1. مقدمه
در آبیاری کشاورزی در مقیاس بزرگ، تامین آب شهری و مدیریت سیالات صنعتی، کنترل کننده های پمپ با قدرت بالا فعال در محدوده 5500 وات تا 13000 وات به عنوان ستون فقرات عملیاتی سیستم های پمپاژ پیچیده عمل می کند. را سوئیچ خودکار کنترل پمپ AC/DC نشان‌دهنده راه‌حل اصلی فعلی برای تاسیساتی است که بدون توجه به در دسترس بودن انرژی خورشیدی به عملکرد پمپ بدون وقفه نیاز دارند - انتقال خودکار بین ورودی DC فتوولتائیک (PV) و شبکه AC یا برق ژنراتور بدون دخالت دستی.
گروه Deye از سال 1990 پمپ‌های شناور و کنترل‌کننده‌های پمپ را مهندسی می‌کند. Deye در طول بیش از سه دهه فعالیت تولیدی، تخصص سیستماتیکی را در سیستم‌های محرک پمپ با قدرت بالا، ادغام طراحی الکترونیکی دقیق با تأیید کیفیت دقیق در هر مرحله تولید، جمع‌آوری کرده است.
2. مفاهیم اصلی و اصول عملیاتی
2.1 کنترل کننده پمپ AC/DC با سوئیچ خودکار چیست؟
یک سوئیچ خودکار کنترل پمپ AC/DC یک دستگاه الکترونیک قدرت است که هم ورودی DC را از پانل های PV و هم ورودی AC را از شبکه برق یا ژنراتور دیزل می پذیرد، سپس خروجی AC سه فاز تنظیم شده را برای به حرکت درآوردن یک موتور پمپ شناور یا سطحی ارائه می دهد. ویژگی تعیین کننده آن است منطق سوئیچینگ منبع خودکار : هنگامی که تابش خورشیدی کافی باشد، کنترل کننده منحصراً با برق PV کار می کند. هنگامی که ورودی خورشیدی به زیر یک آستانه قابل تنظیم کاهش می یابد، به طور یکپارچه به برق AC سوئیچ می شود - عملکرد پمپ مداوم بدون نیاز به اقدام دستی حفظ می شود.
در این کلاس قدرت (5500-13000W)، معماری داخلی چندین ماژول کاربردی را ادغام می کند:
- MPPT (حداکثر ردیابی نقطه توان): به طور مداوم نقطه عملکرد آرایه PV را تنظیم می کند تا حداکثر توان موجود را تحت شرایط مختلف تابش و دما استخراج کند.
- درایو فرکانس متغیر (VFD): فرکانس خروجی را تنظیم می کند (معمولاً 0-50/60 هرتز) برای کنترل سرعت موتور پمپ، امکان شروع نرم و کنترل جریان متناسب را در پاسخ به توان موجود.
- واحد منطق سوئیچ خودکار: ولتاژ باس DC و کیفیت ورودی خورشیدی را در زمان واقعی مانیتور می کند و در صورت عبور از آستانه های از پیش تعریف شده، انتقال منبع را آغاز می کند.
- مدارهای حفاظتی و نظارتی: حفاظت سخت افزاری و سفت افزاری چند لایه که موتور، دستگاه های برق و منابع ورودی را پوشش می دهد.
2.2 سوئیچ خودکار در مقابل عملکرد سوئیچ دستی
طراحی‌های قبلی کنترل‌کننده پمپ هیبریدی به اپراتور نیاز داشت که به صورت دستی بین حالت‌های خورشیدی و شبکه جابجا شود. را معماری سوئیچ خودکار این وابستگی را از بین می برد، که به ویژه در تاسیسات کشاورزی یا زیرساختی از راه دور که پرسنل در محل به طور مداوم حضور ندارند، مهم است. رویداد تعویض معمولاً بسته به طراحی کنترلر در عرض میلی ثانیه تا ثانیه تکمیل می شود و حداقل وقفه را در خروجی پمپ تضمین می کند.
3. مشخصات فنی معمولی
جدول زیر مشخصات کنترل کننده هایی را در محدوده 5500-13000W ارائه می کند:
| پارامتر | محدوده مشخصات | یادداشت ها |
| توان خروجی نامی | 5500 وات / 7500 وات / 9000 وات / 11000 وات / 13000 وات | وابسته به مدل |
| محدوده ولتاژ ورودی DC | 200 ولت - 800 ولت DC (معمولی) | وابسته به ولتاژ مدار باز PV |
| ولتاژ ورودی AC | 3 فاز 380 ولت / 400 ولت / 415 ولت AC | ورودی شبکه یا ژنراتور |
| ولتاژ خروجی | 3 فاز 0 – 380 ولت متناوب (متغیر) | خروجی VFD به موتور |
| فرکانس خروجی | 0 - 50 هرتز / 0 - 60 هرتز | قابل تنظیم بر اساس استاندارد منطقه ای |
| کارایی MPPT | بیشتر از 99% | معیار صنعت |
| بازده کلی تبدیل | تا 97% | مسیر درایو DC به AC |
| نوع موتور قابل اجرا | موتور القایی ناهمزمان 3 فاز | موتور پمپ شناور استاندارد |
| رتبه حفاظتی (کنترل کننده) | IP65 | ضد گرد و غبار، مقاوم در برابر جت آب |
| دمای عملیاتی محیط | -10 درجه سانتیگراد تا 50 درجه سانتیگراد | در برخی مدل ها دارای دمای بالای 40 درجه سانتیگراد است |
| رابط ارتباطی | RS485 / GPRS (اختیاری) | قابلیت نظارت از راه دور |
| نمایش | LCD با بازخوانی پارامتر | ولتاژ، جریان، فرکانس، خطاها |
4. مقایسه کلاس قدرت
محدوده 5500-13000W موقعیت مشخصی را در طیف محصول کنترل کننده پمپ خورشیدی اشغال می کند:
| کلاس قدرت | محدوده معمولی | مورد استفاده اولیه | فاز موتور |
| توان کم | 400 وات - 2200 وات | تامین داخلی، آبیاری کم | تک فاز |
| توان متوسط | 2200 وات - 5500 وات | مزارع متوسط، آب جامعه | سه فاز |
| قدرت بالا (این کلاس) | 5500 وات - 13000 وات | کشاورزی بزرگ، شهری، صنعتی | سه فاز |
| قدرت فوق العاده بالا | بالای 13000 وات | ایستگاه های پمپاژ صنعتی | سه فاز, multi-unit |
5. زمینه های کاربردی
کنترل‌کننده‌های کلاس 5500-13000 وات در بخش‌هایی با تقاضای بالا مستقر می‌شوند که در آن‌ها حجم جریان، نیازهای هد و تداوم عملیات بسیار مهم هستند:
- آبیاری کشاورزی در مقیاس بزرگ: راندن پمپ های غوطه ور در چاه عمیق برای آبیاری زمین های کشاورزی وسیع، به ویژه در مناطقی با زیرساخت های شبکه غیر قابل اعتماد.
- شبکه های آبرسانی شهری و روستایی: تامین آب برای سیستم های توزیع سطح شهر که در آن فشار و جریان ثابت باید حفظ شود.
- عملیات دامداری و آبزی پروری: تحویل آب با حجم بالا برای پروارها، مزارع پرورش ماهی و تأسیسات مرغداری که نیاز به تامین مداوم دارند.
- نواحی آبیاری و ایستگاه های بالابری کانال: پمپاژ از منابع آب آزاد به کانال های آبیاری یا مخازن توزیع.
- ساخت و ساز و آبگیری: پمپاژ موقت با توان بالا در برنامه های حفاری یا آبگیری معادن.
- آب فرآیندهای صنعتی: گردش آب خنک کننده، انتقال سیال فرآیند و آب تغذیه دیگ بخار در محیط های تولیدی.
6. حفاظت و کنترل ویژگی ها
| عملکرد حفاظتی | توضیحات |
| حفاظت در برابر خشک کردن | وضعیت کم یا بدون آب را تشخیص می دهد و پمپ را خاموش می کند تا از آسیب موتور جلوگیری کند |
| حفاظت در برابر ولتاژ (DC و AC) | در ولتاژ ورودی غیرعادی در طرف DC PV و طرف برق AC خاموش می شود |
| حفاظت در برابر ولتاژ | هنگامی که ولتاژ ورودی برای حفظ بار نامی موتور کافی نیست از عملکرد جلوگیری می کند |
| حفاظت در برابر جریان بیش از حد و اتصال کوتاه | نظارت بر جریان سمت خروجی با جداسازی سریع خطا |
| محافظت در برابر دمای بیش از حد | نظارت بر دمای سینک حرارت داخلی؛ کاهش یا خاموش شدن بالاتر از آستانه |
| حفاظت از تلفات فاز | فاز از دست رفته را در ورودی یا خروجی AC سه فاز تشخیص داده و عملیات را متوقف می کند |
| عملکرد شروع نرم | افزایش تدریجی سرعت موتور برای کاهش شوک مکانیکی و جریان هجومی |
| مخزن کامل توقف خودکار | ورودی سوئیچ شناور یا سنسور فشار را برای توقف / راه اندازی مجدد خودکار می پذیرد |
| حفاظت در برابر صاعقه و موج | SPD (دستگاه حفاظت از نوسانات) در ورودی DC توصیه می شود. برخی از مدل ها دارای TVS داخلی هستند |
7. طراحی سیستم و ملاحظات اندازه
- پیکربندی آرایه PV: کل آرایه PV Voc باید در محدوده ولتاژ ورودی DC کنترلر تحت همه شرایط دما باقی بماند. در سیستم های پرقدرت، رشته های متعددی که در آرایش های سری-موازی به هم متصل شده اند استاندارد هستند. جعبه های ترکیب کننده رشته با فیوزینگ مورد نیاز است.
- محاسبه کل دینامیک هد (TDH): TDH قدرت پمپ و موتور مورد نیاز را تعیین می کند. برای سیستم‌هایی در این محدوده توان، TDH معمولاً بیش از 50 متر است و در کاربردهای گمانه عمیق می‌تواند به چند صد متر برسد.
- حجم آب مورد نیاز روزانه: حجم روزانه مورد نیاز تقسیم بر ساعات اوج خورشیدی (PSH) موجود در محل، حداقل دبی را که پمپ باید تحت عملکرد فقط خورشیدی به دست آورد، تعیین می کند.
- اندازه منبع AC: اتصال شبکه AC یا مجموعه ژنراتور باید برای توان خروجی کامل کنترلر درجه بندی شود تا از عملکرد پایدار در طول دوره هایی که فقط AC کار می کند اطمینان حاصل شود.
- اندازه کابل: در 5500-13000W، جریان خروجی به موتور قابل توجه است (10-25A در 380V سه فاز). مقاطع کابل باید هم برای ظرفیت حمل جریان و هم برای افت ولتاژ محاسبه شود، به ویژه در طول کابل پمپ طولانی در چاه های عمیق.
- محل قرارگیری محفظه کنترلر: فاصله تهویه کافی، اجتناب از تابش مستقیم خورشید در محفظه، و نزدیکی به پانل توزیع AC از الزامات نصب استاندارد است.
8. منطق سوئیچ خودکار: حالت های عملیاتی
| حالت عملیاتی | وضعیت ماشه | منبع تغذیه فعال |
| حالت فقط خورشیدی | ورودی PV بالاتر از آستانه شروع. AC موجود یا در دسترس نیست | PV (DC) |
| حالت مکمل AC | ورودی PV موجود است اما کمتر از حداقل آستانه عملیاتی است | شبکه AC / ژنراتور |
| حالت فقط AC | عملکرد شبانه یا خطای آرایه PV | شبکه AC / ژنراتور |
| آماده به کار / توقف | سیگنال پر بودن مخزن، وضعیت کارکرد خشک یا هر دو منبع در دسترس نیست | هیچ کدام |
9. سوالات متداول
Q1: آیا کنترلر می تواند انرژی خورشیدی را در اولویت قرار دهد و فقط از AC به عنوان پشتیبان استفاده کند؟
بله را منطق عملیاتی پیش فرض از کنترل‌کننده‌های سوئیچ خودکار در این کلاس این است که هر زمان که ورودی خورشیدی کافی است از برق PV استفاده کنند و تنها زمانی که ورودی PV کمتر از حد آستانه پیکربندی‌شده باشد، به AC تبدیل شوند. این ترتیب اولویت در سیستم عامل کنترل ثابت است و در طول عملکرد عادی نیازی به ورودی اپراتور ندارد.
Q2: چه اندازه آرایه PV برای یک کنترلر 11000W مورد نیاز است؟
به عنوان یک دستورالعمل کلی، توان پیک آرایه PV باید تقریباً در اندازه باشد 1.2 تا 1.5 برابر قدرت نامی کنترلر برای محاسبه کاهش دما، سایه و تلفات کابل در دنیای واقعی. برای یک کنترل کننده 11000 وات، این به معنای آرایه PV تقریباً 13.2kWp تا 16.5kWp است. اندازه دقیق نیاز به داده های تابش خاص سایت و تجزیه و تحلیل از دست دادن سیستم دارد.
Q3: آیا عملکرد سوئیچ خودکار برای پشتیبان گیری از ژنراتور مناسب است؟
بله، به شرطی که ولتاژ و فرکانس خروجی ژنراتور در مشخصات ورودی AC کنترلر ثابت باشد. ژنراتورهای دیزلی یا بنزینی با تنظیم خودکار ولتاژ (AVR) سازگار هستند. ظرفیت ژنراتور باید برابر یا بیشتر از بار کامل کنترل کننده باشد تا از قطع بار اضافی جلوگیری شود.
Q4: آیا یک کنترلر می تواند چندین پمپ را به طور همزمان هدایت کند؟
کنترل کننده های سوئیچ خودکار استاندارد در این محدوده قدرت برای این منظور طراحی شده اند خروجی تک موتور . راندن چندین پمپ به طور همزمان به یک کنترل کننده چند پمپی با کانال های خروجی جداگانه یا کنترل کننده های جداگانه در هر پمپ با آرایه PV مشترک و یک باس توزیع DC نیاز دارد. اتصال موتور موازی به یک خروجی VFD به دلیل اشتراک جریان نابرابر معمولاً توصیه نمی شود.
Q5: آیا گروه Deye بسته های سیستم پمپ-کنترل کننده منطبق را در این محدوده توان ارائه می دهد؟
گروه Deye هر دو را تولید می کند پمپ های شناور و کنترل کننده های پمپ در طیف وسیعی از توان برای کاربردهای پرقدرت در کلاس 5500-13000 وات، مشخصات منطبق بر پمپ-کنترل کننده برای اطمینان از سازگاری هیدرولیکی و الکتریکی، با پشتیبانی تیم مهندسی داخلی Deye در دسترس است.
این مقاله توسط گروه دی به منظور اطلاع رسانی و مرجع تهیه شده است. مشخصات ذکر شده معرف محصولات استاندارد صنعتی در این دسته است. قبل از طراحی و خرید سیستم، پارامترهای محصول جداگانه باید در برابر برگه های اطلاعات رسمی محصول تأیید شود.
