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一、光伏水泵概述
光伏水泵系統(tǒng)也叫做光伏揚(yáng)水系統(tǒng)，由光伏太陽(yáng)能板、光伏專用變頻器、水泵、儲(chǔ)水裝置等組成。原理是利用半導(dǎo)體吸收太陽(yáng)日照輻射能量，并將其轉(zhuǎn)化為直流電，再經(jīng)過(guò)光伏變頻器逆變?yōu)榻涣麟�，�?qū)動(dòng)水泵揚(yáng)水。
我國(guó)一些干旱和半干旱地區(qū)，人居分散、交通不便，電力供應(yīng)不足，提水困難，這些問(wèn)題成為制約這些地區(qū)發(fā)展的主要因素。典型的有西北地區(qū)的新疆、青海。新疆太陽(yáng)能資源十分豐富，全年日照時(shí)數(shù)為2550小時(shí)~3500小時(shí)，日照百分率為60%~80%，年輻射總量達(dá)5430MJ/m2~6670MJ/m2,年輻射照度總量比我國(guó)同緯度地區(qū)高10%~15%，比長(zhǎng)江中下游地區(qū)高15%~25%；居全國(guó)第二位，僅次于青藏高原。新疆全年日照大于6小時(shí)的天數(shù)為250~325天，日照氣溫高于10°C的天數(shù)普遍在150天以上。但新疆又是沙漠化最嚴(yán)重的地區(qū)，特別是南疆地區(qū)，仍有部分地區(qū)缺水嚴(yán)重，且這些地區(qū)地處偏遠(yuǎn)，沒(méi)有商業(yè)電力引入。因此，新疆利用豐富的太陽(yáng)能發(fā)電來(lái)抽取地下水，以滿足居民生活需要、進(jìn)行防沙綠化就顯得尤為必要。
光伏水泵系統(tǒng)不需要電網(wǎng)支持，有效地解決了這些問(wèn)題。只要有充足的光照和水源，就能以太陽(yáng)能為動(dòng)力進(jìn)行提水，隨時(shí)可以安裝使用，縮短了建設(shè)周期。光伏揚(yáng)水系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，無(wú)需人工值守，無(wú)需投入高成本的蓄電池儲(chǔ)能裝置，解決了無(wú)電地區(qū)和干旱地區(qū)提水動(dòng)力問(wèn)題。
光伏水泵系統(tǒng)特點(diǎn)：
清潔能源：太陽(yáng)能作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，對(duì)環(huán)境零污染；
經(jīng)濟(jì)實(shí)惠：無(wú)需鋪設(shè)供電線路，大大地降低系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用;
安全可靠：全自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)須人工值守，以蓄水替代蓄電，直接驅(qū)動(dòng)水泵揚(yáng)水，避免大面積敷設(shè)電纜帶來(lái)的安全隱患，可靠性高，大幅降低系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)成本。
智能調(diào)節(jié)：根據(jù)日照強(qiáng)度的變化調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，使輸出功率接近太陽(yáng)電池陣列的最大功率；當(dāng)日照很充足時(shí)，保證水泵的轉(zhuǎn)速不超過(guò)額定轉(zhuǎn)速；當(dāng)日照不足時(shí)，根據(jù)設(shè)定的條件，自動(dòng)停止或者切換到市電運(yùn)行，保證系統(tǒng)持續(xù)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
應(yīng)用廣泛：水泵由三相交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，從深井中抽水，注入蓄水箱/池，或直接接入灌溉系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)需求和安裝條件，可采用不同類型的水泵進(jìn)行工作。并可以根據(jù)地區(qū)、客戶不同需求提供經(jīng)濟(jì)有效的解決方案。
 
光伏水泵系統(tǒng)示意圖
二、光伏水泵對(duì)變頻器要求
1、具有MPPT算法，根據(jù)日照強(qiáng)度的變化調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，使輸出功率接近太陽(yáng)電池陣列的最大功率。由于光伏陣列輸出特性的非線性，其輸出受光照強(qiáng)度、環(huán)境溫度和負(fù)載情況影響，在一定的光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度下，光伏陣列可以工作在不同的輸出電壓，但是只有在某一輸出電壓值時(shí)，光伏電池的輸出功率才能達(dá)到最大值。因此在太陽(yáng)能光伏水泵系統(tǒng)中，要提高系統(tǒng)效率，必須實(shí)時(shí)檢測(cè)光伏陣列的輸出功率并調(diào)整光伏電池的工作點(diǎn)，使之始終工作在最大功率點(diǎn)附近，滿足在不同太陽(yáng)光照條件下，使太陽(yáng)能盡量多的轉(zhuǎn)化為電能，使水泵能高效和穩(wěn)定的工作。因此，最大功率點(diǎn)追蹤（MPPT）是光伏水泵變頻器的核心功能。
2、具有干燒檢測(cè)功能，自動(dòng)保護(hù)水泵。水泵的工作環(huán)境是在水中，水泵電機(jī)是靠水的介質(zhì)進(jìn)行散熱，嚴(yán)禁在斷水下運(yùn)行，但水泵的水位是根據(jù)供水量的多少和水源的變化有很大的不同，若出現(xiàn)水泵斷水就會(huì)燒毀水泵電機(jī)，影響系統(tǒng)的可靠性。
3、能根據(jù)光照強(qiáng)度變化，自動(dòng)睡眠喚醒。為滿足系統(tǒng)自動(dòng)工作的要求，系統(tǒng)應(yīng)具備自診斷和自動(dòng)投入運(yùn)行的功能，控制系統(tǒng)在水泵工作前首先進(jìn)行自檢測(cè)和預(yù)判斷，符合條件后啟動(dòng)光伏水泵工作或?qū)φ彰饔眯铍姵爻潆姡蝗舫霈F(xiàn)多云、雷雨等天氣，系統(tǒng)能根據(jù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)停止光伏水泵的工作，當(dāng)光照滿足光伏水泵的工作要求時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行狀態(tài)。
4、系統(tǒng)具有雷擊保護(hù)等功能，當(dāng)已出現(xiàn)的過(guò)電壓、欠電壓、過(guò)電流、過(guò)負(fù)載、過(guò)熱、水箱滿水、水泵缺水等故障解除后，系統(tǒng)通過(guò)自診斷后能自動(dòng)恢復(fù)工作狀態(tài)。
5、可以配合水位開關(guān)及水塔來(lái)進(jìn)行儲(chǔ)水，提高用水效率。
三、HD300光伏水泵變頻器
1、接線圖
 
主回路接線圖
 
HD300光伏專用變頻器接線圖
2、HD300光伏變頻器技術(shù)規(guī)格
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光伏水泵性能
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電壓等級(jí)
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220V
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380V
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最大輸入直流電壓
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410V
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800V
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推薦MPPT電壓范圍
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270～400VDC
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350～750VDC
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推薦輸入電壓
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310V
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513V
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額定輸出電壓
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三相220VAC
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三相380VAC
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MPPT效率
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99.9%
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電源輸入通道
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2
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輸出頻率范圍
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0-300Hz
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最大效率
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97%
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專用功能
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最大功率點(diǎn)追蹤、光弱自動(dòng)休眠、光強(qiáng)自動(dòng)喚醒、滿水位休眠、低水位喚醒、欠載報(bào)警、水位傳感器故障檢測(cè)
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3、HD300光伏水泵專用變頻器特點(diǎn)
（1）內(nèi)置MPPT系統(tǒng)，智能追蹤最大功率點(diǎn)，響應(yīng)快， 穩(wěn)定性高，效率高。
（2）光照不足時(shí)，結(jié)合外圍器件能夠?qū)崿F(xiàn)與市電自動(dòng)切換，保證系統(tǒng)可靠性；
（3）寬電壓適應(yīng)范圍，更好適應(yīng)戶外環(huán)境；
（4）核心元件采用一線品牌核心元器件，如IGBT使用了德國(guó)英飛凌（Infineon）、電容用日本愛(ài)普科斯 (EPCOS)，產(chǎn)品更加可靠耐用。
四、七喜HD300系列光伏水泵專用變頻器在國(guó)外的應(yīng)用
甲國(guó)盛產(chǎn)水稻，畜牧業(yè)較發(fā)達(dá)，但甲國(guó)面臨著嚴(yán)重的灌溉用水短缺問(wèn)題，諸如降雨分布不均，干旱反復(fù)出現(xiàn)，而且灌溉用電與柴油資源尤為緊缺。但得天獨(dú)厚的地理?xiàng)l件賦予了甲國(guó)豐富的太陽(yáng)能資源，隨著光伏組件的成本降低，甲國(guó)農(nóng)業(yè)光伏灌溉趨勢(shì)明顯，利用太陽(yáng)能清潔能源的步伐正在進(jìn)一步加快。廣州七喜智能設(shè)備有限公司的HD300系列光伏水泵專用變頻器推出后，很快在甲國(guó)得到了應(yīng)用。在大規(guī)模使用前，甲國(guó)客戶先對(duì)七喜HD300變頻器進(jìn)行了連續(xù)7天的嚴(yán)格測(cè)試。在這7天，七喜變頻器經(jīng)受住了嚴(yán)格考驗(yàn)，一直穩(wěn)定可靠地工作著，獲得客戶的贊賞，繼而大批量地應(yīng)用于甲國(guó)。
五、總結(jié)
光伏水泵系統(tǒng)利用太陽(yáng)的持久能源，日出而作、日入而息，無(wú)需人員看管、無(wú)需化石能源、獨(dú)立運(yùn)行、也可根據(jù)需求配合電網(wǎng)使用，安全可靠。在無(wú)需任何外來(lái)能源的情況下可以機(jī)動(dòng)靈活應(yīng)用于農(nóng)田灌溉、人畜飲水、庭院發(fā)展、園區(qū)美化、構(gòu)造彩色噴泉、養(yǎng)殖業(yè)增氧、海濱鹽場(chǎng)供排水等，有效解決耕地灌溉問(wèn)題，提高產(chǎn)量，節(jié)水節(jié)能，大幅降低傳統(tǒng)能源、電力的投入。具有壽命長(zhǎng)、功耗低、噪音小、調(diào)速平衡、運(yùn)行穩(wěn)定、無(wú)干擾等優(yōu)點(diǎn)。
因此光伏水泵系統(tǒng)成為利用清潔能源替代化石能源的最有效方式，成為全球“糧食問(wèn)題”、“能源問(wèn)題”綜合解決方案中新能源、新技術(shù)重要產(chǎn)品。
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