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光伏水泵系统研究现状及发展趋势分析第三篇

时间:2016-12-25 00:00来源:互联网作者:中国泵网 点击:
 用户根据流量(Q)和扬程(H)的不同要求,可以确定水泵的功率等级。在光伏水泵系统中,仅用传统的水泵方法选择已不能满足需求,可根据水泵在不同运行条件下的H-Q曲线来优化选择

  用户根据流量(Q)和扬程(H)的不同要求,可以确定水泵的功率等级。在光伏水泵系统中,仅用传统的水泵方法选择已不能满足需求,可根据水泵在不同运行条件下的H-Q曲线来优化选择。

  有文献则以离心泵为对象,建立了不同转速下水泵的H-Q曲线,如式(1)所示;同时,建立了管道阻力特性的H-Q曲线,如式(2)所示。

  式中:H--离心泵额定扬程;

  Q--离心泵额定流量;

  nN、n--离心泵额定转速和变速后的转速;

  p1、p2、p3--系统的基本参数;

  Hst--系统的静扬程;

  K--管道特性系数。

  如图2所示,离心泵的工作点是管道的H-Q曲线和水泵的H-Q曲线的交点。当离心泵的工作点不同,水泵效率是不断变化的,故应选择具有更宽高效工作区间的水泵,以提高光伏水泵系统的效率。

  1.2电机的选择

  直流电动机和常见的交流电动机均适用于光伏水泵系统,其中使用最广泛的是无刷直流电动机、三相异步电动机和永磁同步电动机。

  由于直流电动机高功率密度和高运行效率等优点,在2kW以下的小功率光伏水泵系统更具优势。其中,无刷直流电动机以电子换相电路替代机械换相,在直流光伏水泵系统中基本替代有刷直流电动机。但是直流光伏水泵系统需要配套专门的直流水泵,市场狭窄,维护难度大,在大功率场合下基本没有应用。

  三相异步电动机结构简单、成本较低,能够匹配市场上常见的普通水泵。工业上,采用三相异步电动机驱动水泵的光伏水泵系统也较为常见,功率等级覆盖了0.5~100kW,尤其在大功率场合应用较多。

  永磁同步电动机具有无须励磁电流、铜耗小、惯量比高和动态响应性能好等优点,且效率和功率密度也明显高于感应电机。近几年来,将永磁同步电动机应用到光伏水泵系统的研究越来越多。某文献研究指出在相同结构配件和功率等级条件下,永磁同步电动机驱动的水泵运行效率始终较高,最高效率比感应电机驱动的水泵提高8%以上。文献也针对直流电动机、永磁同步电动机和异步电动机驱动离心泵的整体系统效率和流量进行比较,发现永磁同步电机更具优势。

  1.3光伏阵列的选择

  光伏阵列是光伏水泵系统的电源部分,输出电压和功率等级需要与电机相匹配。考虑安装地点的光照强度、光照时间、最佳倾斜角、环境温度和海拔等情况的不同,需改变光伏阵列串并联数,来优化阵列组合。光伏阵列与负载匹配度也是配置光伏阵列的重要因素。图3为光伏电池组件总数和环境条件相同的前提下,不同串并联组合下的光伏阵列形成的方阵特性,即I1= f(U1)、I2= f(U2)。其中曲线A为光伏水泵系统的负载特性曲线。由图3可知同一系统在不同方阵特性下的扬水性能大大不同,故需要选择与负载特性曲线匹配度高的光伏阵列,以提高系统效率,优化光伏阵列数。

(责任编辑:中国泵网)
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