مصنع وحدات تحكم مضخات الطاقة الشمسية بتقنية MPPT

1. ما هو جهاز التحكم بالمضخة الشمسية؟

تحكم المضخة الشمسية هو جهاز إلكتروني يدير تحويل الطاقة بين مجموعة الخلايا الكهروضوئية (PV) ومحرك مضخة المياه. إنه بمثابة قلب التحكم لنظام ضخ الطاقة الشمسية، وينظم سرعة المحرك، ويحمي من الأعطال الكهربائية، ويزيد من حصاد الطاقة من الألواح الشمسية في ظل ظروف الإشعاع المتغيرة.

بدون وحدة تحكم مخصصة، فإن محرك المضخة المتصل مباشرة بالألواح الكهروضوئية سوف يتعرض لجهد وتيار غير مستقر، مما يؤدي إلى التشغيل غير الفعال والفشل المبكر. تعمل وحدة التحكم على ربط الخصائص الكهربائية للمصدر الكهروضوئي والمتطلبات الميكانيكية للمضخة، مما يتيح أداء مستقر وفعال للنظام.

تقوم Deye Group بالبحث والتطوير والتصنيع وحدات تحكم المضخة منذ عام 1990، قمنا بدمج هندسة الإلكترونيات الدقيقة مع المعرفة التطبيقية العميقة في حلول أنظمة المياه.

2. الوظائف الأساسية لجهاز التحكم بالمضخة الشمسية

2.1 MPPT - الحد الأقصى لتتبع نقطة الطاقة

MPPT هي الوظيفة الأساسية التي تميز جهاز التحكم في المضخة الشمسية عن محرك المحرك القياسي. تتغير نقطة الطاقة القصوى للصفيف الكهروضوئي بشكل مستمر مع التغيرات في شدة ضوء الشمس ودرجة حرارة اللوحة. تقوم خوارزمية MPPT بضبط جهد تشغيل الإدخال بشكل مستمر لاستخراج أعلى طاقة ممكنة من اللوحات في أي لحظة. تحقق دوائر MPPT عالية الأداء كفاءات تتبع تزيد عن 99% في ظل ظروف مستقرة.

2.2 مخرج محرك التردد المتغير (VFD).

تقوم وحدة التحكم بتحويل طاقة التيار المستمر من المصفوفة الكهروضوئية إلى خرج تيار متردد متغير التردد (لمضخات محرك التيار المتردد) أو خرج تيار مستمر منظم (لمضخات محرك التيار المستمر بدون فرش). من خلال ضبط تردد الخرج أو الجهد الكهربي بما يتناسب مع الطاقة الشمسية المتاحة، وظيفة VFD يسمح للمضخة بالعمل بسرعة منخفضة أثناء فترات الإشعاع المنخفض بدلاً من التوقف تمامًا، مما يحسن إنتاجية المياه اليومية ويقلل الضغط الميكانيكي على المحرك.

2.3 وظائف الحماية

تعتبر مجموعة الحماية الشاملة ضرورية للموثوقية الميدانية. تشمل وظائف الحماية القياسية ما يلي:

• الحماية من الجفاف: يكتشف غياب الماء ويوقف المضخة لمنع احتراق المحرك.
• حماية من الجهد الزائد والجهد المنخفض: يتم إيقاف التشغيل أو تقييده عندما يقع دخل الطاقة الكهروضوئية خارج نطاق التشغيل الآمن.
• حماية من التيار الزائد وقصر الدائرة: يقطع الطاقة على الفور لحماية كل من وحدة التحكم ولفائف المحرك.
• الحماية من درجة الحرارة الزائدة: يقلل من الإخراج أو يؤدي إلى إيقاف التشغيل عندما تتجاوز درجة الحرارة الداخلية الحدود المقدرة.
• التحكم في مستوى الماء: واجهات مع مفاتيح تعويم أو أجهزة استشعار لإيقاف المضخة عندما يكون خزان التخزين ممتلئًا أو يكون البئر المصدر شبه فارغ.

3. أنواع أجهزة التحكم في المضخات الشمسية

4. المواصفات الفنية الرئيسية للتقييم

5. المدخلات الهجينة للطاقة الشمسية والشبكة

هناك تقدم كبير في تصميم وحدة التحكم في المضخة الشمسية قدرة الإدخال المزدوجة أو الهجينة . يمكن لوحدات التحكم المزودة بهذه الميزة قبول كل من الطاقة الشمسية الكهروضوئية وشبكة المرافق (أو المولد) في وقت واحد أو كمصدر تحويل. تعطي وحدة التحكم الأولوية للطاقة الشمسية وتكمل طاقة الشبكة عندما يكون الإشعاع الشمسي غير كافٍ لتلبية الحد الأدنى من متطلبات التشغيل للمحرك.

يلغي هذا التصميم الحاجة إلى تخزين البطارية في العديد من التطبيقات، ويقلل من تكلفة النظام، ويضمن استمرار تشغيل المضخة طوال اليوم بغض النظر عن الظروف الجوية. إنه قابل للتطبيق بشكل خاص في الري الزراعي عندما تكون هناك حاجة إلى جداول زمنية ثابتة لتوصيل المياه.

6. إرشادات التثبيت والتشغيل

• مطابقة جهد المصفوفة الكهروضوئية: يجب ألا يتجاوز جهد الدائرة المفتوحة للمصفوفة الكهروضوئية الحد الأقصى لجهد الإدخال المقدر لوحدة التحكم تحت أي ظروف درجة حرارة، بما في ذلك الصباح البارد عندما تكون المركبات العضوية المتطايرة في ذروتها.
• تحجيم الكابل: يجب أن تكون كابلات التيار المستمر بين اللوحات ووحدة التحكم، وكابلات التيار المتردد بين وحدة التحكم والمحرك، ذات حجم مناسب لتقليل فقد المقاومة والامتثال للقوانين الكهربائية المحلية.
• التأريض: يجب تأريض كل من حاوية وحدة التحكم وإطارات الصفيف الكهروضوئي بشكل صحيح لمنع الصدمات الكهربائية وتقليل تداخل EMI.
• تكوين المعلمة: يجب ضبط التيار المقنن للمحرك، ووقت تأخير التشغيل الجاف، وفترات إعادة التشغيل، ومنطق التحكم في مستوى الماء وفقًا لمتطلبات المضخة والموقع المحددة قبل التشغيل الأول.
• التهوية: تتطلب وحدات التحكم المثبتة في حاويات أو صناديق التوصيل تدفقًا كافيًا للهواء لمنع تراكم الحرارة، خاصة في المناطق ذات درجات الحرارة المحيطة العالية.

7. الأسئلة المتداولة

س1: هل يمكن استخدام VFD القياسي بدلاً من جهاز التحكم المخصص لمضخة الطاقة الشمسية؟

تم تصميم VFD القياسي لإدخال شبكة التيار المتردد المستقر ولا يتضمن وظيفة MPPT. يؤدي استخدام VFD القياسي مع مجموعة PV إلى فقدان كبير للطاقة وقد يتسبب في سلوك حركي غير منتظم بسبب الطبيعة المتغيرة لإنتاج الطاقة الشمسية. أ وحدة تحكم مخصصة لمضخة الطاقة الشمسية مطلوب لتشغيل الطاقة الشمسية بكفاءة وموثوقية.

Q2: كيف يتم مطابقة تصنيف طاقة وحدة التحكم لمحرك المضخة؟

يجب أن تكون طاقة الخرج المقدرة لوحدة التحكم مساوية أو أكبر من الطاقة المقدرة لمحرك المضخة. من الممارسات الشائعة اختيار وحدة تحكم ذات تصنيف الطاقة القياسي التالي أعلى من تصنيف المحرك لضمان وجود مساحة كافية للرأس أثناء بدء تشغيل المحرك وظروف التحميل العابر.

س3: ماذا يحدث لوحدة التحكم أثناء فترات الغطاء السحابي الممتدة؟

عندما ينخفض ​​الإشعاع الشمسي إلى ما دون الحد الأدنى المطلوب لبدء تشغيل المحرك، تدخل وحدة التحكم في وضع الاستعداد أو وضع السكون وتحاول إعادة التشغيل بشكل دوري. بمجرد اكتشاف إشعاع كافٍ، يستأنف النظام العمل تلقائيًا. بالنسبة لوحدات التحكم ذات المدخلات المختلطة، تتولى الشبكة أو مصدر المولد المهمة بسلاسة.

س 4: ما هي بروتوكولات الاتصال المدعومة بشكل شائع؟

تدعم معظم وحدات التحكم في المضخات الشمسية من الدرجة الصناعية RS485 مع Modbus RTU البروتوكول، مما يتيح التكامل مع أنظمة SCADA أو منصات المراقبة عن بعد أو وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs). توفر بعض وحدات التحكم أيضًا اتصال Wi-Fi أو 4G للإدارة عن بعد المستندة إلى إنترنت الأشياء.

س 5: ما هو عمر الخدمة النموذجي لجهاز التحكم بمضخة الطاقة الشمسية؟

في ظل ظروف التشغيل العادية ومع التركيب المناسب، يمكن لوحدة التحكم في المضخة الشمسية ذات التصميم الجيد أن تعمل بشكل موثوق لمدة 10 سنوات أو أكثر. تتأثر مدة الخدمة في المقام الأول الإدارة الحرارية وجودة المكثف وجودة طاقة الإدخال (ارتفاع الجهد من المصفوفة الكهروضوئية أو الشبكة). عادةً ما يُظهر مراقبو الشركات المصنعة الذين لديهم عمليات مراقبة الجودة المعمول بها سجلات خدمة ميدانية أطول.