光伏陣列通過(guò)*大功率點(diǎn)跟蹤器以后的輸出是直流電壓,如果水泵所用驅(qū)動(dòng)電機(jī)是直流電動(dòng)機(jī),當(dāng)然就可以在二者電壓值相適配的情況下直接連接,電動(dòng)機(jī)將帶動(dòng)水泵旋轉(zhuǎn)揚(yáng)水,例如美國(guó)Solarjack公司早年的安靜產(chǎn)品就是這樣。由于直流電動(dòng)機(jī)的造價(jià)一般較高,還需要定期維護(hù)或更換其電刷,近若干年來(lái),由于新型調(diào)速控制理論及功率電子器件、技術(shù)的進(jìn)步,使交流調(diào)速技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展,其效率已逐步趕上直流電動(dòng)機(jī),而其使用的方便性和牢固性卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)直流電動(dòng)機(jī),因此有刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式漸呈被淘汰之勢(shì),而取而代之的主要是高效率的三相異步電動(dòng)機(jī)及直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī),也偶有采用永磁同步電動(dòng)機(jī)或磁阻電動(dòng)機(jī)的。后幾種電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)都要靠專用的變頻裝置或相應(yīng)的電力電子驅(qū)動(dòng)電路。:這里以三相異步電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)為例說(shuō)明其驅(qū)動(dòng)的基本原理。
交流驅(qū)動(dòng)常分為方波驅(qū)動(dòng)(含階梯波驅(qū)動(dòng))及正弦波驅(qū)動(dòng)兩大類。一般說(shuō)功率較小的光伏水泵系統(tǒng)(300W以下),采用方波驅(qū)動(dòng)的為多,功率較大時(shí)為限制其諧波損耗,常采用正弦波驅(qū)動(dòng)。不論采用何種驅(qū)動(dòng),其基本電路結(jié)構(gòu)都可分為以下四部分,即:
(1)開(kāi)關(guān)電源部分:它的作用是為控制器提供電源??刂破魍枰?/span>5V或+12V等控制電源,而太陽(yáng)電池陣列的輸出電壓在絕大部分情形下是不可能直接為此所用,因此需要一個(gè)DC/DC變換裝置,把陣列的直流電壓變換為所需的直流電壓,這就是開(kāi)關(guān)電源。
(2)主電路及其驅(qū)動(dòng)電路
作為主電路的三相逆變電路的主要元件為功率電子器件,它們構(gòu)成了全橋式逆變電路,大容量的電解電容作為儲(chǔ)能元件直接跨接在直流側(cè)兩端,當(dāng)逆變電路關(guān)斷時(shí),太陽(yáng)電池陣列向電容充電,當(dāng)逆變電路導(dǎo)通時(shí),電容和太陽(yáng)電池陣列一同為負(fù)載供電。
驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)與制作應(yīng)精心進(jìn)行,在使用功率MOsFET時(shí)要可靠地使柵極驅(qū)動(dòng)電路具有良好的性能。
3)控制電路
目前許多光伏水泵的控制電路已經(jīng)采用先進(jìn)的單片微機(jī)技術(shù),經(jīng)過(guò)了MsC-51系列、MCS96系列等發(fā)展過(guò)程,*近更推出了比較令人滿意的8XCI96系列,其中包括專門用于電機(jī)調(diào)速的80C196MC系列,它除了具有196系列的許多共有特點(diǎn)外,還具有特別適合于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn),通過(guò)匯編語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì),在本系統(tǒng)中主要完成以下功能。
·完成系統(tǒng)要求的過(guò)流、欠壓、低速、打干保護(hù)等保護(hù)功能,顯示故障狀態(tài);
·檢測(cè)主回路直流側(cè)的電流、電壓、計(jì)算出太陽(yáng)電池陣列的輸出功率,完成在變頻調(diào)速過(guò)程中對(duì)陣列輸出*大功率點(diǎn)的跟蹤;
·按磁鏈追蹤或其它相應(yīng)的變頻調(diào)速原理,發(fā)送SPWM信號(hào)。
(4)保護(hù)電路
出于對(duì)系統(tǒng)**運(yùn)行的考慮,需要設(shè)置諸如過(guò)電流、過(guò)電壓、過(guò)負(fù)荷、過(guò)低負(fù)荷、欠電壓、井水打干、停機(jī)后在各種條件下的自啟動(dòng)……許多保護(hù)環(huán)節(jié),要根據(jù)所選用的控制??件、控制電路因地制宜地把它們?cè)O(shè)置到電路中去。由于光伏水泵在絕大多數(shù)情況下都是“日出而作,日落而停”、全自動(dòng)地工作的,因此必須采用十分可靠的保護(hù)措施。