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恒定电压跟踪光伏水泵系统瞬态工作点特性分析
 

    光伏水泵系统是典型的光机电一体化高新技术,为联合国国际开发署(UNDP)向发展中国家推荐的首选技术。据报道全世界已有数万台不同规格的光伏水泵系统投入了运行,且其应用规模在逐年扩大,特别是在亚、非、拉等发展中国家。据报道印度近五年来新安装的光伏水泵系统约有4000台套,并计划再推广安装50000台套。预计到2010年世界上将有50万套光伏水泵系统投入运行。我国经过十几年的努力,已成功地研制出2.5kW和5kW光伏水泵系统,并在不同地区相继投入实地运行。目前这些系统基本上采用恒定电压跟踪器(CVT)代替最大功率点跟踪器(MPPT)。对于全年冬夏温差较大的地区,由于CVT不能适应太阳电池方阵伏安特性随光强和温度的变化,引起系统工作点偏离太阳电池方阵最大功率点,造成系统失配损失。本文介绍2.5kW光伏水泵系统的构成和典型的实地运行试验数据,并对系统典型的日瞬态工作点特性进行了分析讨论。

    2、系统基本构成

    光伏水泵系统主要由太阳电池方阵,逆变控制器,电机和水泵四部分构成。太阳电池方阵由四组并联组成,每组由18块35W单晶硅太阳能电池组件串联组成。单块组件工作电压约为17V,工作电流约为2A。每组工作电压约为306V,工作电流约为2A。方阵总输出工作电压约为DC306V,总工作电流约为8A,标称输出总功率2500W。

    逆变控制器将太阳电池方阵输出的直流电逆变为三相交流电,输入电压DC300V,额定输出电压AC220V,起始工作频率25Hz。主要由定电压跟踪器(CVT),Duck式DC/DC变换器、可控压控振荡器(V/f),环形分配器,逆变器的驱动及主电路,为控制电路供电的DC/DC变换器六部分组成。

    三相异步电动机和潜水泵构成潜水电泵总成,变频运行。电机标称功率1.5kW,额定工作电压三相220V。水泵为6英寸5级潜水泵,额定扬程45m。

    3、实地运行数据采集

    太阳电池方阵安装方位为南偏西10°,倾角30°~55°可调。逆变控制器置于泵站室内阴凉、通风、干燥处。潜水泵置于机井内动态水位以下15m,出水管采用法兰连接。系统安装完成后,先检查太阳电池方阵的输出电压,再将四组太阳电池方阵逐一并联接入逆变控制器,启动逆变器驱动电机进行运行实验,采集数据。图1为现场太阳电池方阵实物照片。

 

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