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新能源光伏水泵的优势特点及应用前景

新能源光伏水泵的优势特点及应用前景
2021.11.02
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       太阳能储量很大.分布广泛,清洁安全。光伏水泵技术正是这样的一个町以充分利用太阳能并且不消耗燃料和其他有机能源的技术.无污染.有利于环境保护盒节约能源,并且太阳能电池利用寿命长.维修费用低.这一技术在生活供水和干旱地区灌溉方面有广阔的应用前景。光伏水泵具有无噪声、全自动、高町靠、供水量与...
新能源光伏水泵的优势特点及应用前景

( 封面图:新能源光伏水泵的优势特点及应用前景

       太阳能储量很大.分布广泛,清洁安全。光伏水泵技术正是这样的一个町以充分利用太阳能并且不消耗燃料和其他有机能源的技术.无污染.有利于环境保护盒节约能源,并且太阳能电池利用寿命长.维修费用低.这一技术在生活供水和干旱地区灌溉方面有广阔的应用前景。光伏水泵具有无噪声、全自动、高町靠、供水量与蒸发量适配性好等许多优点。我国太阳能电池生产量远大于使用量,各种形式水泵都是耗能产品,世界上泵产品所消耗的电能约占总发电量的20%.要想节约能源,大力推广光伏水泵系统是发展的需要和重要途径。

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       1、光伏水泵原理光伏水泵系统是一个比较典型的“光能、机、电一体化”系统.它涉及太阳能的采集、变换及电力电子、电机、水机、计算机控制等多个学科.并且对节约能源有很大的意义。光伏水泵系统的基本T作原理是利用太阳能转化为的电能.然后通过控制驱动电机带动光伏水泵运行的.从电路角度来看.该光伏水泵系统的基本结构可以分为四部分:光伏阵列、很大功率点跟踪器、电力电子逆变器和电机水泵。其中.光伏阵列是由众多的光伏电池串并联构成.其作用是直接将太阳能转换为直流形式的电能。该系统中采用的是单品硅光伏电池.其伏安特性必须加以调节和控制才能被优化使用:很大功率点跟踪器是整个系统的核心.它的作用就是使整个系统始终上作在极佳工作点上,在不问太阳光照条件下.使太阳能尽量多的转化为电能.使电源和负载之间能达到和谐、高效和稳定的工作状态;电力电子逆变器是很大功率点跟踪器的功率执行单元.它根据很大功率点跟踪器的控制信号.发出不同频率的PWM电压波形,带动电机水泵工作,同时又具有相应的保护功能;电机水泵是该系统的最终执行单元,完成稳定、可靠的出水。该系统中的电机水泵是根据用户对扬程和出水量的要求.兼顾光伏阵列的电压和功率等级的要求而设计的。

       2、光伏水泵的运行及控制方式目前太阳能光伏水泵控制系统多采用很大功率点跟踪技术优化太阳能电池与负载之间的匹配。主电路采用BUCK软开关型结构,单片机实现PWM调制变换器占空比'改变充电电流,二手优太阳能电池阵列输出很大功率。此类控制器在充分利用太阳能电池阵列输出能量的同时。使充电电流成为脉冲电流。减小了蓄电池的极化,主电路软开关结构使得开关管实现ZVS关断、ZCS开通,提高了充电效率。太阳能电池的基本特性和二极管类似,可用简单的PN结来说明。电池单元是光电转换的很小单元,一般不单独作为电源使用。将太阳能电池单元进行串联、并联并封装后就成为太阳电池组件,功率为几瓦、几十瓦、几百瓦。众多太阳能电池组件再进行串联、并联后形成太阳电池陈列,构成“太阳能电机”。目前所用的太阳电池都为硅太阳电池,包括单晶硅、多晶硅及非晶硅太阳电池.它们可以串并联。并且可以作为太阳能蓄电池。由于光伏阵列的输出伏一安特性曲线是强烈的非线性。并且与太阳辐照度、环境温度以及气象条件有密切关系。所以.要使光伏水泵系统t作在比较理想的工况.就需要有较理想的控制环节。而整个控制环节最主要还是对电机的控制。电机的控制运行不仅要求具有良好的稳定性.而且要求具有良好的动态特性,所以锁相环的相位跟踪应具有良好的动态性能.即要能实现快速的相位跟踪.否则就会影响系统的加减速性能,或在突加负载条件下,电子换相误差过大。造成电机失步。对于光伏水泵系统.由于电机的负载为水泵.它的负载力矩与转速平方成正比,转速越低,负载阻力矩越小。因此,水泵电机所需要的起动力矩很小,只要克服摩擦力矩即可。所以。无位置传感器换相方式的特点非常适合于光伏水泵系统对电机驱动控制的要求。而对于机泵不超过转速限制、电机过载电流限制、机泵空载电流设定、机泵停机低速限制设定、停机再启动延时时间设定、故障停机次数限值设定等相关控制,都要进行智能控制。对流量改变时功率也要随之改变的控制.从而使得太阳能蓄电池、电机、水泵能够达到极佳匹配。

       3、光伏水泵的前景总之.光伏水泵系统是近若干年来迅速发展起来的光机电一体化系统,它利用太阳电池发出的电力.通过很大功率点跟踪以及变换、控制等装置驱动直流、永磁、无刷、无位置传感器、定转子双塑封电机或高效异步电机或高速开关磁阻电机带动高效水泵.将水从地表深处提至地面供农田灌溉或人畜饮用。从设计到制造涉及电气、机械、电力电子、计算机、控制等多个学科的近代技术.为发展现代农业、节能、环保等提供了极其良好的手段。本系统具有良好的长效经济性.特别是和常见的柴油机抽水相比较.具有压倒的经济性优势。发展这种新型环保节能产品无疑将会对发展产业、发展经济.特别是发展干旱地区的现代农业.带来巨大良好的经济效益和社会效益.它特别符合建设“资源节约型”及“环境友好犁”社会的发展战略。光伏水泵利用太阳能.在无需任何外来能源的情况下可以机动灵活地用于农田灌溉、提供洁净人畜饮水、发展庭院经济、美化园区、构造彩色喷泉、为养鱼、养虾池增氧、海滨盐场供排水等。此外大量国际订货意向表明.这种高技术产品的国际市场前景令人十分鼓舞。光伏水泵系统作为一个刚刚崭露头角的产业,十分符合我国可持续发展的战略。

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