太陽(yáng)能光伏水泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

太陽(yáng)能光伏水泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案緒論 1第1章光伏水泵的種類(lèi) 2 2 32.2光伏水泵的構(gòu)成 3 3 3 4 5第4章光伏水泵系統(tǒng)控制器與控制策略4.1光伏水泵系統(tǒng)MPPT控制器構(gòu)成 74.2光伏水泵系統(tǒng)控制策略的設(shè)計(jì) 7光伏水泵亦稱(chēng)太陽(yáng)能水泵，他的基本原理是利用太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，然后?qū)動(dòng)各類(lèi)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵從江河，湖，井等水源提水。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?xún)?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)境友好型”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)能源的情況下能夠機(jī)動(dòng)靈活地用構(gòu)造彩色噴泉、為養(yǎng)魚(yú)、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。有刷直流光伏水泵：水泵工作時(shí)，線(xiàn)圈和換向器旋轉(zhuǎn)，磁鋼和碳刷不轉(zhuǎn)，線(xiàn)圈電流方向的交替變化是隨著電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的換向器和電刷來(lái)完成，只要電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)碳刷就會(huì)產(chǎn)生磨損，電腦水泵運(yùn)行到一定的時(shí)候，碳刷磨損間隙變大，聲音也會(huì)隨之增大，連續(xù)運(yùn)行幾百小時(shí)之后碳刷就不能起到換向的作用了。第一章光伏水泵的種類(lèi)1.1有刷直流光伏水泵有刷直流光伏水泵：水泵工作時(shí)，線(xiàn)圈和換向器旋轉(zhuǎn)，磁鋼和碳刷不轉(zhuǎn)，線(xiàn)圈電流方向的交替變化是隨著電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的換向器和電刷來(lái)完成，只要電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)碳刷就會(huì)產(chǎn)生磨損，電腦水泵運(yùn)行到一定的時(shí)候，碳刷磨損間隙變大，聲音也會(huì)隨之增大，連續(xù)運(yùn)行幾百小時(shí)之后碳刷就不能起到換向的作用優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格低廉。1.2無(wú)刷直流光伏水泵無(wú)刷電機(jī)式光伏水泵：電機(jī)式無(wú)刷直流水泵是采用無(wú)刷直流電機(jī)加上葉輪之后組成的。電機(jī)的軸與葉輪連在一起，水泵的定子和轉(zhuǎn)子之間是有間隙的，使用時(shí)間長(zhǎng)了水會(huì)滲透進(jìn)入電機(jī)里面電機(jī)很容易燒壞。優(yōu)點(diǎn)：無(wú)刷直流電機(jī)已標(biāo)準(zhǔn)化，有專(zhuān)門(mén)的廠(chǎng)家大批生產(chǎn)，成本比較低，效率高。無(wú)刷直流磁力驅(qū)動(dòng)光伏水泵：無(wú)刷直流水泵采用了電子組件優(yōu)點(diǎn)：壽命長(zhǎng)，噪音低可達(dá)35dB以下，可用于熱水循環(huán)。電機(jī)的定子和電路板部分采用環(huán)氧樹(shù)脂灌封并與轉(zhuǎn)子完全光伏水泵系統(tǒng)的日揚(yáng)水量受天氣(主要是日照)的2.2光伏水泵的構(gòu)成2.2.1光伏陣列生產(chǎn)過(guò)程中的差異、組件相互之間的連接電阻，呂附設(shè)它”具有理想的一致性光伏陣列的伏安特性曲線(xiàn)能夠看作僅是光伏陣列的輸thtr乎特性曲線(xiàn)具有強(qiáng)那朔)線(xiàn)他而且和在這種情況下要使光伏泵系統(tǒng)工作在)、較理想的工況，而壓值相適配的情況下直接連接，電動(dòng)機(jī)將帶動(dòng)水泵旋轉(zhuǎn)揚(yáng)直流電動(dòng)機(jī)的造價(jià)一般較高，還需要定期維護(hù)或更換其電幾種電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)都要靠專(zhuān)用的變頻裝置或相對(duì)應(yīng)的電力電子驅(qū)動(dòng)電路。：這里以三相異步電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)為例說(shuō)明其驅(qū)交流驅(qū)動(dòng)一般情況下可分為正弦波驅(qū)動(dòng)和方波驅(qū)動(dòng)(含階梯波驅(qū)動(dòng))兩大類(lèi)。如果是功率較小的光伏水泵系統(tǒng)(300W以下),通常都都以方波驅(qū)動(dòng)為主；而當(dāng)功率較大時(shí)為了限(1)開(kāi)關(guān)電源：開(kāi)關(guān)電源部分的作用顧名思義，就都是需要士5V或+12V等控制電源，而太陽(yáng)電池陣列的輸出電壓在絕大多數(shù)情形下是不可能直接為此(2)主電路及其驅(qū)動(dòng)電路：作為主電路的三相逆變一同為負(fù)載供電。驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)與制作應(yīng)精心進(jìn)(3)控制電路：當(dāng)前很多的光伏水泵系統(tǒng)電路都采用先進(jìn)的單片微機(jī)技術(shù)，經(jīng)過(guò)了MsC-51系列、意的8XCI96系列，其中包括專(zhuān)門(mén)用于電機(jī)調(diào)速的80C196MC系列，它除了具有196系列的很多共有特1)完成系統(tǒng)要求的過(guò)流、欠壓、低速、打干保護(hù)2)檢測(cè)主回路直流側(cè)的電流、電壓、計(jì)算出太陽(yáng)3)按磁鏈追蹤或其它相對(duì)應(yīng)的變頻調(diào)速原理，發(fā)送(4)保護(hù)電路：出于對(duì)系統(tǒng)安全運(yùn)行的考慮，需要2.2.3電機(jī)和水泵“隨便”,因?yàn)殡姍C(jī)的功率等級(jí)、電壓等級(jí)在很大程度上受功率系統(tǒng)仍以采用高效三相異步電動(dòng)機(jī)為主。在進(jìn)行電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到光伏水泵的具體運(yùn)行條件，主要是：變頻運(yùn)行、負(fù)載率早晚變化較大等。在這種情況下要力爭(zhēng)使電動(dòng)機(jī)全日、全年的總平均效率為最高，它不象普通電動(dòng)機(jī)那樣能夠認(rèn)為它是一直處于具有恒定電壓的電源帶動(dòng)下工作的。光伏水泵系統(tǒng)中水泵的選擇與設(shè)計(jì)也甚有特點(diǎn)。根據(jù)用戶(hù)對(duì)流量、揚(yáng)程的不同要求，按經(jīng)濟(jì)性、可靠性大致可按以下原則選擇泵型：要求流量小、揚(yáng)程高的用戶(hù)，宜選用容積式水泵；要求流量較大，且揚(yáng)程也較高的用戶(hù)，宜選用潛水式電2.4光伏水泵系統(tǒng)的效率及特性系統(tǒng)效率nsys能夠是瞬時(shí)系統(tǒng)效率，也能夠是小時(shí)平均系統(tǒng)效率，日平均系數(shù)效率，月平均系統(tǒng)效率，季度平均系統(tǒng)效率，年度平均系統(tǒng)效率等。計(jì)算這些效率時(shí)要注意在上述定義公式中，分子與分母所選的積分限為相同的小時(shí)、日、月、季度或年，而常易混淆的是諸如把日平均效率看成是小時(shí)平均效率的算術(shù)平均值，或把月平均效率看成是一月內(nèi)各天日平均效率的平均值。商品化光伏水泵系統(tǒng)的系統(tǒng)效率，其一般在1%-6%的范圍內(nèi)不等。產(chǎn)品的質(zhì)量參差不齊，更因?yàn)橄到y(tǒng)效率中包含了太陽(yáng)電池的效率，僅根據(jù)系統(tǒng)效率難以判斷逆變器、機(jī)泵總成件等主要部件的效率情況，所以市場(chǎng)上通常把太陽(yáng)電池的效率排除在外，給出一個(gè)“機(jī)泵系統(tǒng)效率”,這里“系統(tǒng)”二字的含意是已把MPPT、變頻逆變器的效率考慮在內(nèi)。從當(dāng)前世界市場(chǎng)的產(chǎn)品情況看，機(jī)泵系統(tǒng)效率相差很大，高的可達(dá)60%左右，低的僅10%左右。當(dāng)然，功率等級(jí)不同、泵型及電動(dòng)機(jī)類(lèi)型不同都會(huì)有不同的效率范圍，在保證其可靠性的前提下要認(rèn)真推敲其一定年限內(nèi)的性能/價(jià)格比。光伏水泵系統(tǒng)的日揚(yáng)水量受天氣(主要是日照)的影響很大，很難給出具體結(jié)果，只能根據(jù)某一具體時(shí)日的具體日照分布給出相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)工作狀況。如