1. مفهوم و تعریف محصول
یک کنترل کننده پمپ هیبریدی AC/DC یک واحد درایو الکترونیکی است که قادر به پذیرش دو ورودی توان متمایز - جریان مستقیم (DC) از یک آرایه پنل خورشیدی فتوولتائیک (PV) و جریان متناوب (AC) از شبکه برق یا ژنراتور - و تبدیل آن ورودی به خروجی تنظیم‌شده برای به حرکت درآوردن یک موتور پمپ شناور یا سطحی است. کنترل کننده انتقال بین منابع انرژی را مدیریت می کند و عملکرد مداوم پمپ را بدون توجه به اینکه آیا انرژی خورشیدی به طور کامل در دسترس است، تضمین می کند.
در محدوده توان 1100-2200W کنترل‌کننده‌های هیبریدی AC/DC به‌عنوان رابط کنترل اولیه برای سیستم‌های پمپ شناور با قدرت متوسط مورد استفاده در پروژه‌های آبیاری کشاورزی، تامین آب خانگی و پروژه‌های آب جامعه عمل می‌کنند. این باند قدرت مخصوصاً مربوط به تأسیسات پمپ گمانه 4 اینچی است که در آن تقاضای روزانه آب متوسط است و در آنجا که در دسترس بودن جزئی شبکه باعث می شود سیستم های خورشیدی خالص کافی نباشند.
گروه Deye طراحی و تولید می کند کنترل کننده های پمپ از سال 1990. خط تولید کنترلر هیبریدی 1100–2200W AC/DC تحت همان رشته مهندسی که در طیف کامل کنترلرهای Deye اعمال می شود، با تمرکز بر عملکرد پایدار MPPT، قابلیت اطمینان حفاظت و دوام طولانی مدت در میدان توسعه یافته است.
2. اصل عملیات
کنترل کننده بر اساس اولویت توان و منطق سوئیچینگ تعریف شده عمل می کند:
- حالت اولویت خورشیدی (پیش‌فرض): کنترلر ابتدا برق را از ورودی خورشیدی DC می گیرد. الگوریتم MPPT داخلی به طور مداوم حداکثر نقطه توان آرایه PV را ردیابی می کند و ولتاژ و جریان کار را تنظیم می کند تا بالاترین توان موجود را تحت شرایط تابش فعلی استخراج کند.
- تعویض AC خودکار: هنگامی که تابش خورشیدی به زیر آستانه لازم برای حفظ عملکرد پمپ می رسد - معمولاً در طلوع، غروب، یا در طول دوره های ابری - کنترل کننده به طور خودکار و بدون دخالت اپراتور به ورودی AC سوئیچ می کند.
- خروجی فرکانس متغیر: صرف نظر از منبع ورودی، کنترل کننده سیگنال فرکانس متغیری را به موتور پمپ خروجی می دهد که این امکان را فراهم می کند. شروع نرم در هنگام راه اندازی و مدولاسیون سرعت متناسب با توان موجود.
- بازگشت به خورشیدی: هنگامی که تابش به آستانه عملیاتی می رسد، کنترل کننده به ورودی خورشیدی باز می گردد و مصرف شبکه را در طول روز کار به حداقل می رساند.
3. مشخصات فنی کلیدی
| پارامتر | مشخصات معمولی | یادداشت ها |
| محدوده توان نامی | 1100 - 2200 وات | مطابق با رتبه موتور پمپ |
| محدوده ولتاژ ورودی DC | 60 – 450 ولت DC | مشروط به مدل؛ پیکربندی رشته پانل را تعریف می کند |
| ولتاژ ورودی AC | تک فاز 220 ولت / 3 فاز 380 ولت AC | پشتیبان گیری از شبکه یا ژنراتور |
| فرکانس ورودی AC | 50/60 هرتز | در اکثر مدل ها به صورت خودکار شناسایی می شود |
| کارایی MPPT | 97 - 99٪ | برداشت انرژی خورشیدی را به حداکثر می رساند |
| فرکانس خروجی | 0 - 50 / 0 - 60 هرتز (متغیر) | عملکرد پمپ با سرعت متغیر را فعال می کند |
| انواع موتورهای سازگار | BLDC، PMSM، القایی AC | سازگاری با مدل خاص |
| رتبه حفاظتی | IP54 - IP65 | نصب دیواری در فضای باز |
| دمای عملیاتی | -10 تا 55 درجه سانتیگراد | نصب سایه دار در دمای بالای 45 درجه سانتیگراد توصیه می شود |
| رابط ارتباطی | RS485 (Modbus RTU)؛ مانیتور از راه دور اختیاری | برای SCADA یا یکپارچه سازی ثبت داده ها |
| نمایش | نمایش پارامتر LED یا LCD | کدهای ولتاژ، جریان، فرکانس، خطا را نشان می دهد |
4. توابع حفاظتی
یک خوش مهندسی کنترل کننده پمپ هیبریدی AC/DC چندین لایه حفاظتی را برای محافظت از موتور پمپ، تاسیسات الکتریکی و آرایه PV ادغام می کند:
| نوع حفاظت | تابع |
| حفاظت در برابر خشکی | عدم وجود آب را تشخیص داده و پمپ را خاموش می کند تا از فرسودگی موتور جلوگیری شود |
| محافظت در برابر ولتاژ بیش از حد | هنگامی که ولتاژ DC یا AC از حد بالای نامی فراتر رود، ورودی را قطع می کند |
| حفاظت در برابر ولتاژ | برای جلوگیری از ناپایداری گشتاور، از عملکرد موتور در زیر آستانه حداقل ولتاژ جلوگیری می کند |
| حفاظت بیش از حد جریان | هنگامی که کشش موتور از جریان نامی فراتر می رود، خروجی را کاهش می دهد و از سیم پیچ ها در برابر آسیب حرارتی محافظت می کند |
| محافظت در برابر دمای بیش از حد | دمای هیت سینک داخلی را کنترل می کند و خروجی را کاهش می دهد یا در صورت بیش از حد آن خاموش می شود |
| حفاظت در برابر اتصال کوتاه | در صورت شناسایی اتصال کوتاه در موتور یا کابل، فورا خروجی را قطع می کند |
| حفاظت از افت فاز | قابل استفاده برای مدل های ورودی AC 3 فاز. فاز از دست رفته را تشخیص می دهد و عملیات را متوقف می کند |
| حفاظت از قطبیت معکوس PV | از آسیب ناشی از اتصال نادرست کابل DC در حین نصب جلوگیری می کند |
5. مقایسه نوع کنترلر
| معیارها | کنترلر خورشیدی فقط DC | کنترلر VFD فقط AC | کنترلر هیبریدی AC/DC |
| ورودی PV خورشیدی | بله | خیر | بله |
| پشتیبان گیری از شبکه/ژنراتور | خیر | بله | بله |
| الگوریتم MPPT | بله | خیر | بله |
| عملیات در روزهای ابری | کاهش یا متوقف شد | بی تاثیر | از طریق AC ادامه می یابد |
| باتری مورد نیاز است | برای عملیات شب / ابری | خیرt applicable | خیرt required |
| خروجی سرعت متغیر | بله (solar-driven) | بله (frequency-driven) | بله (both modes) |
| بهترین مناسب برای | سایت های کاملاً خارج از شبکه و تابش زیاد | فقط سایت های متصل به شبکه | سایت های نیمه شبکه ای یا ترکیبی با قابلیت اطمینان |
6. سناریوهای کاربردی
کنترل‌کننده هیبریدی AC/DC 1100–2200 وات برای مجموعه‌ای از انواع نصب که در آن به توان متوسط و انعطاف‌پذیری ورودی دوگانه نیاز است، مناسب است:
- آبیاری کشاورزی در مقیاس کوچک و متوسط: مزارع با تامین شبکه تا حدی غیرقابل اعتماد از عملیات با اولویت خورشیدی با برگشت خودکار شبکه در طول دوره های تابش کم بهره می برند.
- تامین آب گمانه خانگی: خانوارهای روستایی و اطراف شهری که نیاز به تامین روزانه تضمینی آب مستقل از پایداری شبکه دارند
- کیوسک های آب محلی: نقاط آب در سطح روستا که در آنها انرژی خورشیدی هزینه سوخت را کاهش می دهد و پشتیبان شبکه حداقل تامین روزانه را تضمین می کند
- مزارع دام و طیور: عملیات در مقیاس متوسط که نیاز به حجم قابل اعتماد روزانه آب بدون سرمایه گذاری کامل زیرساخت خارج از شبکه دارد
- مقاوم سازی سیستم های پمپ AC موجود: جایگزینی AC VFD استاندارد با یک کنترل کننده هیبریدی AC/DC برای افزودن قابلیت خورشیدی به یک پمپ موجود بدون تعویض واحد پمپ
- مناطق با در دسترس بودن جزئی شبکه: مناطقی که برق شبکه فقط برای بخشی از روز در دسترس است. کنترل‌کننده ترکیبی استفاده از خورشید را در دوره‌های خاموشی به حداکثر می‌رساند
7. دستورالعمل نصب
- محل نصب: در یک محفظه سایه دار و دارای تهویه یا روی دیوار به دور از نور مستقیم خورشید نصب کنید. دمای محیط باید در محدوده عملیاتی نامی باقی بماند
- سیم کشی DC: از کابل DC خورشیدی دارای رتبه مناسب استفاده کنید. علائم قطبیت را رعایت کنید و اطمینان حاصل کنید که ولتاژ مدار باز رشته از حداکثر درجه ورودی DC کنترلر در شرایط سرد تجاوز نمی کند.
- سیم کشی AC: ورودی شبکه یا ژنراتور را از طریق یک سوئیچ ایزولاتور یا قطع کننده مدار با درجه بندی مناسب وصل کنید. بررسی تخصیص فاز و خنثی برای مدل های تک فاز
- زمین کردن: هم شاسی کنترلر و هم قاب آرایه PV باید مطابق با کدهای الکتریکی محلی ارت شوند.
- کابل پمپ: طول کابل پمپ شناور و سطح مقطع باید به گونه ای باشد که افت ولتاژ را محدود کند. افت بیش از حد، گشتاور موجود و سرعت جریان را کاهش می دهد
- راه اندازی پارامتر: تنظیم جریان نامی موتور، تأخیر در اجرای خشک و فاصله راه اندازی مجدد از طریق صفحه کلید کنترلر یا نرم افزار رایانه شخصی قبل از اولین کار
8. استانداردها و گواهینامه های مربوطه
- IEC 61800-3: سیستم های درایو قدرت الکتریکی با سرعت قابل تنظیم - الزامات EMC
- IEC 61800-5-1: الزامات ایمنی برای سیستم های درایو قدرت
- علامت گذاری CE: مطابقت با دستورالعمل ولتاژ پایین (LVD 2014/35/EU) و دستورالعمل EMC (2014/30/EU)
- IEC 60529 (IP54/IP65): طبقه بندی حفاظت از ورود برای محفظه کنترلر
- ISO 9001: سیستم مدیریت کیفیت قابل اجرا در فرآیندهای طراحی و ساخت کنترلر
- دستورالعمل RoHS: محدودیت مواد خطرناک در قطعات الکترونیکی
9. سوالات متداول (سؤالات متداول)
Q1: آیا می توان از کنترل کننده هیبریدی AC/DC بدون اتصال هیچ پنل خورشیدی استفاده کرد؟
بله. کنترلر می تواند به طور انحصاری روی شبکه AC یا ورودی ژنراتور کار کند و به عنوان یک استاندارد عمل کند درایو فرکانس متغیر (VFD) برای موتور پمپ ورودی خورشیدی DC به سادگی بدون استفاده باقی می ماند. این اجازه می دهد تا قبل از تهیه آرایه خورشیدی یا در برنامه هایی که برق شبکه ثابت است و خورشیدی مکمل است، همان سخت افزار نصب شود.
Q2: آیا کنترلر در حین کار یا فقط هنگام راه اندازی بین برق خورشیدی و AC سوئیچ می کند؟
در اکثر طرح ها، کنترل کننده برق ورودی DC را به طور مداوم نظارت می کند و می تواند بین منابع خورشیدی و AC سوئیچ کند. در حین کار پمپ فعال . سوئیچ به صورت الکترونیکی مدیریت می شود تا اختلال در سرعت موتور به حداقل برسد. رفتار دقیق - اینکه آیا توقف کوتاهی رخ می دهد یا انتقال بدون درز - به مدل کنترل کننده خاص و پارامترهای تعویض پیکربندی شده آن بستگی دارد.
Q3: اگر هر دو برق خورشیدی و AC به طور همزمان از کار بیفتند چه اتفاقی می افتد؟
اگر هر دو منبع ورودی از بین بروند، کنترلر خروجی پمپ را خاموش می کند و وارد حالت آماده به کار یا خطا می شود. بسته به پیکربندی، پس از بازیابی هر یک از ورودی‌ها، پس از یک تأخیر تنظیم شده، مجدداً خودکار راه‌اندازی می‌شود. حفاظت در برابر خشکی همچنین در هنگام راه اندازی مجدد فعال است تا از کارکرد پمپ بدون آب جلوگیری کند.
Q4: چگونه پنجره ولتاژ MPPT با آرایه پنل خورشیدی مطابقت دارد؟
رشته پانل باید طوری پیکربندی شود که حداکثر ولتاژ نقطه توان آن (Vmpp) در محدوده دمای مورد انتظار در کنترلر قرار گیرد. پنجره ولتاژ MPPT . برای کنترلرهایی در محدوده 1100-2200W، این معمولاً 60-450V DC است. ولتاژ مدار باز رشته (Voc) در حداقل دمای محیط نیز باید کمتر از حداکثر ولتاژ ورودی DC کنترلر باقی بماند تا از آسیب جلوگیری شود.
Q5: آیا این کنترلر با موتورهای القایی AC و موتورهای BLDC/PMSM سازگار است؟
سازگاری به مدل کنترلر خاص بستگی دارد. بعضی ها کنترلرهای هیبریدی AC/DC در این محدوده منحصراً برای موتورهای القایی AC طراحی شده است، در حالی که سایرین از موتورهای BLDC یا PMSM از طریق سیستم عامل کنترل اختصاصی پشتیبانی می کنند. سازگاری نوع موتور یک ویژگی حیاتی برای تأیید در هنگام انتخاب محصول است، زیرا جفت شدن نادرست می تواند منجر به کاهش راندمان یا آسیب موتور شود.
