کابینت اینورتر پمپاژ خورشیدی

این سیستم اینورتر که در یک کابینت فولادی مستحکم با درجه IP54 یا بالاتر قرار دارد، زنجیره تبدیل کامل توان - حفاظت از ورودی DC، کانال های ورودی MPPT متعدد، یک مرحله درایو با فرکانس متغیر، فیلتر خروجی AC و یک کنترل کننده سیستم جامع را یکپارچه می کند - همه از قبل سیم کشی شده و در کارخانه برای استقرار سریع در میدان آزمایش شده اند. محدوده قدرت از 2.2 کیلووات تا بیش از 250 کیلووات است و از موتورهای پمپ AC تک فاز و سه فاز در ولتاژ استاندارد پشتیبانی می کند. الگوریتم پیشرفته MPPT راندمان ردیابی بیش از 99 درصد را به دست می آورد و به صورت پویا سرعت موتور را در زمان واقعی با تغییر تابش خورشیدی در طول روز تنظیم می کند و حداکثر تحویل روزانه آب را تضمین می کند. یک گزینه ورودی هیبریدی یک منبع پشتیبان شبکه AC یا دیزل ژنراتور را می پذیرد، به طور خودکار برای حفظ خروجی آب در طول دوره های ابری یا عملیات شبانه تغییر می کند. حفاظت های سیستم یکپارچه در حال اجرا خشک، اضافه بار، اضافه ولتاژ، کمبود ولتاژ، افت فاز و اتصال کوتاه را پوشش می دهد، در حالی که منطق خواب و بیداری خودکار بر اساس آستانه حداقل توان تنظیم شده توسط کاربر، از پمپ و پانل ها محافظت می کند. یک صفحه نمایش لمسی گرافیکی HMI با RS485 و رابط های اختیاری GPRS/4G/Wi-Fi که امکان نظارت از راه دور و ادغام در پلت فرم های SCADA یا IoT را از طریق Modbus فراهم می کند، داده های برق، ولتاژ، جریان و انرژی را در زمان واقعی نمایش می دهد. تمام اجزای برق در یک کابینت کنترل شده با آب و هوا با خنک کننده هوای اجباری فیلتر شده، حفاظت از نوسانات، و انطباق کامل با استانداردهای IEC قابل اجرا و شبکه محلی قرار دارند.

2. برنامه های کاربردی ایده آل

کابینت اینورتر پمپ خورشیدی که برای تامین آب قابل اعتماد و در تمام طول سال در جایی که برق شبکه غیرقابل اعتماد است یا وجود ندارد، طراحی شده است، کنترل پمپ مستقل و بدون مراقبت را برای سیستم های آب کشاورزی، اجتماعی و صنعتی فراهم می کند.

آبیاری و کشاورزی

طرح‌های آبیاری در مقیاس بزرگ، سیستم‌های تغذیه قطره‌ای، و عملیات مرکز محور در زمین‌های کشاورزی دورافتاده، کاندیدای ایده‌آل هستند. اینورتر پمپ‌های سه فاز پرقدرت را مستقیماً از آرایه‌های خورشیدی هدایت می‌کند و حداکثر جریان را در ساعات اوج نور خورشید ارائه می‌کند - دقیقاً زمانی که محصولات کشاورزی بیشتر به آب نیاز دارند. قابلیت ورودی ترکیبی امکان پشتیبان گیری بدون درز از شبکه یا ژنراتور را در طول مراحل حیاتی رشد فراهم می کند. با نداشتن باتری برای نگهداری و نصب ضد آب و هوا در فضای باز، کشاورزان از کاهش قابل توجه انرژی و هزینه های عملیاتی نسبت به پمپاژ دیزل بهره مند می شوند.

تامین آب جامعه و شهرداری

روستاهای روستایی، سکونتگاه‌های دورافتاده، و مقامات آب شهری می‌توانند پمپ‌های گمانه‌ای با انرژی خورشیدی را برای ارائه آب آشامیدنی تمیز به کار گیرند. عملکرد خودکار اینورتر - شروع از طلوع خورشید و توقف در غروب خورشید یا زمانی که مخزن ذخیره پر است - نیاز به حضور روزانه اپراتور را از بین می برد. نظارت از راه دور از طریق GPRS/4G به مقامات آب امکان می دهد وضعیت پمپ، خروجی آب و سلامت سیستم را از یک اتاق کنترل مرکزی ردیابی کنند و بازدیدهای پرهزینه از سایت را کاهش دهد. ساختار ناهموار کابینت در برابر گرد و غبار، حشرات و آب و هوای شدید فصلی محافظت می کند.

آبیاری دام و دامداری از راه دور

ایستگاه های گاو، مزارع گوسفند، و عملیات چرای از راه دور که در مناطق وسیعی پخش شده اند، نیاز به تحویل قابل اعتماد آب به مخازن و آب انبارها دارند. اینورتر مستقیماً به پمپ های گمانه متصل می شود و هزینه های تدارکات دیزل ژنراتور و تحویل سوخت را حذف می کند. هنگامی که مصرف آب حیوانات به اوج خود می رسد، پمپاژ با انرژی خورشیدی به طور طبیعی با تقاضای تابستان مطابقت دارد. در صورت افت سطح آب، حفاظت در برابر جریان خشک به طور خودکار عملکرد پمپ را متوقف می‌کند و از فرسودگی پرهزینه موتور پایین چاله جلوگیری می‌کند.

تصفیه آب و فاضلاب صنعتی

عملیات معدنی، معادن و کارخانه های صنعتی در مکان های خارج از شبکه می توانند از این سیستم برای تامین آب فرآیندی، آبگیری یا حوضچه های انتقال فاضلاب استفاده کنند. ساختار ناهموار کابینت اینورتر با فیلتر گرد و غبار و خنک کننده فعال مناسب محیط های صنعتی خشن است. ادغام ورودی هیبریدی با ژنراتورهای پشتیبان موجود، عملکرد مداوم را بدون توجه به شرایط آب و هوایی تضمین می کند.

کنترل بیابان زایی و پروژه های زیست محیطی

پروژه‌های کاشت درخت در مقیاس بزرگ، احیای مراتع، و آبیاری بیابان بر تحویل مداوم آب در محیط‌های دورافتاده و نامناسب متکی هستند. اینورترهای پمپاژ خورشیدی عملکرد مستقل بدون لجستیک سوخت را ارائه می دهند، با نظارت از راه دور که امکان مدیریت متمرکز چندین سایت پمپ پراکنده در سراسر سرزمین های وسیع را فراهم می کند.

3. تکنیکی Deep Dive

کابینت اینورتر پمپاژ خورشیدی، مجموعه کامل تبدیل نیرو، کنترل و حفاظت را در یک محفظه استاندارد و آزمایش شده در کارخانه ادغام می کند - کاهش مهندسی سایت، تسریع راه اندازی و به حداکثر رساندن قابلیت اطمینان طولانی مدت.

معماری ورودی چند کاناله MPPT و DC

آرایه‌های خورشیدی از طریق چندین کانال ورودی MPPT مستقل به اینورتر متصل می‌شوند که هر کدام دارای فیوزهای اختصاصی DC، دستگاه‌های حفاظت از نوسانات و تابلوی جداکننده هستند که در بخش ورودی کابینت قرار دارند. کنترلر MPPT به طور مداوم ولتاژ آرایه را در محدوده وسیعی اسکن می کند (معمولاً 460 ولت تا 850 ولت دی سی برای سیستم های بزرگتر) تا حداکثر نقطه توان را تعیین کند و بازده ردیابی ایستا 99 درصد را به دست آورد. پیکربندی کانال MPPT دو یا سه گانه به رشته هایی با جهت گیری ها، زاویه های شیب یا نمایه های سایه متفاوت اجازه می دهد تا در حد مطلوب خود عمل کنند و به طور قابل توجهی بازده انرژی روزانه کل را در مقایسه با طرح های تک MPPT افزایش می دهند.

تبدیل DC به AC و درایو فرکانس متغیر

گذرگاه DC تنظیم شده با MPPT، یک مرحله درایو با فرکانس متغیر با عملکرد بالا را تغذیه می‌کند که پیرامون ماژول‌های نسل ششم IGBT و کنترل DSP با سرعت بالا ساخته شده است. اینورتر یک خروجی PWM سینوسی با ولتاژ و فرکانس قابل تنظیم (0-50/60 هرتز یا بیشتر) را سنتز می کند که کنترل موتور با استارت نرم و بدون جریان هجومی را امکان پذیر می کند - برای محافظت از سیم پیچ پمپ های شناور ضروری است. کنترل پیشرفته V/f با جبران لغزش، تقویت گشتاور، و منحنی‌های بهینه‌سازی خودکار انرژی با ویژگی‌های موتور در تمام محدوده سرعت مطابقت دارد. فیلتر خروجی - با استفاده از چوک های پیوند DC، راکتورهای خروجی، و فیلترهای dV/dt در صورت لزوم - کارکرد طولانی کابل بین اینورتر و پمپ گمانه را بدون تنش عایق موتور یا جریان یاتاقان تضمین می کند.

مدیریت ورودی برق ترکیبی

یک عملکرد یکپارچه انتقال و همگام سازی خودکار یک ورودی AC کمکی را از شبکه یا دیزل ژنراتور می پذیرد. کنترل کننده سیستم به طور مداوم توان PV موجود را با توان عملیاتی مورد نیاز پمپ مقایسه می کند. هنگامی که تابش خورشیدی به زیر یک آستانه تعریف شده توسط کاربر می رسد، ورودی AC به طور خودکار منبع PV را تکمیل یا جایگزین می کند - خروجی آب را بدون وقفه حفظ می کند. حالت های اولویت فقط AC، PV فقط و ترکیبی توسط کاربر قابل تنظیم هستند. حالت اولویت PV استفاده از خورشید را به حداکثر می‌رساند در حالی که از AC فقط برای پوشش کمبود استفاده می‌کند و هزینه‌های سوخت یا برق را به حداقل می‌رساند.

الگوریتم های حفاظتی خاص پمپ

کنترلر تعبیه شده مجموعه ای از حفاظت های اختصاصی پمپ را اجرا می کند که در VFD های عمومی یافت نمی شوند. تشخیص کارکرد خشک جریان موتور، ضریب توان و فرکانس را در زمان واقعی نظارت می‌کند، علامت مشخصه کم بار پمپ بدون پرایم یا کارکرد خشک را در عرض یک ثانیه پس از تشخیص شناسایی می‌کند، سپس خاموش شدن خودکار و روال تلاش مجدد زمان‌بندی‌شده را آغاز می‌کند. حفاظت حداقل قدرت از عملکرد ناکارآمد با سرعت کم که آب را بدون پمپاژ مولد هدر می دهد، جلوگیری می کند. حالت خواب زمانی فعال می شود که انرژی خورشیدی موجود به زیر آستانه بیداری تنظیم شده توسط کاربر کاهش می یابد، وارد وضعیت نظارت کم مصرف می شود و با بازگشت تابش به طور خودکار از سر می گیرد. تشخیص پر بودن آب از سوئیچ شناور سطح مخزن یا ورودی مبدل فشار، پمپ را متوقف می کند تا از سرریز شدن، مستقل از چرخه روزانه خورشیدی جلوگیری شود.

مهندسی کابینه و حفاظت از محیط زیست

کابینت کف از ورق فولادی گالوانیزه با روکش پودری ضد آب ساخته شده است که بسته به مشخصات مدل دارای رتبه بندی IP54، IP55 یا IP65 است. کابینت به محفظه‌های کاربردی تقسیم می‌شود - ورودی DC، تبدیل برق، کنترل و خروجی AC - با درهای لولایی و واشر که دسترسی پیاده‌روی به تمام اجزای قابل تعمیر را فراهم می‌کند. یک سیستم خنک کننده هوای اجباری فیلتر شده با فن های سرعت متغیر با کنترل دما، محیط داخلی بهینه را برای الکترونیک قدرت حفظ می کند. ورودی های هوا از فیلترهای با کارایی بالا مناسب برای محیط های کشاورزی پر گرد و غبار استفاده می کنند. نسخه‌های گرمسیری، پوشش‌های منسجم را روی تمام PCB‌ها برای مناطق با رطوبت بالا اضافه می‌کنند. بخاری های ضد تراکم یکپارچه با کنترل ترموستاتیک برای استقرار در آب و هوای سرد در دسترس هستند.

کنترل، HMI و اتصال از راه دور

یک صفحه نمایش لمسی رنگی نصب شده روی در، وضعیت سیستم را در یک نگاه از جمله توان ورودی PV، سرعت موتور، ولتاژ خروجی، فرکانس، بازده انرژی روزانه، و تحویل آب تجمعی (محاسبه شده از منحنی های پمپ یا ورودی دبی سنج) ارائه می دهد. تنظیمات پارامتر با سطوح دسترسی چندگانه با رمز عبور محافظت می شوند. رابط های ارتباطی استاندارد شامل RS485 (Modbus RTU) برای ادغام SCADA، با ماژول های اختیاری GPRS، 4G، Wi-Fi یا اترنت برای نظارت از راه دور مبتنی بر ابر. این پلتفرم اجازه راه‌اندازی/توقف از راه دور، تغییرات پارامترها، تأیید زنگ هشدار و ثبت داده‌ها را می‌دهد – که یک اپراتور را قادر می‌سازد تا ده‌ها مکان پمپ پراکنده را مدیریت کند.

4. سوالات متداول

Q1: این اینورتر چه نوع پمپ و اندازه موتوری را می تواند هدایت کند؟

این سیستم از موتورهای القایی AC سه فاز و موتورهای سنکرون آهنربای دائم در پیکربندی پمپ های شناور و سطحی پشتیبانی می کند. رتبه های قدرت از 2.2 کیلو وات تا بیش از 250 کیلووات متغیر است. کاربردهای متداول شامل پمپ های چاه عمیق، پمپ های گریز از مرکز افقی و پمپ های توربین است. ما به تطبیق ظرفیت اینورتر با اطلاعات پلاک موتور پمپ شما کمک خواهیم کرد.

Q2: آیا سیستم به باتری نیاز دارد؟

نه. اینورتر پمپ را مستقیماً از پنل های خورشیدی هدایت می کند، بدون نیاز به بانک باتری. آب در طول ساعات نور خورشید پمپ می شود و در یک مخزن، مخزن یا مخزن هدر ذخیره می شود - که بسیار مقرون به صرفه تر از ذخیره برق در باتری ها است. در صورت نیاز به تامین آب 24 ساعته، ورودی AC هیبریدی اختیاری می تواند در هنگام تاریکی برق شبکه یا ژنراتور را درگیر کند.

Q3: به چه تعداد پنل خورشیدی نیاز دارم و چگونه متصل می شوند؟

پیکربندی پانل با قدرت پمپ، هدف حجم آب روزانه و تابش خورشیدی محلی تعیین می‌شود. محدوده ولتاژ MPPT اینورتر (معمولاً 460–850 VDC برای سیستم‌های سه فاز) طول رشته را تعیین می‌کند. مهندسان فروش ما اندازه آرایه و پیکربندی رشته را بر اساس یک پرسشنامه سایت ساده محاسبه خواهند کرد. کابینت شامل یک بخش ترکیب کننده DC با ورودی های ذوب شده است که سیم کشی آرایه را ساده می کند.

Q4: در روزهای ابری یا در دوره های کم نور خورشید چه اتفاقی می افتد؟

اینورتر موتور پمپ را با کاهش انرژی خورشیدی کند می کند و جریان آب را به طور مداوم اما کاهش می دهد. اگر توان از حداقل آستانه تنظیم شده توسط کاربر پایین بیاید، سیستم وارد حالت خواب می شود و به طور دوره ای تابش بازیابی شده را بررسی می کند. اگر سیستم به گزینه ورودی هیبرید AC مجهز باشد، برق شبکه یا ژنراتور به طور خودکار در دوره های کم تابش خورشیدی را تکمیل یا جایگزین می کند.

Q5: چه حفاظتی برای پمپ وجود دارد؟

الگوریتم‌های حفاظتی جامع کارکرد خشک، اضافه بار، جریان اضافه، اضافه ولتاژ، ولتاژ کم، افت فاز، اتصال کوتاه و دمای بیش از حد را پوشش می‌دهند. تشخیص جریان خشک به ویژه برای کاربردهای گمانه حیاتی است. کنترل کننده یک وضعیت کم بار معمولی پمپ خشک را در عرض چند ثانیه شناسایی می کند و قبل از اینکه آسیب موتور رخ دهد خاموش می شود، سپس یک چرخه راه اندازی مجدد خودکار زمان بندی شده را آغاز می کند.

Q6: آیا می توان اینورتر را در فضای باز نصب کرد؟

بله. این کابینت بسته به مشخصات دارای استاندارد IP54، IP55 یا IP65 است و برای نصب دائمی در فضای باز طراحی شده است. این شامل تهویه فیلتر شده، واشر درب مهر و موم شده، و پوشش مقاوم در برابر UV است. برای محیط‌های شدید، گزینه‌های اضافی مانند سایبان‌های آفتابگیر، فیلتراسیون گرد و غبار و گرمکن‌های داخلی ضد تراکم در دسترس هستند.

Q7: سیستم چگونه از راه دور نظارت و کنترل می شود؟

استاندارد RS485 Modbus RTU امکان ادغام محلی SCADA یا HMI را فراهم می کند. ماژول‌های اختیاری GPRS/4G، Wi-Fi یا اترنت، نظارت از راه دور مبتنی بر ابر را از طریق پورتال وب یا برنامه تلفن همراه فعال می‌کنند. می‌توانید وضعیت بی‌درنگ را مشاهده کنید، اعلان‌های هشدار را دریافت کنید، داده‌های تاریخی را دانلود کنید و پارامترها را از راه دور تنظیم کنید. این امر به ویژه برای سایت‌هایی که در یک منطقه جغرافیایی پراکنده هستند بسیار ارزشمند است.

Q8: کابینت به چه تعمیراتی نیاز دارد؟

تعمیر و نگهداری معمول حداقل است: تمیز کردن یا تعویض فصلی فیلتر هوا، بازرسی بصری اتصالات کابل و آب بندی درها، و آزمایش عملکرد سالانه دستگاه های حفاظتی. طراحی جلویی کابینت به این معنی است که تمام اجزا - فیوزها، کنتاکتورها، PCB های کنترلی و ماژول های برق - بدون برداشتن محفظه قابل دسترسی هستند.

5. یک سازمان کشاورزی منطقه ای - استقرار آبیاری خورشیدی در مقیاس بزرگ

پس زمینه

یک مقام دولتی توسعه کشاورزی در منطقه ای نیمه خشک در جنوب صحرای آفریقا برنامه ریزی کرد تا پمپ های آبیاری دیزلی را با انرژی خورشیدی در سراسر تعاونی های کشاورزی متعدد جایگزین کند. این پروژه 20 سایت گمانه را در یک منطقه جغرافیایی گسترده هدف قرار داد که هر کدام آب مورد نیاز باغبانی آبیاری قطره ای و محصولات زراعی را تامین می کردند. تدارکات سوخت دیزل بیش از 60 درصد هزینه های عملیاتی را به خود اختصاص داده است و خرابی ژنراتورها اغلب آبیاری را در طول دوره های رشد بحرانی قطع می کند.

چالش

هر سایت مشخصات مشابهی را ارائه کرد: یک پمپ گمانه غوطه ور سه فاز 15 کیلووات تا 45 کیلووات، یک مکان دورافتاده بدون اتصال به شبکه، و یک فصل خشک که دقیقاً همزمان با اوج تابش خورشیدی بود. الزامات این مقام خواستار بود:

●  وابستگی به باتری صفر برای به حداقل رساندن هزینه‌های سرمایه و جایگزینی

●  قابلیت ارائه حداکثر حجم آب در ساعات ظهر که تبخیر و تعرق محصول در بالاترین حد بود

●  محافظت برای پمپ‌های شناور گران‌قیمت در برابر جریان خشک در گمانه‌های با بازده آب متغیر

● نظارت متمرکز از راه دور همه 20 سایت از ستاد منطقه ای

●  ساختار مقاوم برای مقاومت در برابر گرد و غبار در تمام طول سال، باران‌های فصلی و دمای محیط تا ۴۵ درجه سانتی‌گراد

چرا کابینت های اینورتر پمپاژ خورشیدی؟

راه حل اینورتر به سبک کابینت برای تحویل کاملاً یکپارچه و از پیش آزمایش شده آن انتخاب شد. هر کابینت از قبل سیم‌کشی شده با حفاظت ورودی DC، ماژول‌های MPPT، مرحله درایو VFD، فیلتر خروجی و کنترل‌کننده سیستم به محل رسید - که برای راه‌اندازی فقط به آرایه PV و کابل پمپ نیاز دارد.

MPPT چند کاناله به آرایه خورشیدی هر سایت اجازه می دهد تا به رشته هایی با جهت گیری اندکی شرق و غرب تقسیم شود و ساعات پمپاژ موثر را فراتر از یک پیکربندی کاملاً رو به جنوب گسترش دهد. گزینه ورودی AC هیبریدی برای دو بزرگترین سایت مشخص شده است، که به یک ژنراتور پشتیبان کوچک اجازه می دهد در طول دوره های ابری طولانی مدت یا برای آبیاری گاه به گاه در شب تکمیل شود.

مهم‌تر از همه، حفاظت از کارکرد خشک مخصوص پمپ به مقامات این اطمینان را داد که پمپ‌های گمانه موجود آنها - هزینه غرق شده قابل توجهی - محافظت می‌شوند. منطق خواب و بیداری خودکار به این معنی بود که نیازی به حضور روزانه اپراتور نیست. سیستم در سپیده دم به طور خودکار شروع به کار کرد و وقتی مخازن ذخیره سیگنال پر شدند متوقف شد.

استقرار

20 کابینت اینورتر پمپاژ خورشیدی از 18.5 کیلووات تا 45 کیلووات در سراسر جوامع کشاورزی همکار مستقر شدند. هر کابینت شامل دو کانال MPPT، گزینه ورودی AC هیبریدی در دو واحد بزرگ، و نظارت از راه دور GPRS یکپارچه متصل به پلت فرم مرکزی SCADA است. نصب و راه اندازی توسط یک پیمانکار برق محلی در یک پنجره فصل خشک سه ماهه تکمیل شد. پمپ های گمانه موجود حفظ شده و مستقیماً به اینورترهای جدید متصل شدند.

نتایج

●  هزینه‌های سوخت دیزل در 20 سایت به نزدیک صفر کاهش یافت، با درگیر شدن پشتیبان ژنراتور برای کمتر از 2٪ از کل ساعات کار سالانه.

●  حجم‌های تحویل آب با خط پایه پمپاژ دیزل مطابقت داشت یا از آن فراتر رفت، با پنجره MPPT طولانی که تقریباً روزانه ۱٫۵ ساعت پمپاژ مؤثر اضافی اضافه می‌کرد.

●  در ۱۸ ماه اول کارکرد، حتی یک مورد از کار افتادن موتور پمپ رخ نداده است که به دلیل کنترل شروع نرم و حفاظت در حال کار خشک است.

●  مهندسان این سازمان همه 20 سایت را از یک داشبورد نظارت کردند و هشدارهای پیامکی خودکار را برای هر گونه مشکلی دریافت کردند و هزینه‌های بازدید از سایت را به میزان قابل توجهی کاهش داد.

●  موفقیت این استقرار اولیه، این مقام را به تخصیص بودجه برای 35 سیستم کابینت اضافی در مرحله بعدی سوق داده است و آبیاری خورشیدی را به جوامع کشاورزی جدید گسترش می‌دهد.