Що таке інвертор сонячного насоса? MPPT, програми та переваги

Інвертор сонячного насоса — це пристрій для перетворення електроенергії, призначений для роботи водяних насосів за допомогою електроенергії, виробленої сонячними панелями. Він перетворює потужність постійного струму від фотоелектричної батареї в контрольовану потужність змінного струму для двигуна насоса.

На відміну від стандарту сонячний інвертор , який в основному призначений для живлення змінного струму в будівлі або мережу, a Інвертор сонячного насоса спеціально розроблений для контролю швидкості та потужності насоса. Він регулює двигун відповідно до доступної сонячної енергії, потреби у воді та умов експлуатації.

У багатьох системах інвертор сонячного насоса може працювати без батареї. Воду можна накачувати під час періодів сильного сонячного світла та зберігати в баку чи резервуарі для подальшого використання. Деякі моделі також підтримують вхід змінного струму, що дозволяє насосу продовжувати працювати, коли сонячної енергії недостатньо.

IFIND пропонує інверторні рішення для сонячних насосів, такі як Інвертор сонячних насосів MPPT серії SD600 для сільськогосподарського зрошення, глибоких насосів, перекачування води та інших застосувань.

Що таке інвертор сонячного насоса?

Інвертор сонячного насоса поєднує перетворення сонячної енергії з керуванням двигуном із змінною частотою.

Його основні функції:

• Перетворення сонячної енергії постійного струму в енергію змінного струму;

• Відстежуйте максимальну доступну потужність фотоелектричної системи;

• Відрегулюйте швидкість двигуна насоса відповідно до сонячних умов;

• Автоматичний запуск і зупинка насоса;

• Захищайте двигун і насос від ненормальних умов;

• Підтримка зв'язку та дистанційного моніторингу на вибраних моделях.

Цей термін може стосуватися різних дизайнів продуктів. Деякі інвертори сонячних насосів призначені для прямої роботи від сонячних батарей, тоді як інші підтримують як вхід постійного струму, так і вхід змінного струму від мережі або генератора.

Тому інвертор сонячного насоса – це не просто звичайний VFD, підключений до сонячної панелі. Для цього потрібна система керування MPPT і конструкція входу постійного струму, придатна для фотоелектричної енергії.

Як працює інвертор сонячного насоса?

Типова сонячна насосна система включає:

1. Сонячні панелі;

2. Інвертор сонячного насоса;

3. Двигун насоса;

4. Джерело води та система доставки;

5. Додаткові датчики, пристрої зв'язку або резервне джерело змінного струму.

Сонячний вхід постійного струму

Сонячні панелі виробляють постійний струм. Напруга та струм, що генеруються панелями, змінюються протягом дня через інтенсивність сонячного світла, температуру, затінення, пил та погодні умови.

Інвертор сонячного насоса отримує цей змінний вхід постійного струму та перетворює його на контрольований вихід для двигуна насоса.

Фотоелектрична батарея повинна бути розроблена в межах дозволеного діапазону напруги та струму інвертора. Напруга холостого ходу масиву, особливо в холодних умовах, повинна залишатися нижче максимальної вхідної межі інвертора.

Відстеження MPPT

MPPT означає відстеження максимальної потужності. Це функція керування, яка постійно шукає робочу точку, де сонячна батарея може забезпечити найвищу доступну потужність.

Максимальна точка потужності змінюється зі зміною сонячного світла та температури панелі. Якщо інвертор працює з невідповідною напругою, частина доступної сонячної енергії може використовуватися неефективно.

Контролер MPPT регулює робочу точку PV і передає доступну енергію на етап керування двигуном. Це дозволяє насосу краще використовувати мінливі сонячні умови.

MPPT не створює додаткової енергії. Це допомагає системі ефективніше використовувати доступну фотоелектричну енергію.

Вихід двигуна зі змінною частотою

Після відстеження доступної сонячної енергії інвертор створює контрольований вихід змінного струму для двигуна насоса.

Коли сонячна енергія потужна, інвертор може збільшити частоту двигуна та швидкість насоса. Коли сонячна потужність падає, вона може зменшити частоту, перейти в сплячий режим або зупинити насос, якщо енергії недостатньо для стабільної роботи.

Ця робота зі змінною частотою відрізняється від простого вмикання та вимикання насоса. Це дозволяє насосу більш поступово реагувати на зміну сонячних умов.

Автоматичний запуск і сплячий режим

Багато інверторів сонячних насосів можуть запускати насос автоматично, коли фотоелектрична батарея забезпечує достатню потужність. Коли сонячна потужність падає нижче робочого порогу, інвертор може зменшити потужність або перевести насос у сплячий режим.

Ця функція корисна для дистанційних систем поливу та водопостачання, оскільки оператору не потрібно запускати та зупиняти насос вручну протягом дня.

Резервний вхід змінного струму

Деякі інвертори сонячних насосів підтримують як вхід постійного струму, так і сумісний вхід змінного струму. Джерело змінного струму може надходити від електромережі або генератора, залежно від конструкції системи.

Резервне копіювання змінного струму може бути корисним, коли:

• Після заходу сонця полив необхідно продовжити;

• Хмарність зменшує вихід сонячної енергії;

• Сезонна потреба у воді висока;

• Система потребує планової прокачування;

• Резервуар повинен бути заповнений протягом певного часу.

Джерело змінного струму, фаза, напруга та спосіб перемикання мають відповідати конфігурації інвертора.

Які основні функції інвертора сонячного насоса?

MPPT Solar Control

MPPT дозволяє інвертору регулювати роботу відповідно до зміни потужності фотоелектричної панелі. Це одна з основних відмінностей між інвертором сонячного насоса та стандартним двигуном змінного струму.

М'який пуск

Інвертор сонячного насоса може поступово збільшувати швидкість двигуна замість негайного застосування повної потужності.

Плавний запуск може допомогти:

• Зменшити пусковий струм;

• Обмеження механічних ударів;

• Зменшити гідроудар;

• Захист муфт і ременів;

• Збільшити термін служби насосної системи.

Час прискорення слід встановити відповідно до насоса, двигуна, трубопроводу, зворотного клапана та загального напору.

Захист від сухого ходу

Сухий хід виникає, коли насос працює без достатньої кількості води. Це може спричинити перегрів, механічний знос, пошкодження ущільнення або передчасний вихід насоса з ладу.

Інвертор сонячного насоса може виявляти умови сухого ходу, відстежуючи струм двигуна, потужність, навантаження або датчик рівня води. Точний метод виявлення залежить від інвертора та насосної системи.

Параметри сухого ходу слід регулювати відповідно до фактичного насоса. Налаштування, яке працює для одного насоса, може не підходити для іншого.

Контроль рівня води

Датчики рівня води можна використовувати для моніторингу колодязя, резервуара, резервуара або іншого джерела води.

Інвертор може зупинити насос, коли:

• Рівень джерела води занадто низький;

• Накопичувальний бак заповнений;

• Інакше насос працював би без достатньої кількості води;

• Досягнуто налаштованого робочого рівня.

Правильна установка датчика та логіка сигналу важливі для надійної роботи.

Захист від надтоку та перевантаження

Інвертор контролює струм двигуна і може зупинити насос, якщо струм перевищує налаштоване обмеження.

Перевищення струму може бути викликане блокуванням насоса, надмірним напором, механічним пошкодженням, неправильними параметрами двигуна або проблемою фази. Повторні поїздки слід досліджувати, а не вирішувати шляхом простого збільшення ліміту струму.

Захист від перенапруги та перегріву

Інвертор може контролювати напругу PV, напругу шини постійного струму, внутрішню температуру та інші електричні умови.

Якщо напруга PV занадто висока або інвертор стає занадто гарячим, він може знизити вихід або припинити роботу. Необхідна належна вентиляція та правильна конструкція фотоелектричної ланки.

Зв'язок і віддалений моніторинг

Багато сучасних інверторів сонячних насосів забезпечують зв’язок RS485. Додаткові модулі можуть підтримувати Ethernet, Wi-Fi, GPRS або інші методи віддаленого моніторингу.

Типові дані моніторингу можуть включати:

• вхідна напруга та потужність PV;

• Вихідна частота;

• струм двигуна;

• робочий стан насоса;

• записи про несправності;

• Потік води або накопичений обсяг води;

• Історичні дані про роботу.

Дистанційний моніторинг особливо корисний для сільськогосподарських ділянок і колодязів, які важко перевіряти щодня.

Типи інверторів сонячних насосів

Автономні інвертори сонячних насосів

Автономний інвертор сонячного насоса призначений в основному для роботи від фотоелектричної енергії. Він перетворює сонячну енергію безпосередньо в контрольовану енергію змінного струму для насоса.

Ці системи часто використовуються для дистанційного зрошення, напування худоби та глибоких насосів там, де електрика недоступна або дорога для встановлення.

Інвертори сонячних насосів із резервним джерелом змінного струму

Ці інвертори приймають сонячну енергію як основне джерело та використовують сумісну мережу змінного струму, коли сонячної енергії недостатньо.

Вони забезпечують більшу робочу гнучкість, але вимагають додаткової уваги до вхідної напруги змінного струму, фази, захисту та логіки перемикання.

Однофазні та трифазні моделі

Інвертори сонячних насосів доступні для різних конфігурацій двигуна.

Однофазний насос можна використовувати в невеликих системах, тоді як трифазні двигуни поширені у великих сільськогосподарських, промислових і глибоких насосах.

Вихід інвертора повинен відповідати номінальній напрузі, фазі, частоті та струму двигуна. Інвертор, призначений для трифазного двигуна, не можна підключати до двигуна іншого типу без дозволу виробника.

Застосування занурювальних і поверхневих насосів

Деякі інвертори сонячних насосів використовуються з занурювальними насосами, встановленими в колодязях або свердловинах. Інші приводять у дію поверхневі відцентрові насоси, насоси підвищення тиску або перекачувальні насоси.

Вибір інвертора залежить від характеристик двигуна, а не тільки від назви насоса. Слід також враховувати довжину кабелю, початкову потребу, робочу частоту, рівень води та загальний напір.

Інвертор сонячного насоса проти традиційного VFD

Звичайний VFD може ефективно керувати двигуном насоса при стабільному живленні змінним струмом, але зазвичай він не може відстежувати максимальну точку потужності сонячної батареї.

Інвертор сонячного насоса розроблено відповідно до мінливих характеристик фотоелектричної енергії та робочих вимог водяних насосів.

Сонячний інвертор насоса проти стандартного сонячного інвертора

Стандартний сонячний інвертор перетворює фотоелектричну енергію в енергію змінного струму для побутових, комерційних або підключених до мережі навантажень. Він може не забезпечувати функції керування двигуном, необхідні насосу.

Інвертор сонячного насоса призначений для:

• Контроль частоти двигуна;

• Відрегулюйте швидкість насоса;

• Забезпечують плавний пуск;

• Реагувати на зміну потужності PV;

• Виявлення умов сухого ходу або рівня води;

• Захистіть двигун насоса.

З цієї причини стандартний мережевий сонячний інвертор не слід підключати безпосередньо до насоса, якщо вся система не була спеціально розроблена для цієї мети.

Застосування інверторів сонячних насосів

Сільськогосподарське зрошення

Сільськогосподарське зрошення є одним із найпоширеніших застосувань.

Інверторний сонячний насос може подавати воду з колодязів, резервуарів, каналів або резервуарів для зберігання на поля, сади, теплиці та зрошувальні мережі.

Система може працювати в денний час і зберігати воду в резервуарі для використання, коли виробництво сонячної енергії менше.

Накачування глибоких свердловин

Інвертори сонячних насосів можуть працювати з сумісними заглибними насосами для свердловин і глибоких колодязів.

Перед вибором системи інженери повинні перевірити:

• Статичний рівень води;

• Просадка;

• Необхідний витрата;

• Загальний динамічний напір;

• глибина колодязя;

• Довжина труби;

• Довжина кабелю двигуна;

• Потужність двигуна насоса.

Насос слід вибирати відповідно до витрат і напору. Однієї потужності двигуна недостатньо, щоб визначити, чи задовольнить система потреби у воді.

Тепличне водопостачання

Теплиці можуть використовувати сонячні насосні системи для зрошення, наповнення резервуарів, транспортування або циркуляції води.

Контроль рівня води та робота за часом можуть допомогти узгодити насос із графіком зрошення сільськогосподарських культур.

Напування худоби

Віддалені ферми можуть використовувати сонячні насоси для перекачування води в резервуари для худоби або підняті резервуари.

Функції автоматичної зупинки можуть запобігти переповненню, а захист від сухого ходу може зменшити ризик роботи насоса, коли джерело води мало.

Наповнення резервуарів і баків

Сонячна насосна система може виробляти воду під час періодів сильного сонячного світла та зберігати її для подальшого використання.

Такий підхід може зменшити потребу в накопичувачі акумулятора в програмах, де зберігання води більш практичне, ніж накопичення електроенергії.

Дистанційне водопостачання

Віддалені населені пункти, будівельні майданчики та ізольовані об’єкти можуть використовувати інвертори сонячних насосів, де доступ до мережі обмежений.

Система може бути налаштована на сонячну енергію, накопичення води та додаткове резервне джерело змінного струму відповідно до необхідного графіка роботи.

Переваги використання інвертора сонячного насоса

Зменшення залежності від електромережі

Сонячна енергія може працювати з насосом протягом світлового дня, не покладаючись повністю на електрику від комунальної мережі або паливні генератори.

Робота без батареї у відповідних системах

Багато сонячних насосних систем можуть працювати без батареї, перекачуючи воду, коли доступна сонячна енергія, і зберігаючи цю воду в баку або резервуарі.

Це може зменшити потребу в обслуговуванні батареї та спростити систему, хоча робота без батареї підходить не для всіх застосувань.

Краще використання доступної сонячної енергії

MPPT і регулювання частоти дозволяють насосу реагувати на зміну сонячних умов замість повторного запуску та зупинки на повній потужності.

Покращений захист насоса

Виявлення сухого ходу, захист від перевантаження, контроль рівня води та інші функції можуть допомогти захистити насос від поширених проблем у роботі.

Автоматична робота

Функції автоматичного запуску, сну, часу та дистанційного моніторингу зменшують потребу в щоденних ручних операціях, особливо на віддалених об’єктах.

Як вибрати інвертор сонячного насоса

Визначте потребу у воді

Почніть з необхідного добового об’єму води та графіка роботи.

Враховуйте тип культури, спосіб зрошення, сезонний попит, розмір резервуара та доступне сонячне світло. Однієї площі поливу недостатньо для визначення потужності насоса та інвертора.

Розрахувати потік і загальний напір

Загальний динамічний напор може включати:

• Вертикальна висота підйому;

• Дебіт свердловини;

• Висота доставки;

• Трубне тертя;

• Втрати на клапанах і фільтрах;

• Необхідний тиск на виході.

Перед вибором інвертора насос слід вибирати відповідно до необхідної витрати та загального напору.

Зіставте двигун

Перевірте двигун насоса:

• Номінальна напруга;

• Номінальний струм;

• Номінальна потужність;

• Фаза;

• Номінальна частота;

• Стартові вимоги;

• Тип двигуна.

Інвертор слід вибирати відповідно до номінального струму та перевантажувальної здатності, а також потужності двигуна.

Визначте розмір фотоелектричної матриці

Фотоелектричний масив повинен залишатися в межах дозволеного діапазону напруги та струму інвертора.

Враховуйте зміни, спричинені холодною погодою, високими температурами, затіненням, пилом, втратою кабелю та старінням модуля. Рекомендована фотоелектрична потужність має відповідати вказівкам виробника інвертора.

Перевірте довжину кабелю та захист

Довгі кабелі двигуна можуть спричинити падіння напруги та вплив відбитої хвилі. Для деяких установок може знадобитися вихідний реактор або фільтр.

Система також повинна включати відповідне заземлення, захист від перенапруги, роз’єднувачі та ізоляцію кабелю відповідно до умов об’єкта.

поширені запитання

Яке призначення інвертора сонячного насоса?

Інвертор сонячного насоса перетворює сонячну енергію постійного струму в контрольовану енергію змінного струму для водяного насоса. Він також регулює швидкість двигуна, відстежує доступну фотоелектричну потужність і забезпечує функції захисту насоса.

Чи потрібен акумулятор для інвертора сонячного насоса?

Не завжди. Багато сонячних насосних систем працюють без батареї, перекачуючи воду протягом сонячних годин і зберігаючи її в баку або резервуарі.

Батарея може бути розглянута, коли система вимагає резервного електроживлення або роботи в періоди, коли сонячна енергія недоступна.

Що таке MPPT в інверторі сонячного насоса?

MPPT означає відстеження максимальної потужності. Він регулює робочу точку PV, щоб сонячна батарея могла видавати найвищу доступну потужність за мінливих умов сонячного світла та температури.

Чи може інвертор сонячного насоса використовувати електроенергію від мережі?

Деякі моделі підтримують як вхід постійного струму, так і сумісний вхід змінного струму. Це дозволяє мережі або генератору служити резервним джерелом, коли сонячної енергії недостатньо.

Напруга змінного струму, фаза, частота та спосіб перемикання повинні відповідати конфігурації інвертора.

Чи може інвертор сонячного насоса працювати з занурювальним насосом?

Так, багато інверторів сонячних насосів розроблено для сумісних занурювальних насосів. Інвертор повинен відповідати напрузі двигуна, фазі, струму, потужності, довжині кабелю та вимогам до запуску.

Як визначити розмір інвертора сонячного насоса?

Почніть із витрати води, загального динамічного напору, потужності двигуна насоса, номінального струму, напруги фотоелектричної панелі, потужності фотоелектричної системи та необхідного добового об’єму води.

Інвертор слід вибирати відповідно до всієї насосної системи, а не окремо від потужності двигуна.

Що відбувається, коли сонячне світло стає слабким?

Інвертор може зменшити швидкість насоса, перейти в сплячий режим або зупинити насос, якщо доступна фотоелектрична потужність нижче робочого порогу.

Якщо модель підтримує резервне джерело змінного струму, вона може переключитися на сумісне джерело змінного струму відповідно до налаштованого пріоритету.

Висновок

Інвертор сонячного насоса перетворює змінну сонячну енергію в контрольований вихід змінного струму для двигунів водяних насосів. Його функція MPPT відстежує доступну фотоелектричну потужність, тоді як керування змінною частотою регулює швидкість насоса відповідно до сонячного світла та потреби у воді.

Найважливішими факторами вибору є потік води, загальний напір, характеристики двигуна, конструкція фотоелектричної системи, вхідна та вихідна напруга, функції захисту, довжина кабелю та вимоги до резервного живлення.

При правильному підборі до насоса та системи водопостачання інвертор сонячного насоса може підтримувати автоматичну роботу, зменшувати залежність від електроенергії, захищати двигун і робити водопостачання від сонячних батарей більш практичним для сільського господарства, віддалених об’єктів та інших застосувань.

Потрібна допомога у виборі інвертора сонячного насоса?

Поділіться з командою IFIND своєю потужністю двигуна насоса, необхідною витратою, загальним напором, інформацією про фотоелектричні блоки та умови експлуатації. Ми можемо допомогти оцінити відповідну конфігурацію інвертора сонячного насоса для вашого проекту.

Обговоріть своє застосування інвертора сонячного насоса