Što je inverter solarne pumpe? MPPT, aplikacije i prednosti

Inverter solarne pumpe je uređaj za pretvorbu energije dizajniran za rad pumpi za vodu koristeći električnu energiju koju generiraju solarni paneli. Pretvara istosmjernu struju iz fotonaponskog niza u kontroliranu izmjeničnu struju za motor pumpe.

Za razliku od standarda solarni pretvarač , koji je uglavnom dizajniran za opskrbu izmjeničnom strujom zgrada ili mreže, a Inverter solarne pumpe je posebno dizajniran za kontrolu brzine i snage pumpe. Prilagođava motor prema raspoloživoj solarnoj energiji, potrebi za vodom i uvjetima rada.

U mnogim sustavima, inverter solarne pumpe može raditi bez baterije. Voda se može crpiti tijekom razdoblja jakog sunca i pohraniti u spremnik ili rezervoar za kasniju upotrebu. Neki modeli također podržavaju AC ulaz, omogućujući pumpi da nastavi raditi kada solarna energija nije dovoljna.

IFIND nudi inverterska rješenja za solarne pumpe kao što su Inverter MPPT solarne pumpe serije SD600 za navodnjavanje u poljoprivredi, duboko pumpanje, prijenos vode i druge primjene.

Što je inverter solarne pumpe?

Inverter solarne pumpe kombinira pretvorbu solarne energije s upravljanjem motora promjenjive frekvencije.

Njegove glavne funkcije su:

• Pretvorite solarnu istosmjernu struju u izmjeničnu struju;

• Pratite maksimalnu dostupnu snagu iz PV polja;

• Podesite brzinu motora pumpe prema solarnim uvjetima;

• Automatsko pokretanje i zaustavljanje pumpe;

• Zaštitite motor i pumpu od nenormalnih uvjeta;

• Podržava komunikaciju i daljinski nadzor na odabranim modelima.

Pojam se može odnositi na različite dizajne proizvoda. Neki pretvarači solarnih pumpi namijenjeni su izravnom solarnom radu, dok drugi podržavaju i solarni DC ulaz i AC ulaz iz mreže ili generatora.

Inverter solarne pumpe stoga nije samo konvencionalni VFD spojen na solarnu ploču. Potreban mu je MPPT sustav upravljanja i dizajn istosmjernog ulaza prikladan za fotonaponsku energiju.

Kako radi inverter solarne pumpe?

Tipični solarni pumpni sustav uključuje:

1. Solarni paneli;

2. Inverter solarne pumpe;

3. Motor pumpe;

4. Izvor vode i sustav isporuke;

5. Dodatni senzori, komunikacijski uređaji ili AC rezerva.

Solarni DC ulaz

Solarni paneli proizvode istosmjernu struju. Napon i struja koju generiraju paneli mijenjaju se tijekom dana zbog intenziteta sunčeve svjetlosti, temperature, sjene, prašine i vremenskih uvjeta.

Inverter solarne pumpe prima ovaj varijabilni DC ulaz i pretvara ga u kontrolirani izlaz za motor pumpe.

PV polje mora biti projektirano unutar dopuštenog raspona napona i struje pretvarača. Napon otvorenog kruga polja, posebno u hladnim uvjetima, mora ostati ispod maksimalnog ulaznog ograničenja pretvarača.

MPPT praćenje

MPPT je kratica za Maximum Power Point Tracking. To je upravljačka funkcija koja kontinuirano traži radnu točku u kojoj solarni niz može isporučiti najveću dostupnu snagu.

Maksimalna točka snage mijenja se s promjenom sunčeve svjetlosti i temperature ploče. Ako pretvarač radi na neprikladnom naponu, dio raspoložive solarne energije možda se neće učinkovito koristiti.

MPPT kontroler podešava radnu točku PV-a i prosljeđuje dostupnu energiju do stupnja upravljanja motorom. To omogućuje pumpi da bolje iskoristi promjenjive solarne uvjete.

MPPT ne stvara dodatnu energiju. Pomaže sustavu učinkovitije koristiti dostupnu PV snagu.

Izlaz motora s promjenjivom frekvencijom

Nakon praćenja raspoložive solarne energije, pretvarač proizvodi kontrolirani AC izlaz za motor crpke.

Kada je solarna energija jaka, pretvarač može povećati frekvenciju motora i brzinu pumpe. Kada solarna energija padne, može smanjiti frekvenciju, ući u stanje mirovanja ili zaustaviti pumpu ako nema dovoljno energije za stabilan rad.

Ovaj rad s promjenjivom frekvencijom razlikuje se od jednostavnog uključivanja i isključivanja pumpe. Omogućuje pumpi da postupnije reagira na promjenjive solarne uvjete.

Automatsko pokretanje i stanje mirovanja

Mnogi pretvarači solarnih crpki mogu automatski pokrenuti crpku kada fotonaponsko polje osigura dovoljno snage. Kada solarna snaga padne ispod radnog praga, pretvarač može smanjiti izlaz ili staviti crpku u način mirovanja.

Ova je funkcija korisna za sustave daljinskog navodnjavanja i vodoopskrbe jer operater ne treba ručno pokretati i zaustavljati pumpu tijekom dana.

AC pomoćni ulaz

Neki pretvarači solarnih pumpi podržavaju i solarni DC ulaz i kompatibilni AC ulaz. Izvor izmjenične struje može dolaziti iz električne mreže ili generatora, ovisno o dizajnu sustava.

AC backup može biti koristan kada:

• Navodnjavanje se mora nastaviti nakon zalaska sunca;

• Oblačni pokrivač smanjuje solarnu energiju;

• Sezonska potražnja za vodom je velika;

• Sustav zahtijeva planirano pumpanje;

• Spremnik se mora napuniti unutar određenog vremena.

Izvor izmjenične struje, faza, napon i metoda promjene moraju odgovarati konfiguraciji pretvarača.

Koje su glavne funkcije invertera solarne pumpe?

MPPT solarna kontrola

MPPT omogućuje pretvaraču da prilagodi rad prema promjeni izlaza PV polja. Ovo je jedna od glavnih razlika između pretvarača solarne pumpe i standardnog AC motornog pogona.

Meko pokretanje

Inverter solarne crpke može postupno povećati brzinu motora umjesto da odmah primijeni punu snagu.

Meko pokretanje može pomoći:

• Smanjite početnu struju;

• Ograničite mehanički udar;

• Smanjite vodeni čekić;

• Zaštitite spojnice i remene;

• Poboljšajte radni vijek sustava crpke.

Vrijeme ubrzanja treba postaviti prema pumpi, motoru, cjevovodu, nepovratnom ventilu i ukupnoj visini.

Zaštita od rada na suho

Rad na suho događa se kada pumpa radi bez dovoljno vode. Može uzrokovati pregrijavanje, mehaničko trošenje, oštećenje brtve ili preuranjeni kvar crpke.

Inverter solarne crpke može detektirati uvjete rada na suho praćenjem struje motora, snage, opterećenja ili senzora razine vode. Točna metoda detekcije ovisi o pretvaraču i sustavu pumpe.

Parametre rada na suho treba prilagoditi prema stvarnoj pumpi. Postavka koja radi za jednu pumpu možda nije prikladna za drugu.

Kontrola razine vode

Senzori razine vode mogu se koristiti za nadzor bunara, spremnika, rezervoara ili drugog izvora vode.

Inverter može zaustaviti pumpu kada:

• Razina izvora vode je preniska;

• Spremnik je pun;

• Pumpa bi inače radila bez dovoljno vode;

• Dosegnuta je konfigurirana radna razina.

Ispravna instalacija senzora i logika signala važni su za pouzdan rad.

Zaštita od prekomjerne struje i preopterećenja

Inverter nadzire struju motora i može zaustaviti crpku ako struja premaši konfigurirano ograničenje.

Prekomjerna struja može biti uzrokovana blokiranom crpkom, prekomjernom visinom, mehaničkim oštećenjem, neispravnim parametrima motora ili problemom s fazom. Ponovljena putovanja treba istražiti, a ne rješavati jednostavnim povećanjem trenutnog ograničenja.

Zaštita od prenapona i pretjerane temperature

Pretvarač može pratiti PV napon, napon istosmjerne sabirnice, unutarnju temperaturu i druge električne uvjete.

Ako je PV napon previsok ili se pretvarač pregrije, može smanjiti izlaz ili zaustaviti rad. Pravilna ventilacija i pravilan dizajn PV niza su bitni.

Komunikacija i daljinski nadzor

Mnogi moderni pretvarači solarnih crpki omogućuju RS485 komunikaciju. Dodatni moduli mogu podržavati Ethernet, Wi-Fi, GPRS ili druge metode daljinskog nadzora.

Tipični podaci praćenja mogu uključivati:

• PV ulazni napon i snaga;

• Izlazna frekvencija;

• Struja motora;

• Radni status crpke;

• Evidencija kvarova;

• Protok vode ili akumulirani volumen vode;

• Povijesni operativni podaci.

Daljinski nadzor je osobito koristan za poljoprivredna područja i bunare koje je teško pregledavati svaki dan.

Vrste pretvarača solarnih pumpi

Samostalni pretvarači solarnih pumpi

Samostalni pretvarač solarne crpke prvenstveno je dizajniran za rad na fotonaponski pogon. Pretvara sunčevu energiju izravno u kontroliranu izmjeničnu struju za pumpu.

Ovi se sustavi često koriste za daljinsko navodnjavanje, napajanje stoke i pumpanje iz dubokih bunara tamo gdje električna mreža nije dostupna ili je skupa za instalaciju.

Inverteri solarnih pumpi s rezervnom izmjeničnom strujom

Ovi pretvarači prihvaćaju solarnu energiju kao primarni izvor i koriste kompatibilnu izmjeničnu struju kada solarna energija nije dovoljna.

Oni pružaju veću radnu fleksibilnost, ali zahtijevaju dodatnu pozornost na AC ulazni napon, fazu, zaštitu i logiku promjene.

Jednofazni i trofazni modeli

Inverteri solarnih pumpi dostupni su za različite konfiguracije motora.

Jednofazna pumpa može se koristiti u manjim sustavima, dok su trofazni motori uobičajeni u većim poljoprivrednim, industrijskim i crpnim aplikacijama iz dubokih bunara.

Izlaz pretvarača mora odgovarati nazivnom naponu, fazi, frekvenciji i struji motora. Pretvarač dizajniran za trofazni motor ne smije se spajati na drugu vrstu motora bez odobrenja proizvođača.

Primjene potopne i površinske pumpe

Neki pretvarači solarnih crpki koriste se s potopnim crpkama ugrađenim u bunare ili bušotine. Drugi pokreću površinske centrifugalne pumpe, pumpe za povišenje tlaka ili prijenosne pumpe.

Odabir pretvarača ovisi o karakteristikama motora, a ne samo o nazivu pumpe. Također treba uzeti u obzir duljinu kabela, zahtjev za pokretanje, radnu frekvenciju, razinu vode i ukupnu visinu.

Inverter solarne pumpe u odnosu na konvencionalni VFD

Konvencionalni VFD može učinkovito kontrolirati motor pumpe kada se napaja stabilnom izmjeničnom strujom, ali normalno ne može pratiti maksimalnu točku snage solarnog niza.

Inverter solarne pumpe dizajniran je prema promjenjivim karakteristikama fotonaponske energije i radnim zahtjevima pumpi za vodu.

Inverter solarne pumpe u odnosu na standardni solarni inverter

Standardni solarni pretvarač pretvara fotonaponsku energiju u izmjeničnu struju za kućanstva, komercijalna ili opterećenja povezana na mrežu. Možda neće pružati funkcije upravljanja motorom koje zahtijeva pumpa.

Inverter solarne pumpe dizajniran je za:

• Upravljajte frekvencijom motora;

• Podesite brzinu pumpe;

• Osigurajte meko pokretanje;

• Odgovorite na promjenu PV snage;

• Otkrijte uvjete rada na suho ili razine vode;

• Zaštitite motor pumpe.

Iz tog razloga, standardni solarni pretvarač vezan na mrežu ne bi trebao biti spojen izravno na crpku osim ako cijeli sustav nije posebno dizajniran za tu svrhu.

Primjene invertera solarne pumpe

Poljoprivredno navodnjavanje

Poljoprivredno navodnjavanje jedna je od najčešćih primjena.

Inverter solarne pumpe može opskrbljivati ​​vodom iz bunara, rezervoara, kanala ili spremnika polja, voćnjake, staklenike i mreže za navodnjavanje.

Sustav može raditi tijekom dnevnog svjetla i pohranjivati ​​vodu u spremniku za korištenje kada je solarna proizvodnja niža.

Pumpanje dubokog bunara

Inverteri solarnih pumpi mogu pokretati kompatibilne potopne pumpe za bušotine i duboke bunare.

Prije odabira sustava, inženjeri bi trebali provjeriti:

• Statička razina vode;

• Drawdown;

• Potreban protok;

• Ukupna dinamička glava;

• Dubina bunara;

• Duljina cijevi;

• Duljina kabela motora;

• Oznaka motora pumpe.

Crpku treba odabrati prema protoku i visini. Sama snaga motora nije dovoljna da se utvrdi hoće li sustav zadovoljiti zahtjeve za vodom.

Opskrba vodom staklenika

Staklenici mogu koristiti solarne pumpne sustave za navodnjavanje, punjenje spremnika, prijenos vode ili cirkulaciju.

Kontrola razine vode i vremenski određen rad mogu pomoći u koordinaciji pumpanja s rasporedom navodnjavanja usjeva.

Napajanje stoke

Udaljene farme mogu koristiti solarno pumpanje za prijenos vode u rezervoare za stoku ili povišene rezervoare.

Funkcije automatskog zaustavljanja mogu spriječiti prelijevanje, dok zaštita od rada na suho može smanjiti rizik rada crpke kada je izvor vode nizak.

Punjenje spremnika i spremnika

Solarni crpni sustav može proizvesti vodu tijekom razdoblja jakog sunčevog svjetla i pohraniti je za kasniju upotrebu.

Ovaj pristup može smanjiti potrebu za skladištenjem baterija u aplikacijama gdje je skladištenje vode praktičnije od skladištenja električne energije.

Daljinska opskrba vodom

Udaljene zajednice, gradilišta i izolirani objekti mogu koristiti izmjenjivače solarnih pumpi tamo gdje je pristup mreži ograničen.

Sustav se može konfigurirati sa solarnom energijom, skladištenjem vode i dodatnom AC rezervom prema potrebnom rasporedu rada.

Prednosti korištenja invertera solarne pumpe

Smanjena ovisnost o električnoj energiji iz mreže

Solarna energija može pokretati pumpu tijekom dana bez potpunog oslanjanja na električnu energiju ili generatore na gorivo.

Rad bez baterije u odgovarajućim sustavima

Mnogi solarni pumpni sustavi mogu raditi bez baterije pumpajući vodu kada je solarna energija dostupna i pohranjujući tu vodu u spremnik ili rezervoar.

Ovo može smanjiti održavanje baterije i pojednostaviti sustav, iako rad bez baterije nije prikladan za svaku primjenu.

Bolje korištenje dostupne solarne energije

MPPT i kontrola varijabilne frekvencije omogućuju pumpi da reagira na promjenjive solarne uvjete umjesto opetovanog pokretanja i zaustavljanja punom snagom.

Poboljšana zaštita crpke

Detekcija rada na suho, zaštita od preopterećenja, kontrola razine vode i druge funkcije mogu pomoći u zaštiti crpke od uobičajenih problema u radu.

Automatski rad

Funkcije automatskog pokretanja, mirovanja, mjerenja vremena i daljinskog nadzora smanjuju potrebu za svakodnevnim ručnim radom, osobito na udaljenim mjestima.

Kako odabrati inverter solarne pumpe

Definirajte potrebe za vodom

Počnite s potrebnom dnevnom količinom vode i rasporedom rada.

Uzmite u obzir vrstu usjeva, metodu navodnjavanja, sezonsku potražnju, veličinu spremnika i dostupnost sunčeve svjetlosti. Samo područje navodnjavanja nije dovoljno za određivanje kapaciteta pumpe i pretvarača.

Izračunajte protok i ukupnu visinu

Ukupna dinamička visina može uključivati:

• Vertikalna visina dizanja;

• Povlačenje bušotine;

• Visina isporuke;

• Trenje cijevi;

• Gubici ventila i filtera;

• Potreban tlak na izlazu.

Crpku treba odabrati prema potrebnom protoku i ukupnoj visini prije odabira pretvarača.

Uskladite motor

Provjerite motor pumpe:

• Nazivni napon;

• Nazivna struja;

• Nazivna snaga;

• Faza;

• Nazivna frekvencija;

• Početni zahtjevi;

• Vrsta motora.

Pretvarač treba odabrati prema nazivnoj struji i kapacitetu preopterećenja kao i snazi ​​motora.

Odredite veličinu PV polja

PV polje mora ostati unutar dopuštenog raspona napona i struje pretvarača.

Uzmite u obzir promjene uzrokovane hladnim vremenom, visokim temperaturama, sjenčanjem, prašinom, gubicima kabela i starenjem modula. Preporučena PV snaga trebala bi slijediti smjernice proizvođača pretvarača.

Provjerite duljinu i zaštitu kabela

Dugi kabeli motora mogu uzrokovati pad napona i stres od reflektiranih valova. Za neke instalacije može biti potreban izlazni reaktor ili filtar.

Sustav također treba uključivati ​​odgovarajuće uzemljenje, zaštitu od prenapona, rastavljače i izolaciju kabela za uvjete na lokaciji.

FAQ

Koja je svrha invertera solarne pumpe?

Inverter solarne pumpe pretvara solarnu istosmjernu struju u kontroliranu izmjeničnu struju za vodenu pumpu. Također prilagođava brzinu motora, prati dostupnu PV snagu i pruža funkcije zaštite pumpe.

Treba li inverter solarne pumpe bateriju?

Ne uvijek. Mnogi solarni crpni sustavi rade bez baterije pumpajući vodu tijekom sunčanih sati i pohranjujući je u spremnik ili rezervoar.

Baterija se može razmotriti kada je sustavu potrebna pomoćna električna energija ili rad u vrijeme kada solarna energija nije dostupna.

Što je MPPT u inverteru solarne pumpe?

MPPT je kratica za Maximum Power Point Tracking. Prilagođava PV radnu točku tako da solarni niz može isporučiti najveću dostupnu snagu pod promjenjivim uvjetima sunčeve svjetlosti i temperature.

Može li inverter solarne pumpe koristiti struju iz mreže?

Neki modeli podržavaju i solarni DC ulaz i kompatibilni AC ulaz. To omogućuje mreži ili generatoru da služi kao rezervni izvor kada solarna energija nije dovoljna.

AC napon, faza, frekvencija i način promjene moraju odgovarati konfiguraciji pretvarača.

Može li inverter solarne pumpe upravljati potopnom pumpom?

Da, mnogi pretvarači solarnih pumpi dizajnirani su za kompatibilne potopne pumpe. Pretvarač mora odgovarati naponu motora, fazi, struji, snazi, duljini kabela i zahtjevima za pokretanje.

Kako odrediti veličinu invertera solarne pumpe?

Počnite s protokom vode, ukupnom dinamičkom visinom, snagom motora crpke, nazivnom strujom, naponom PV polja, snagom PV polja i potrebnim dnevnim volumenom vode.

Pretvarač treba odabrati prema cjelokupnom sustavu pumpanja, a ne samo prema snazi ​​motora.

Što se događa kada sunčeva svjetlost oslabi?

Pretvarač može smanjiti brzinu crpke, ući u stanje mirovanja ili zaustaviti crpku ako je dostupna PV snaga ispod radnog praga.

Ako model podržava pomoćnu izmjeničnu struju, može se prebaciti na kompatibilni izvor izmjenične struje u skladu s konfiguriranim prioritetom.

Zaključak

Inverter solarne pumpe pretvara varijabilnu solarnu energiju u kontrolirani AC izlaz za motore pumpe za vodu. Njegova MPPT funkcija prati dostupnu fotonaponsku snagu, dok kontrola varijabilne frekvencije prilagođava brzinu crpke prema sunčevoj svjetlosti i potrebi za vodom.

Najvažniji čimbenici odabira su protok vode, ukupna visina, karakteristike motora, dizajn PV polja, ulazni i izlazni napon, zaštitne funkcije, duljina kabela i zahtjevi za pomoć.

Kada se ispravno uskladi s pumpom i sustavom vode, pretvarač solarne pumpe može podržati automatski rad, smanjiti ovisnost o električnoj mreži, zaštititi motor i učiniti opskrbu vodom na solarnu energiju praktičnijom za poljoprivredu, udaljena mjesta i druge primjene.

Trebate pomoć pri odabiru invertera solarne pumpe?

Podijelite svoju ocjenu motora pumpe, potrebni protok, ukupnu visinu, podatke o PV nizu i radne uvjete s IFIND timom. Možemo pomoći u procjeni odgovarajuće konfiguracije invertera solarne crpke za vaš projekt.

Razgovarajte o svojoj primjeni invertera solarne pumpe