太阳能光伏水泵系统设计方案

太阳能光伏水泵系统设计方案绪论 1第1章光伏水泵的种类 2 2 32.2光伏水泵的构成 3 3 3 4 5第4章光伏水泵系统控制器与控制策略4.1光伏水泵系统MPPT控制器构成 74.2光伏水泵系统控制策略的设计 7光伏水泵亦称太阳能水泵，他的基本原理是利用太阳能电池将太阳能直接转变为电能，然后驱动各类电动机带动水泵从江河，湖，井等水源提水。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“环境友好型”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能够机动灵活地用构造彩色喷泉、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。有刷直流光伏水泵：水泵工作时，线圈和换向器旋转，磁钢和碳刷不转，线圈电流方向的交替变化是随着电机转动的换向器和电刷来完成，只要电机转动碳刷就会产生磨损，电脑水泵运行到一定的时候，碳刷磨损间隙变大，声音也会随之增大，连续运行几百小时之后碳刷就不能起到换向的作用了。第一章光伏水泵的种类1.1有刷直流光伏水泵有刷直流光伏水泵：水泵工作时，线圈和换向器旋转，磁钢和碳刷不转，线圈电流方向的交替变化是随着电机转动的换向器和电刷来完成，只要电机转动碳刷就会产生磨损，电脑水泵运行到一定的时候，碳刷磨损间隙变大，声音也会随之增大，连续运行几百小时之后碳刷就不能起到换向的作用优点：价格低廉。1.2无刷直流光伏水泵无刷电机式光伏水泵：电机式无刷直流水泵是采用无刷直流电机加上叶轮之后组成的。电机的轴与叶轮连在一起，水泵的定子和转子之间是有间隙的，使用时间长了水会渗透进入电机里面电机很容易烧坏。优点：无刷直流电机已标准化，有专门的厂家大批生产，成本比较低，效率高。无刷直流磁力驱动光伏水泵：无刷直流水泵采用了电子组件优点：寿命长，噪音低可达35dB以下，可用于热水循环。电机的定子和电路板部分采用环氧树脂灌封并与转子完全光伏水泵系统的日扬水量受天气(主要是日照)的2.2光伏水泵的构成2.2.1光伏阵列生产过程中的差异、组件相互之间的连接电阻，吕附设它”具有理想的一致性光伏阵列的伏安特性曲线能够看作仅是光伏阵列的输thtr乎特性曲线具有强那朔)线他而且和在这种情况下要使光伏泵系统工作在)、较理想的工况，而压值相适配的情况下直接连接，电动机将带动水泵旋转扬直流电动机的造价一般较高，还需要定期维护或更换其电几种电动机的驱动都要靠专用的变频装置或相对应的电力电子驱动电路。：这里以三相异步电动机的驱动为例说明其驱交流驱动一般情况下可分为正弦波驱动和方波驱动(含阶梯波驱动)两大类。如果是功率较小的光伏水泵系统(300W以下),通常都都以方波驱动为主；而当功率较大时为了限(1)开关电源：开关电源部分的作用顾名思义，就都是需要士5V或+12V等控制电源，而太阳电池阵列的输出电压在绝大多数情形下是不可能直接为此(2)主电路及其驱动电路：作为主电路的三相逆变一同为负载供电。驱动电路的设计与制作应精心进(3)控制电路：当前很多的光伏水泵系统电路都采用先进的单片微机技术，经过了MsC-51系列、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系列的很多共有特1)完成系统要求的过流、欠压、低速、打干保护2)检测主回路直流侧的电流、电压、计算出太阳3)按磁链追踪或其它相对应的变频调速原理，发送(4)保护电路：出于对系统安全运行的考虑，需要2.2.3电机和水泵“随便”,因为电机的功率等级、电压等级在很大程度上受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能够认为它是一直处于具有恒定电压的电源带动下工作的。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2.4光伏水泵系统的效率及特性系统效率nsys能够是瞬时系统效率，也能够是小时平均系统效率，日平均系数效率，月平均系统效率，季度平均系统效率，年度平均系统效率等。计算这些效率时要注意在上述定义公式中，分子与分母所选的积分限为相同的小时、日、月、季度或年，而常易混淆的是诸如把日平均效率看成是小时平均效率的算术平均值，或把月平均效率看成是一月内各天日平均效率的平均值。商品化光伏水泵系统的系统效率，其一般在1%-6%的范围内不等。产品的质量参差不齐，更因为系统效率中包含了太阳电池的效率，仅根据系统效率难以判断逆变器、机泵总成件等主要部件的效率情况，所以市场上通常把太阳电池的效率排除在外，给出一个“机泵系统效率”,这里“系统”二字的含意是已把MPPT、变频逆变器的效率考虑在内。从当前世界市场的产品情况看，机泵系统效率相差很大，高的可达60%左右，低的仅10%左右。当然，功率等级不同、泵型及电动机类型不同都会有不同的效率范围，在保证其可靠性的前提下要认真推敲其一定年限内的性能/价格比。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对应的系统工作状况。如