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关于光伏水泵逆变器几个冷知识
2020-09-22

  光伏扬水逆变器,英文为Solar Pumping Inverter,对光伏扬水系统(太阳能水泵系统)的运行实施控制和调节,将光伏阵列发出的直流电转化成交流电,驱动水泵,并根据日照强度的变化实时调节输出频率,实现最大功率点跟踪 (MPPT)。

  光伏水泵逆变器是逆变器诸多分类的一种,和我们常见的并网逆变器主要功能是一样的,都是把光伏直流电转化为交流电。但水泵逆变器做了很多改进措施,为系统节省了大量的成本,拓展了光伏应用范围。

  光伏水泵逆变器是离网逆变器,不依赖于电网,可以独立带负载工作,但常规的离网逆变器需配置蓄电池才能工作,而铅酸蓄电池价格贵,成本占系统的30%左右,寿命短,只有3-5年,影响系统的投资收益。光伏扬水系统无需配置蓄电池,有阳光就工作,在高处建一个水塔,需要用水时从水塔取水即可,逆变器本身也会配水位开关,非常方便实用,其功能相当于离网系统中的蓄电池,但水塔的成本要比蓄电池低很多。

  电动机是离网系统最难带的负载,因为电动机启动需要很大的能量,常规电动机启动功率是额定功率的3倍左右,而水泵电机需要把水抽到高处,启动功率是额定功率的5倍左右,常规的离网逆变器如果要带水泵电机,需放大5倍,如2kW的水泵电机,需要10kW的离网逆变器才可带动,正常运行时,直流端输入也要大于2kW,电动机才能持续运行。这就增加了系统成本,而光伏水泵逆变器加入了特殊算法,一般只增加20%的功率即可,如4kW的水泵电机,用5kW扬水逆变器就可以启动。运行过程中,光伏输入功率也不需要4kW才能持续运行,1kW左右也能让水泵运行。

  为什么水泵逆变器能有如此逆天的功能,这要从交流电的原理谈起,交流电有三个元素,电压、电流和频率,正常情况下,频率都是不变的50Hz,电机启动,每秒转50次,功率随电流电压而变化,所以我们一般都是用电压和电流来计算功率。但是电动机不一样,其功率和频率有关系,正常额定功率是在频率为50Hz下的功率,当频率下降时,功率也会下降。电机的额定功率=额定转矩×额定转,只要额定转矩不变,电机就能运行,这样频率、电压下降时,额定功率与转速或者说频率成正比下降。水泵逆变器在逆变器里加入了变频器功能,可以改变交流电输出的频率,在启动的时候,把频率降低,以速度换功率,电机启动后,再提升频率,增加转速。频率还可随光照而变化,这样,即使1kW的光伏输入,也可以带动4kW的水泵运行,是不是很神奇。

  水泵逆变器的功能既然这么逆天,那么能不能拓展他们应用范围呢,答案是否定的,由于水泵逆变器的输出电压、电流、相位、频率都在随着光照而变化,很多场合都不能使用。

  1、受到技术限制,水泵逆变器尚不能多台并联使用,必须是一台逆变器配一台电机,因此最大功率会受到限制;目前还没有支持储能的水泵逆变器,直流耦合在一些冬天低温地区,外面的水塔会结冰,光伏扬水系统也会受到限制;水泵逆变器不能并到电网,因为电网要求频率和电压同步。

  2、水泵逆变器能带的负载很有限,目前除了水泵电机外,凡是功率稳定,对电压和频率有要求的负载均不能带,如水泵逆变器不能直接带电灯、冰箱、电脑、洗衣机、甚至变频空调也不能带,只能带纯电阻性负载热水器。


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