳电池串、并联构成,其作用是直接把太阳能转换为直流形式的电能。目前用于光伏水泵系统的太阳电池多为晶体硅太阳电池,其中包括单晶硅、多晶硅及非晶硅太阳电池。
2控制器
2.1 最大功率点跟踪器(MPPT) 由光伏阵列伏安特性曲线可知,光伏阵列在不同太阳辐照度下输出最大功率点位置并不固定,而且当环境温度发生变化时,相应于同一辐照度的最大功率“点位置也将变化。为了实现最大功率“点跟踪以获取当前日照下最多的能量,MPPT通常做成两种形式,以下分别予以介绍。•恒定电压式最大功率点跟踪器(CVT式MPPT)。
2.2变频逆变器 光伏阵列通过最大功率点跟踪器以后的输出是直流电压,如果水泵所用驱动电机是直流电动机,当然就可以在二者电压值相适配的情况下直接连接,电动机将带动水泵旋转扬水。
交流驱动常分为方波驱动(含阶梯波驱动)及正弦波驱动两大类。一般说功率较小的光伏水泵系统(300W以下),采用方波驱动的为多,功率较大时为限制其谐波损耗,常采用正弦波驱动。不论采用何种驱动,其基本电路结构都可分为以下四部分,即:
(1)开关电源部分:它的作用是为控制器提供电源。控制器往往需要士5V或+12V等控制电源,而太阳电池阵列的输出电压在绝大部分情形下是不可能直接为此所用,因此需要一个DC/DC变换装置,把阵列的直流电压变换为所需的直流电压,这就是开关电源。
(2)主电路及其驱动电路 作为主电路的三相逆变电路的主要元件为功率电子器件,它们构成了全桥式逆变电路,大容量的电解电容作为储能元件直接跨接在直流侧两端,当逆变电路关断时,太阳电池阵列向电容充电,当逆变电路导通时,电容和太阳电池阵列一同为负载供电。 驱动电路的设计与制作应精心进行,在使用功率MOsFET时要可靠地使栅极驱动电路具有良好的性能。
(3)控制电路 目前许多光伏水泵的控制电路已经采用先进的单片微机技术,经过了MsC-51系列、MCS96系列等发展过程,最近更推出了比较令人满意的8XCI96系列,其中包括专门用于电机调速的80C196MC系列,它除了具有196系列的许多共有特点外,还具有特别适合于电动机驱动的特点,通过汇编语言的程序设计,在本系统中主要完成以下功能。
•完成系统要求的过流、欠压、低速、打干保护等保护功能,显示故障状态;
•检测主回路直流侧的电流、电压、计算出太阳电池阵列的输出功率,完成在变频调速过程中对阵列输出最大功率点的跟踪;
•按磁链追踪或其它相应的变频调速原理,发送SPWM信号。
(4)保护电路 出于对系统安全运行的考虑,需要设置诸如过电流、过电压、过负荷、过低负荷、欠电压、井水打干、停机后在各种条件下的自启动……许多保护环节,要根据所选用的控制器件、控制电路因地制宜地把它们设置到电路中去。
3.光伏水泵用驱动电机有:不同电压等级的传统直流电动机,直流无刷永磁电动机,三相异步电动机,永磁同步电动机,磁阻电动机等。从目前的使用情况看,以三相异步电动机及直流无刷电动机为最多,大功率系统仍以采用高效三相异步电动机为主。在进行电机设计时要充分考虑到光伏水泵的具体运行条件,主要是:变频运行、负载率早晚变化较大等。在这种情况下要力争使电动机全日、全年的总平均效率为最高,它不象普通电动机那样可以认为它是一直处于具有恒定电压的电源带动下工作的。
4. 光伏水泵系统中水泵的选择与设计也甚有特点。根据用户对流量、扬程的不同要求,按经济性、可靠性大致可按以下原则选择泵型:要求流量小、扬程高的用户,宜选用容积式水泵;要求流量较大,且扬程也较高的用户,宜选用潜水式电泵;需要流量较大,但扬程却较低的用户,一般宜采用自吸式水泵。
5.光伏水泵系统的日扬水量受天气(主要是日照)的影响很大,很难给出具体结果,只能根据某一具体时日的具体日照分布给出相应的系统工作状况。

宇之光太阳能光伏水泵主要应用范围:
◆ 沙漠治理 海水淡化 农业灌溉 生活用水
◆ 林业浇灌 城市水景 景观喷泉 草原畜牧
◆ 海岛供水 水处理工程

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