光伏揚(yáng)水逆變器,英文為Solar Pumping Inverter,對(duì)光伏揚(yáng)水系統(tǒng)(太陽(yáng)能水泵系統(tǒng))的運(yùn)行實(shí)施控制和調(diào)節(jié),將光伏陣列發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)化成交流電,驅(qū)動(dòng)水泵,并根據(jù)日照強(qiáng)度的變化實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)輸出頻率,實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤 (MPPT)。
光伏水泵逆變器是逆變器諸多分類的一種,和我們常見(jiàn)的并網(wǎng)逆變器主要功能是一樣的,都是把光伏直流電轉(zhuǎn)化為交流電。但水泵逆變器做了很多改進(jìn)措施,為系統(tǒng)節(jié)省了大量的成本,拓展了光伏應(yīng)用范圍。
光伏水泵逆變器是離網(wǎng)逆變器,不依賴于電網(wǎng),可以獨(dú)立帶負(fù)載工作,但常規(guī)的離網(wǎng)逆變器需配置蓄電池才能工作,而鉛酸蓄電池價(jià)格貴,成本占系統(tǒng)的30%左右,壽命短,只有3-5年,影響系統(tǒng)的投資收益。光伏揚(yáng)水系統(tǒng)無(wú)需配置蓄電池,有陽(yáng)光就工作,在高處建一個(gè)水塔,需要用水時(shí)從水塔取水即可,逆變器本身也會(huì)配水位開(kāi)關(guān),非常方便實(shí)用,其功能相當(dāng)于離網(wǎng)系統(tǒng)中的蓄電池,但水塔的成本要比蓄電池低很多。
電動(dòng)機(jī)是離網(wǎng)系統(tǒng)最難帶的負(fù)載,因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)啟動(dòng)需要很大的能量,常規(guī)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)功率是額定功率的3倍左右,而水泵電機(jī)需要把水抽到高處,啟動(dòng)功率是額定功率的5倍左右,常規(guī)的離網(wǎng)逆變器如果要帶水泵電機(jī),需放大5倍,如2kW的水泵電機(jī),需要10kW的離網(wǎng)逆變器才可帶動(dòng),正常運(yùn)行時(shí),直流端輸入也要大于2kW,電動(dòng)機(jī)才能持續(xù)運(yùn)行。這就增加了系統(tǒng)成本,而光伏水泵逆變器加入了特殊算法,一般只增加20%的功率即可,如4kW的水泵電機(jī),用5kW揚(yáng)水逆變器就可以啟動(dòng)。運(yùn)行過(guò)程中,光伏輸入功率也不需要4kW才能持續(xù)運(yùn)行,1kW左右也能讓水泵運(yùn)行。
為什么水泵逆變器能有如此逆天的功能,這要從交流電的原理談起,交流電有三個(gè)元素,電壓、電流和頻率,正常情況下,頻率都是不變的50Hz,電機(jī)啟動(dòng),每秒轉(zhuǎn)50次,功率隨電流電壓而變化,所以我們一般都是用電壓和電流來(lái)計(jì)算功率。但是電動(dòng)機(jī)不一樣,其功率和頻率有關(guān)系,正常額定功率是在頻率為50Hz下的功率,當(dāng)頻率下降時(shí),功率也會(huì)下降。電機(jī)的額定功率=額定轉(zhuǎn)矩×額定轉(zhuǎn),只要額定轉(zhuǎn)矩不變,電機(jī)就能運(yùn)行,這樣頻率、電壓下降時(shí),額定功率與轉(zhuǎn)速或者說(shuō)頻率成正比下降。水泵逆變器在逆變器里加入了變頻器功能,可以改變交流電輸出的頻率,在啟動(dòng)的時(shí)候,把頻率降低,以速度換功率,電機(jī)啟動(dòng)后,再提升頻率,增加轉(zhuǎn)速。頻率還可隨光照而變化,這樣,即使1kW的光伏輸入,也可以帶動(dòng)4kW的水泵運(yùn)行,是不是很神奇。
水泵逆變器的功能既然這么逆天,那么能不能拓展他們應(yīng)用范圍呢,答案是否定的,由于水泵逆變器的輸出電壓、電流、相位、頻率都在隨著光照而變化,很多場(chǎng)合都不能使用。
1、受到技術(shù)限制,水泵逆變器尚不能多臺(tái)并聯(lián)使用,必須是一臺(tái)逆變器配一臺(tái)電機(jī),因此最大功率會(huì)受到限制;目前還沒(méi)有支持儲(chǔ)能的水泵逆變器,直流耦合在一些冬天低溫地區(qū),外面的水塔會(huì)結(jié)冰,光伏揚(yáng)水系統(tǒng)也會(huì)受到限制;水泵逆變器不能并到電網(wǎng),因?yàn)殡娋W(wǎng)要求頻率和電壓同步。
2、水泵逆變器能帶的負(fù)載很有限,目前除了水泵電機(jī)外,凡是功率穩(wěn)定,對(duì)電壓和頻率有要求的負(fù)載均不能帶,如水泵逆變器不能直接帶電燈、冰箱、電腦、洗衣機(jī)、甚至變頻空調(diào)也不能帶,只能帶純電阻性負(fù)載熱水器。