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恒定电压跟踪光伏水泵系统瞬态工作点特性分析

作者:时间:2011-03-17来源:网络收藏

摘要:采用定器(CVT)的光伏在不同地区已成功地投入实际应用。实地运行数据表明,CVT不能适应太阳电池方阵伏安的变化,使瞬态点偏离方阵输出最大功率点,导致功率损失。报道了2.5kWp光伏系统的基本构成和典型实地运行数据,并对系统瞬态进行了讨论。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/179440.htm

关键词:光伏系统;瞬态点;数据

 

1 引言

光伏水泵系统是典型的光机电一体化高新技术,为联合国国际开发署(UNDP)向发展中国家推荐的首选技术。据报道全世界已有数万台不同规格的光伏水泵系统投入了运行,且其应用规模在逐年扩大,特别是在亚、非、拉等发展中国家。据报道印度近五年来新安装的光伏水泵系统约有4000台套,并计划再推广安装50000台套。预计到2010年世界上将有50万套光伏水泵系统投入运行。我国经过十几年的努力,已成功地研制出2.5kW和5kW光伏水泵系统,并在不同地区相继投入实地运行。目前这些系统基本上采用器(CVT)代替最大功率点器(MPPT)。对于全年冬夏温差较大的地区,由于CVT不能适应太阳电池方阵伏安随光强和温度的变化,引起系统工作点偏离太阳电池方阵最大功率点,造成系统失配损失。本文介绍2.5kW光伏水泵系统的构成和典型的实地运行试验数据,并对系统典型的日瞬态工作点特性进行了讨论。

2 系统基本构成

光伏水泵系统主要由太阳电池方阵,逆变控制器,电机和水泵四部分构成。太阳电池方阵由四组并联组成,每组由18块35W单晶硅太阳能电池组件串联组成。单块组件工作约为17V,工作电流约为2A。每组工作电压约为306V,工作电流约为2A。方阵总输出工作电压约为DC306V,总工作电流约为8A,标称输出总功率2500W。

逆变控制器将太阳电池方阵输出的直流电逆变为三相交流电,输入电压DC300V,额定输出电压AC220V,起始工作频率25Hz。主要由定电压跟踪器(CVT),Duck式DC/DC变换器、可控压控振荡器(V/f),环形分配器,逆变器的驱动及主电路,为控制电路供电的DC/DC变换器六部分组成。

三相异步电动机和潜水泵构成潜水电泵总成,变频运行。电机标称功率1.5kW,额定工作电压三相220V。水泵为6英寸5级潜水泵,额定扬程45m。

3 实地运行数据采集

太阳电池方阵安装方位为南偏西10°,倾角30°~55°可调。逆变控制器置于泵站室内阴凉、通风、干燥处。潜水泵置于机井内动态水位以下15m,出水管采用法兰连接。系统安装完成后,先检查太阳电池方阵的输出电压,再将四组太阳电池方阵逐一并联接入逆变控制器,启动逆变器驱动电机进行运行实验,采集数据。图1为现场太阳电池方阵实物照片。

图1 光伏水泵系统太阳电池方阵实物照片

运行数据采集所用仪器仪表为

1)国产DT9907C型数字万用表;

2)日产HCL-60数字温度计;

3)II级标准太阳电池(标准值Isc=159.11mA)。将标准太阳电池固定在太阳电池方阵面上,测定入射到方阵面上瞬时太阳辐射强度。同时测定方阵输出工作电流,工作电压,组件温度和环境温度。每隔1h采集一次数据,典型日实地运行数据见表1。

表1 2.5kW光伏水泵系统典型日实地运行数据

当地时间/h 辐射光强/(W/m2) 方阵电压/V 方阵电流/A 组件温度/℃ 环境温度/℃
8:00 250 294 2.0 27 25
9:00 485 297 4.0 43 26
10:00 503 298 5.0 50 28
11:00 742 298 6.0 49 30
12:00 830 298 6.0 58 28
13:00 566 296 4.0 50 29
14:00 730 296 6.4 50 29
15:00 642 297 5.0 53 32
16:00 516 296 4.4 54 32
17:00 324 295 2.4 46 31
17:30 300 292 2.0 38 31

 

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