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關于光伏水泵逆變器幾個冷知識
2020-09-22

  光伏揚水逆變器,英文為Solar Pumping Inverter,對光伏揚水系統(太陽能水泵系統)的運行實施控制和調節,將光伏陣列發出的直流電轉化成交流電,驅動水泵,并根據日照強度的變化實時調節輸出頻率,實現最大功率點跟蹤 (MPPT)。

  光伏水泵逆變器是逆變器諸多分類的一種,和我們常見的并網逆變器主要功能是一樣的,都是把光伏直流電轉化為交流電。但水泵逆變器做了很多改進措施,為系統節省了大量的成本,拓展了光伏應用范圍。

  光伏水泵逆變器是離網逆變器,不依賴于電網,可以獨立帶負載工作,但常規的離網逆變器需配置蓄電池才能工作,而鉛酸蓄電池價格貴,成本占系統的30%左右,壽命短,只有3-5年,影響系統的投資收益。光伏揚水系統無需配置蓄電池,有陽光就工作,在高處建一個水塔,需要用水時從水塔取水即可,逆變器本身也會配水位開關,非常方便實用,其功能相當于離網系統中的蓄電池,但水塔的成本要比蓄電池低很多。

  電動機是離網系統最難帶的負載,因為電動機啟動需要很大的能量,常規電動機啟動功率是額定功率的3倍左右,而水泵電機需要把水抽到高處,啟動功率是額定功率的5倍左右,常規的離網逆變器如果要帶水泵電機,需放大5倍,如2kW的水泵電機,需要10kW的離網逆變器才可帶動,正常運行時,直流端輸入也要大于2kW,電動機才能持續運行。這就增加了系統成本,而光伏水泵逆變器加入了特殊算法,一般只增加20%的功率即可,如4kW的水泵電機,用5kW揚水逆變器就可以啟動。運行過程中,光伏輸入功率也不需要4kW才能持續運行,1kW左右也能讓水泵運行。

  為什么水泵逆變器能有如此逆天的功能,這要從交流電的原理談起,交流電有三個元素,電壓、電流和頻率,正常情況下,頻率都是不變的50Hz,電機啟動,每秒轉50次,功率隨電流電壓而變化,所以我們一般都是用電壓和電流來計算功率。但是電動機不一樣,其功率和頻率有關系,正常額定功率是在頻率為50Hz下的功率,當頻率下降時,功率也會下降。電機的額定功率=額定轉矩×額定轉,只要額定轉矩不變,電機就能運行,這樣頻率、電壓下降時,額定功率與轉速或者說頻率成正比下降。水泵逆變器在逆變器里加入了變頻器功能,可以改變交流電輸出的頻率,在啟動的時候,把頻率降低,以速度換功率,電機啟動后,再提升頻率,增加轉速。頻率還可隨光照而變化,這樣,即使1kW的光伏輸入,也可以帶動4kW的水泵運行,是不是很神奇。

  水泵逆變器的功能既然這么逆天,那么能不能拓展他們應用范圍呢,答案是否定的,由于水泵逆變器的輸出電壓、電流、相位、頻率都在隨著光照而變化,很多場合都不能使用。

  1、受到技術限制,水泵逆變器尚不能多臺并聯使用,必須是一臺逆變器配一臺電機,因此最大功率會受到限制;目前還沒有支持儲能的水泵逆變器,直流耦合在一些冬天低溫地區,外面的水塔會結冰,光伏揚水系統也會受到限制;水泵逆變器不能并到電網,因為電網要求頻率和電壓同步。

  2、水泵逆變器能帶的負載很有限,目前除了水泵電機外,凡是功率穩定,對電壓和頻率有要求的負載均不能帶,如水泵逆變器不能直接帶電燈、冰箱、電腦、洗衣機、甚至變頻空調也不能帶,只能帶純電阻性負載熱水器。


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