1. مقدمه
را کنترل کننده پمپ DC واحد قدرت و کنترل اساسی در سیستم های پمپاژ فقط خورشیدی است. این دستگاه که منحصراً بر روی جریان مستقیم پانل‌های فتوولتائیک (PV) کار می‌کند، ورودی DC خورشیدی متغیر را به خروجی الکتریکی تنظیم‌شده تبدیل می‌کند تا موتور پمپ شناور یا سطحی را به حرکت درآورد - بدون نیاز به اتصال به شبکه برق AC. در محدوده توان 400 تا 1500 وات کنترل‌کننده‌های پمپ DC یکی از پرکاربردترین اجزای پمپاژ آب خورشیدی در سطح جهان هستند، به ویژه در زمینه‌های تامین آب روستایی، کشاورزی و خانگی خارج از شبکه.
گروه Deye از سال 1990 در مهندسی و ساخت پمپ‌های شناور و کنترل‌کننده‌های پمپ تخصص داشته است. خط تولید کنترل‌کننده پمپ DC منعکس‌کننده رویکرد منضبط Deye در تولید الکترونیک دقیق است که شامل فرآیندهای انتخاب دقیق و تأیید کیفیت در هر مرحله تولید می‌شود.
2. مفاهیم اصلی و اصول عملیاتی
2.1 کنترل کننده پمپ DC چیست؟
A کنترل کننده پمپ DC (که به عنوان درایو پمپ خورشیدی یا VFD خورشیدی نیز گفته می شود) ولتاژ DC را از یک آرایه PV می پذیرد و آن را از طریق یک مرحله اینورتر داخلی پردازش می کند تا خروجی AC با فرکانس متغیر (برای موتور پمپ های AC) یا خروجی DC تنظیم شده (برای موتور پمپ های بدون جاروبک DC) تولید کند. کنترل کننده راه اندازی، تنظیم سرعت، حفاظت و خاموش شدن موتور پمپ متصل را بر اساس نیروی خورشیدی موجود مدیریت می کند.
ماژول های عملکردی اصلی عبارتند از:
- MPPT (حداکثر ردیابی نقطه قدرت): نقطه عملکرد ورودی را به صورت پویا تنظیم می کند تا حداکثر توان موجود را از آرایه PV تحت شرایط تابش و دما در حال تغییر استخراج کند.
- مرحله اینورتر DC به AC: ورودی DC PV را به خروجی AC سه فاز فرکانس متغیر برای راه اندازی موتورهای القایی ناهمزمان استاندارد تبدیل می کند.
- درایو فرکانس متغیر (VFD): فرکانس خروجی را متناسب با توان PV موجود تنظیم می کند و پمپ را قادر می سازد در هنگام تابش کم به جای توقف کامل، با سرعت کم کار کند.
- مدارهای حفاظتی: حفاظت مبتنی بر سخت افزار و سفت افزار که ورودی، خروجی، موتور و شرایط محیطی را پوشش می دهد.
2.2 چگونه MPPT از عملکرد سیستم پمپ سود می برد
بدون MPPT، یک بار متصل به PV در یک نقطه الکتریکی ثابت، اغلب دور از حداکثر توان خروجی پانل کار می‌کند. ردیابی MPPT به طور مداوم روی ترکیب ولتاژ-جریان که حداکثر وات را از آرایه می‌رساند، اسکن و قفل می‌کند. در کاربردهای پمپ، این به طور مستقیم به ساعات پمپاژ بیشتر در روز، حجم کل آب بیشتر در روز، و کارکرد پمپ زودتر صبح و بعد از ظهر ترجمه می شود زیرا کنترل کننده توان قابل استفاده را در سطوح تابش کم استخراج می کند.
3. مشخصات فنی معمولی
| پارامتر | محدوده مشخصات | یادداشت ها |
| توان خروجی نامی | 400 وات / 550 وات / 750 وات / 1100 وات / 1500 وات | وابسته به مدل |
| محدوده ولتاژ ورودی DC | 60 ولت - 400 ولت DC (معمولی) | آرایه PV وابسته به Voc |
| محدوده ولتاژ MPPT | 45 ولت - 360 ولت DC (معمولی) | پنجره عملیاتی Vmpp |
| نوع خروجی | AC 3 فاز (0 - 240 ولت / 0 - 380 ولت) | فرکانس متغیر، 0 – 50/60 هرتز |
| موتور قابل اجرا | موتور القایی ناهمزمان 3 فاز | موتور پمپ شناور استاندارد |
| کارایی MPPT | بیشتر از 99% | استاندارد صنعت برای واحدهای با کیفیت |
| بازده کلی تبدیل | تا 96% | PV DC به موتور AC |
| رتبه حفاظتی (کنترل کننده) | IP65 | مناسب برای نصب در فضای باز |
| دمای عملیاتی محیط | -10 درجه سانتیگراد تا 50 درجه سانتیگراد | در برخی مدل ها دارای دمای بالای 40 درجه سانتیگراد است |
| صفحه نمایش و رابط | LED یا LCD با نشانگر پارامتر | ولتاژ، فرکانس، کدهای خطا |
| ورودی های کنترل خارجی | سوئیچ شناور، سوئیچ فشار | برای توقف/شروع خودکار بر اساس سطح آب |
4. کنترلر DC در مقابل کنترلر هیبریدی AC/DC
درک تمایز بین کنترلرهای هیبریدی فقط DC و AC/DC برای مشخصات صحیح سیستم ضروری است:
| معیارها | کنترل کننده پمپ DC | کنترلر هیبریدی AC/DC |
| منبع ورودی | فقط پانل های PV (DC). | پانل های PV (DC) شبکه AC یا ژنراتور |
| عملیات در شب | ممکن نیست | از طریق ورودی AC امکان پذیر است |
| عملیات مداوم 24/7 | پشتیبانی نمی شود | پشتیبانی می شود |
| هزینه واحد | پایین تر | بالاتر |
| پیچیدگی نصب | ساده تر (فقط سیم کشی PV) | پیچیده تر (سیم کشی PV به علاوه AC) |
| سناریوی مناسب | کاملاً خارج از شبکه؛ پمپاژ در روز کافی است | نیمه شبکه ای؛ تامین مداوم مورد نیاز |
| وابستگی به شبکه | هیچ کدام | اتکای پشتیبان اختیاری |
5. زمینه های کاربردی
در محدوده توان 400 تا 1500 وات، کنترل‌کننده‌های پمپ DC برای کاربردهایی مناسب هستند که ساعات پمپاژ در روز برای برآوردن نیاز روزانه آب کافی است:
- تامین آب خانگی روستایی خارج از شبکه: پمپاژ از گمانه ها یا چاه های کم عمق به مخازن ذخیره سازی خانگی در روستاها و مزارع بدون دسترسی به شبکه.
- آبیاری کشاورزی در مقیاس کوچک: آبیاری قطره ای یا بارانی در مزارع خرده پا که سیکل های آبیاری روزانه از نظر زراعی مناسب است.
- نقاط آبیاری دام: تامین آب در مناطق مرتعی دورافتاده که اتصال به شبکه از نظر اقتصادی غیرعملی است.
- پر کردن مخزن و مخزن آب: پر کردن خودکار مخازن ذخیره سازی روی زمین یا زیرزمین با عملکرد توقف کنترل شده با سوئیچ شناور.
- آبیاری باغ و باغبانی: آبیاری برنامه ریزی شده در روز برای مهدکودک ها، گلخانه ها و باغات بازار.
- ایستگاه ها و کمپ های نظارت از راه دور: تامین آب آشامیدنی برای تاسیسات موقت یا نیمه دائمی خارج از شبکه.
6. حفاظت و توابع ایمنی
| عملکرد حفاظتی | توضیحات |
| حفاظت در برابر خشک کردن | امضای جریان موتور یا ورودی حسگر خارجی را نظارت می کند. هنگامی که سطح آب برای محافظت از سیم پیچ موتور کافی نباشد خاموش می شود |
| محافظت در برابر ولتاژ بیش از حد | اگر ولتاژ مدار باز PV از حداکثر امتیاز ورودی کنترلر بیشتر شود خاموش می شود |
| حفاظت در برابر ولتاژ/کم برق | از شروع پمپ در زمانی که ورودی PV زیر حداقل آستانه عملیاتی است جلوگیری می کند تا از توقف موتور جلوگیری شود |
| حفاظت بیش از حد جریان | محدود کردن جریان خروجی و جداسازی خطا در سمت درایو موتور |
| محافظت در برابر دمای بیش از حد | سنسور حرارتی داخلی هنگامی که دمای هیت سینک از حد مجاز فراتر می رود باعث کاهش یا خاموش شدن می شود |
| عملکرد شروع نرم | افزایش تدریجی فرکانس خروجی در هنگام راه اندازی فشار مکانیکی روی پمپ و موتور را کاهش می دهد |
| مخزن کامل توقف خودکار | سوئیچ شناور یا ورودی سوئیچ فشار باعث توقف خودکار در هنگام پر شدن مخزن ذخیره می شود. هنگامی که سطح پایین می آید دوباره راه اندازی می شود |
| حفاظت از قطبیت معکوس | مدار داخلی را در برابر اتصال نادرست کابل DC در حین نصب محافظت می کند |
7. دستورالعمل اندازه آرایه PV
طراحی صحیح آرایه PV برای عملکرد کنترل کننده پمپ DC بسیار مهم است. قوانین کلیدی برای محدوده کنترلر 400-1500W:
- اوج قدرت آرایه: اندازه آرایه PV با 1.2 تا 1.5 برابر توان نامی کنترل کننده برای جبران کاهش دمای واقعی، کثیفی و تلفات کابل. برای یک کنترلر 1500 وات، این به معنای تقریباً 1800 Wp تا 2250 Wp ظرفیت PV است.
- بررسی String Voc: را PV string open-circuit voltage at minimum ambient temperature must not exceed the controller maximum DC input voltage. This is particularly important in cold climates where Voc rises significantly.
- تراز Vmpp: را PV string maximum power point voltage (Vmpp) at standard test conditions should fall within the MPPT voltage window of the controller for optimal energy extraction.
- پیکربندی رشته: چندین پانل متصل به صورت سری باعث افزایش ولتاژ می شوند. رشته های موازی جریان را افزایش می دهند. پیکربندی باید هر دو محدودیت ولتاژ و جریان ورودی کنترلر را برآورده کند.
- اجتناب از سایه: سایه دهی جزئی هر پانل در یک رشته سری به طور نامتناسب خروجی کل رشته را کاهش می دهد. ارزیابی مکان برای سایه‌اندازی از درختان، سازه‌ها یا ویژگی‌های زمین توصیه می‌شود.
8. ملاحظات نصب
- نصب کنترلر: در مکانی محافظت شده از تابش مستقیم خورشید با حداقل فاصله 150 میلی متری در اطراف واحد برای جریان هوا نصب کنید. جهت نصب عمودی برای خنک کننده همرفت طبیعی استاندارد است.
- سیم کشی DC: از کابل ها و کانکتورهای دارای رتبه DC استفاده کنید. هادی های مثبت و منفی باید با فیوزهای DC با درجه مناسب یا قطع کننده مدار DC در خروجی آرایه محافظت شوند.
- طول کابل موتور: کابل طولانی بین کنترل کننده و موتور پمپ باعث کاهش مقاومت و افت ولتاژ می شود. سطح مقطع کابل را برای مسیرهای بیش از 30 تا 50 متر افزایش دهید.
- حفاظت از زمین و برق گرفتگی: قاب های آرایه PV و محفظه کنترلر باید به زمین باشند. دستگاه‌های محافظ جریان DC (SPD) در ورودی PV برای نصب در مناطق مستعد رعد و برق توصیه می‌شوند.
- تعلیق پمپ: را submersible pump must be suspended with a dedicated safety rope independent of the water discharge pipe, rated for at least three times the pump assembly weight.
9. سوالات متداول
Q1: آیا یک کنترل کننده پمپ DC می تواند به جای پنل های PV از بانک باتری کار کند؟
بیشتر کنترل کننده پمپ DCs in this class are designed for direct PV input ، نه ورودی بانک باتری. پانل های PV دارای یک منحنی مشخصه ولتاژ جریان هستند که MPPT برای بهره برداری از آن طراحی شده است. یک بانک باتری یک منبع ولتاژ ثابت ارائه می دهد و از ردیابی MPPT بهره نمی برد. برخی از مدل‌های کنترل‌کننده، محدوده ولتاژ ورودی DC سازگار با بانک‌های باتری 48 ولت یا 96 ولت را مشخص می‌کنند، اما این موضوع باید قبل از اتصال در برگه اطلاعات محصول جداگانه تأیید شود.
Q2: وقتی یک ابر عبور می کند و تابش ناگهانی کاهش می یابد چه اتفاقی می افتد؟
را MPPT algorithm responds within milliseconds to changes in PV output. When irradiance drops, the controller reduces فرکانس خروجی متناسب ، موتور پمپ را به جای توقف آن کند می کند. اگر تابش کمتر از حداقل آستانه عملیاتی شود، کنترل کننده وارد حالت آماده به کار می شود و هنگامی که ورودی خورشیدی کافی برمی گردد، به طور خودکار دوباره راه اندازی می شود. این رفتار با استفاده از دوره های تابش جزئی، حجم پمپاژ روزانه را به حداکثر می رساند.
Q3: آیا کنترلر DC می تواند موتور پمپ AC تک فاز را هدایت کند؟
کنترلرهای پمپ DC در محدوده 400 تا 1500 وات معمولاً برای طراحی شده اند خروجی موتور سه فاز . راندن یک موتور تک فاز به یک کنترلر مخصوص خروجی تک فاز یا یک ماژول VFD تک فاز نیاز دارد. اتصال موتور تک فاز به کنترل کننده خروجی سه فاز بدون تطبیق مناسب توصیه نمی شود و ممکن است باعث آسیب به موتور شود.
Q4: چند پانل PV برای یک کنترل کننده پمپ 1100W DC مورد نیاز است؟
با استفاده از دستورالعمل بزرگ‌سازی 1.2 تا 1.5، الف کنترلر 1100 وات تقریباً 1320Wp تا 1650Wp ظرفیت PV نیاز دارد. برای پانل های مونوکریستال 370 وات، این به معنای 4 پنل در پیکربندی سری یا سری موازی است. آرایش دقیق رشته به پانل Voc، Vmpp و پنجره ولتاژ MPPT کنترلر بستگی دارد.
Q5: آیا Deye Group کنترل کننده های پمپ DC را با پمپ های شناور خود مطابقت می دهد؟
بله. گروه Deye هر دو را تولید می کند کنترل کننده پمپ DCs and submersible pumps در محدوده توان 400 تا 1500 وات پیکربندی‌های پمپ و کنترل‌کننده منطبق در دسترس هستند و اطمینان می‌دهند که ویژگی‌های الکتریکی موتور، فرکانس نامی و عملکرد هیدرولیک با مشخصات محصول یکسان هستند. تیم مهندسی Deye از تطبیق پارامترهای سیستم برای تهیه پروژه پشتیبانی می کند.
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.
