新能源光伏水泵的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)及應(yīng)用前景

? ? ? ?太陽(yáng)能儲(chǔ)量很大．分布廣泛，清潔安全。光伏水泵技術(shù)正是這樣的一個(gè)町以充分利用太陽(yáng)能并且不消耗燃料和其他有機(jī)能源的技術(shù)．無(wú)污染．有利于環(huán)境保護(hù)盒節(jié)約能源，并且太陽(yáng)能電池利用壽命長(zhǎng)．維修費(fèi)用低．這一技術(shù)在生活供水和干旱地區(qū)灌溉方面有廣闊的應(yīng)用前景。光伏水泵具有無(wú)噪聲、全自動(dòng)、高町靠、供水量與蒸發(fā)量適配性好等許多優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)太陽(yáng)能電池生產(chǎn)量遠(yuǎn)大于使用量，各種形式水泵都是耗能產(chǎn)品，世界上泵產(chǎn)品所消耗的電能約占總發(fā)電量的20％．要想節(jié)約能源，大力推廣光伏水泵系統(tǒng)是發(fā)展的需要和重要途徑。

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? ? ? ?1、光伏水泵原理光伏水泵系統(tǒng)是一個(gè)比較典型的“光能、機(jī)、電一體化”系統(tǒng)．它涉及太陽(yáng)能的采集、變換及電力電子、電機(jī)、水機(jī)、計(jì)算機(jī)控制等多個(gè)學(xué)科．并且對(duì)節(jié)約能源有很大的意義。光伏水泵系統(tǒng)的基本T作原理是利用太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為的電能．然后通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)光伏水泵運(yùn)行的．從電路角度來(lái)看．該光伏水泵系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)可以分為四部分：光伏陣列、很大功率點(diǎn)跟蹤器、電力電子逆變器和電機(jī)水泵。其中．光伏陣列是由眾多的光伏電池串并聯(lián)構(gòu)成．其作用是直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為直流形式的電能。該系統(tǒng)中采用的是單品硅光伏電池．其伏安特性必須加以調(diào)節(jié)和控制才能被優(yōu)化使用：很大功率點(diǎn)跟蹤器是整個(gè)系統(tǒng)的核心．它的作用就是使整個(gè)系統(tǒng)始終上作在極佳工作點(diǎn)上，在不問(wèn)太陽(yáng)光照條件下．使太陽(yáng)能盡量多的轉(zhuǎn)化為電能．使電源和負(fù)載之間能達(dá)到和諧、高效和穩(wěn)定的工作狀態(tài)；電力電子逆變器是很大功率點(diǎn)跟蹤器的功率執(zhí)行單元．它根據(jù)很大功率點(diǎn)跟蹤器的控制信號(hào)．發(fā)出不同頻率的PWM電壓波形，帶動(dòng)電機(jī)水泵工作，同時(shí)又具有相應(yīng)的保護(hù)功能；電機(jī)水泵是該系統(tǒng)的最終執(zhí)行單元，完成穩(wěn)定、可靠的出水。該系統(tǒng)中的電機(jī)水泵是根據(jù)用戶對(duì)揚(yáng)程和出水量的要求．兼顧光伏陣列的電壓和功率等級(jí)的要求而設(shè)計(jì)的。

? ? ? ?2、光伏水泵的運(yùn)行及控制方式目前太陽(yáng)能光伏水泵控制系統(tǒng)多采用很大功率點(diǎn)跟蹤技術(shù)優(yōu)化太陽(yáng)能電池與負(fù)載之間的匹配。主電路采用BUCK軟開(kāi)關(guān)型結(jié)構(gòu)，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)制變換器占空比'改變充電電流，二手優(yōu)太陽(yáng)能電池陣列輸出很大功率。此類控制器在充分利用太陽(yáng)能電池陣列輸出能量的同時(shí)。使充電電流成為脈沖電流。減小了蓄電池的極化，主電路軟開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)使得開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)ZVS關(guān)斷、ZCS開(kāi)通，提高了充電效率。太陽(yáng)能電池的基本特性和二極管類似，可用簡(jiǎn)單的PN結(jié)來(lái)說(shuō)明。電池單元是光電轉(zhuǎn)換的很小單元，一般不單獨(dú)作為電源使用。將太陽(yáng)能電池單元進(jìn)行串聯(lián)、并聯(lián)并封裝后就成為太陽(yáng)電池組件，功率為幾瓦、幾十瓦、幾百瓦。眾多太陽(yáng)能電池組件再進(jìn)行串聯(lián)、并聯(lián)后形成太陽(yáng)電池陳列，構(gòu)成“太陽(yáng)能電機(jī)”。目前所用的太陽(yáng)電池都為硅太陽(yáng)電池，包括單晶硅、多晶硅及非晶硅太陽(yáng)電池．它們可以串并聯(lián)。并且可以作為太陽(yáng)能蓄電池。由于光伏陣列的輸出伏一安特性曲線是強(qiáng)烈的非線性。并且與太陽(yáng)輻照度、環(huán)境溫度以及氣象條件有密切關(guān)系。所以．要使光伏水泵系統(tǒng)t作在比較理想的工況．就需要有較理想的控制環(huán)節(jié)。而整個(gè)控制環(huán)節(jié)最主要還是對(duì)電機(jī)的控制。電機(jī)的控制運(yùn)行不僅要求具有良好的穩(wěn)定性．而且要求具有良好的動(dòng)態(tài)特性，所以鎖相環(huán)的相位跟蹤應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能．即要能實(shí)現(xiàn)快速的相位跟蹤．否則就會(huì)影響系統(tǒng)的加減速性能，或在突加負(fù)載條件下，電子換相誤差過(guò)大。造成電機(jī)失步。對(duì)于光伏水泵系統(tǒng)．由于電機(jī)的負(fù)載為水泵．它的負(fù)載力矩與轉(zhuǎn)速平方成正比，轉(zhuǎn)速越低，負(fù)載阻力矩越小。因此，水泵電機(jī)所需要的起動(dòng)力矩很小，只要克服摩擦力矩即可。所以。無(wú)位置傳感器換相方式的特點(diǎn)非常適合于光伏水泵系統(tǒng)對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的要求。而對(duì)于機(jī)泵不超過(guò)轉(zhuǎn)速限制、電機(jī)過(guò)載電流限制、機(jī)泵空載電流設(shè)定、機(jī)泵停機(jī)低速限制設(shè)定、停機(jī)再啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間設(shè)定、故障停機(jī)次數(shù)限值設(shè)定等相關(guān)控制，都要進(jìn)行智能控制。對(duì)流量改變時(shí)功率也要隨之改變的控制．從而使得太陽(yáng)能蓄電池、電機(jī)、水泵能夠達(dá)到極佳匹配。

? ? ? ?3、光伏水泵的前景總之．光伏水泵系統(tǒng)是近若干年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的光機(jī)電一體化系統(tǒng)，它利用太陽(yáng)電池發(fā)出的電力．通過(guò)很大功率點(diǎn)跟蹤以及變換、控制等裝置驅(qū)動(dòng)直流、永磁、無(wú)刷、無(wú)位置傳感器、定轉(zhuǎn)子雙塑封電機(jī)或高效異步電機(jī)或高速開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)帶動(dòng)高效水泵．將水從地表深處提至地面供農(nóng)田灌溉或人畜飲用。從設(shè)計(jì)到制造涉及電氣、機(jī)械、電力電子、計(jì)算機(jī)、控制等多個(gè)學(xué)科的近代技術(shù)．為發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、節(jié)能、環(huán)保等提供了極其良好的手段。本系統(tǒng)具有良好的長(zhǎng)效經(jīng)濟(jì)性．特別是和常見(jiàn)的柴油機(jī)抽水相比較．具有壓倒的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。發(fā)展這種新型環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品無(wú)疑將會(huì)對(duì)發(fā)展產(chǎn)業(yè)、發(fā)展經(jīng)濟(jì)．特別是發(fā)展干旱地區(qū)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)．帶來(lái)巨大良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益．它特別符合建設(shè)“資源節(jié)約型”及“環(huán)境友好犁”社會(huì)的發(fā)展戰(zhàn)略。光伏水泵利用太陽(yáng)能．在無(wú)需任何外來(lái)能源的情況下可以機(jī)動(dòng)靈活地用于農(nóng)田灌溉、提供潔凈人畜飲水、發(fā)展庭院經(jīng)濟(jì)、美化園區(qū)、構(gòu)造彩色噴泉、為養(yǎng)魚、養(yǎng)蝦池增氧、海濱鹽場(chǎng)供排水等。此外大量國(guó)際訂貨意向表明．這種高技術(shù)產(chǎn)品的國(guó)際市場(chǎng)前景令人十分鼓舞。光伏水泵系統(tǒng)作為一個(gè)剛剛嶄露頭角的產(chǎn)業(yè)，十分符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。