Saulės siurblio inverterio spinta

Įtaisyta tvirtoje ant grindų statomoje plieninėje spintelėje, kurios reitingas IP54 ar aukštesnis, ši keitiklio sistema integruoja visą galios konvertavimo grandinę – nuolatinės srovės įvesties apsaugą, kelis MPPT įvesties kanalus, kintamo dažnio pavaros pakopą, kintamosios srovės išvesties filtravimą ir visapusį sistemos valdiklį – visa tai iš anksto prijungta ir gamykloje patikrinta, kad būtų galima greitai įdiegti. Vardinė galia svyruoja nuo 2,2 kW iki daugiau nei 250 kW, palaikanti vienfazius ir trifazius kintamosios srovės siurblių variklius esant standartinei įtampai. Pažangus MPPT algoritmas pasiekia >99% sekimo efektyvumą, realiuoju laiku dinamiškai reguliuodamas variklio greitį, kai saulės spinduliai keičiasi per dieną, užtikrinant maksimalų kasdienį vandens tiekimą. Hibridinė įvesties parinktis priima kintamosios srovės tinklo arba dyzelinio generatoriaus atsarginį maitinimą, automatiškai persijungiantį, kad būtų išlaikytas vandens tiekimas debesuotu metu arba nakties metu. Integruotos sistemos apsaugos priemonės apima sausąjį veikimą, perkrovą, viršįtampą, žemą įtampą, fazės praradimą ir trumpąjį jungimą, o automatinė miego ir pažadinimo logika, pagrįsta vartotojo nustatyta minimalios galios slenksčiu, apsaugo siurblį ir skydus. Grafiniame jutikliniame ekrane HMI rodomi realaus laiko galios, įtampos, srauto ir energijos duomenys su RS485 ir pasirenkamomis GPRS/4G/Wi-Fi sąsajomis, leidžiančiomis nuotoliniu būdu stebėti ir integruoti į SCADA arba IoT platformas per Modbus. Visi maitinimo komponentai yra patalpinti į klimatą kontroliuojamą spintelę su filtruotu priverstiniu oro aušinimo, apsaugos nuo viršįtampių ir visiško atitikimo taikomiems IEC ir vietiniams tinklo standartams.

2. Idealios programos

Sukurta patikimam vandens tiekimui ištisus metus, kai tinklo maitinimas yra nepatikimas arba jo nėra, saulės energijos siurbimo inverterinė spinta užtikrina autonominį, be priežiūros žemės ūkio, bendruomenės ir pramonės vandens sistemų siurblių valdymą.

Žemės ūkio drėkinimas ir ūkininkavimas

Didelio masto drėkinimo schemos, lašelinės tiekimo sistemos ir centrinės ašies operacijos atokiose dirbamose žemėse yra idealūs kandidatai. Inverteris varo didelės galios trifazius siurblius tiesiai iš saulės kolektorių, tiekdamas maksimalų srautą didžiausio saulės spindulių valandomis – būtent tada, kai augalams labiausiai reikia vandens. Hibridinės įvesties galimybės leidžia sklandžiai kurti tinklo arba generatoriaus atsarginę kopiją kritiniais augimo etapais. Neturėdami baterijų, kurias reikia prižiūrėti, ir oro sąlygoms atsparaus lauko įrengimo, ūkininkai gauna naudos iš žymiai mažesnės energijos ir eksploatacijos sąnaudų, palyginti su dyzelino siurbimu.

Bendruomeninis ir komunalinis vandens tiekimas

Kaimo kaimuose, atokiose gyvenvietėse ir savivaldybių vandens institucijose gali būti naudojami saulės energija varomi gręžiniai, kad būtų tiekiamas švarus geriamasis vanduo. Inverterio automatinis veikimas – prasidedantis saulei tekant ir sustojantis saulei leidžiantis arba kai rezervuaras yra pilnas – nereikia kasdienio operatoriaus dalyvavimo. Nuotolinis stebėjimas per GPRS/4G leidžia vandens institucijoms stebėti siurblio būseną, vandens tiekimą ir sistemos būklę iš centrinės valdymo patalpos, todėl sumažėja brangių apsilankymų vietoje. Tvirta spintelės konstrukcija apsaugo nuo dulkių, vabzdžių ir sezoninių ekstremalių oro sąlygų.

Gyvulininkystė ir nuotolinis rančų laistymas

Galvijų stotyse, avių fermose ir nuotoliniuose ganyklose, išplitusiose didelėse teritorijose, reikalingas patikimas vandens tiekimas į gyvulių rezervuarus ir lovius. Inverteris tiesiogiai jungiamas prie gręžinių siurblių, todėl dyzelinio generatoriaus logistikos ir degalų pristatymo išlaidos nėra skirtos. Saulės energija varomas siurbimas natūraliai suderinamas su vasaros poreikiu, kai gyvūnų vandens suvartojimas yra didžiausias. Apsauga nuo sausos eigos automatiškai pristabdo siurblio veikimą, jei vandens lygis nukrenta, taip išvengiama brangaus gręžinio variklio perdegimo.

Pramoninis vandens apdorojimas ir nuotekos

Kasybos operacijos, karjerai ir pramonės įmonės, esančios už tinklo ribų, gali naudoti sistemą technologiniam vandeniui tiekti, nusausinti ar nuotekų perpylimo tvenkiniams. Tvirta inverterio korpuso konstrukcija su dulkių filtravimu ir aktyviu aušinimu tinka atšiaurioms pramoninėms aplinkoms. Hibridinė įvesties integracija su esamais atsarginiais generatoriais užtikrina nenutrūkstamą veikimą nepriklausomai nuo oro sąlygų.

Dykumėjimo kontrolės ir aplinkosaugos projektai

Didelio masto medžių sodinimo, pievų atkūrimo ir dykumos drėkinimo projektai priklauso nuo nuoseklaus vandens tiekimo atokioje, nesvetingoje aplinkoje. Saulės energijos siurbimo inverteriai užtikrina autonominį veikimą be kuro logistikos, o nuotolinis stebėjimas leidžia centralizuotai valdyti daugybę išsibarsčiusių siurblių aikštelių didžiulėse teritorijose.

3. Techninis giluminis nardymas

Saulės energijos siurbimo inverterinė spintelė sujungia visą galios konvertavimo, valdymo ir apsaugos komplektą į standartizuotą gamykloje patikrintą korpusą – sumažina vietos projektavimą, pagreitina paleidimą ir padidina ilgalaikį patikimumą.

Kelių kanalų MPPT ir nuolatinės srovės įvesties architektūra

Saulės matricos prie keitiklio yra prijungtos per kelis nepriklausomus MPPT įvesties kanalus, kurių kiekvienas turi specialius nuolatinės srovės saugiklius, apsaugos nuo viršįtampių įtaisus ir izoliacinius skirstomuosius įrenginius, esančius spintelės įvesties skyriuje. MPPT valdiklis nuolat nuskaito masyvo įtampą plačiame diapazone (paprastai 460 V–850 VDC didesnėms sistemoms), kad nustatytų didžiausią galios tašką ir pasiektų > 99 % statinio sekimo efektyvumą. Dviejų arba trigubų MPPT kanalų konfigūracijos leidžia skirtingos orientacijos, pakreipimo kampų ar šešėlių profilių stygoms veikti individualiai optimaliai, o tai žymiai padidina bendrą dienos energijos išeigą, palyginti su vieno MPPT modeliais.

Konvertavimas iš nuolatinės srovės į kintamosios srovės ir kintamo dažnio pavara

MPPT reguliuojama nuolatinės srovės magistralė maitina didelio našumo kintamo dažnio pavaros pakopą, sukurtą iš šeštos kartos IGBT modulių ir didelės spartos DSP valdymo. Inverteris sintezuoja sinusoidinį PWM išvestį su reguliuojama įtampa ir dažniu (0–50/60 Hz arba platesnis), todėl variklį galima valdyti švelniai užvedus be įsijungimo srovės – tai būtina panardinamojo siurblio apvijų apsaugai. Pažangus V/f valdymas su slydimo kompensavimu, sukimo momento padidinimu ir automatinio energijos optimizavimo kreivėmis atitinka variklio charakteristikas visame sūkių diapazone. Išėjimo filtravimas – naudojant nuolatinės srovės jungties droselius, išėjimo reaktorius ir dV/dt filtrus – užtikrina ilgą kabelio eigą tarp keitiklio ir gręžinio siurblio be variklio izoliacijos įtempių ar guolių srovių.

Hibridinis maitinimo įvesties valdymas

Integruota automatinio perdavimo ir sinchronizavimo funkcija priima papildomą kintamosios srovės įvestį iš tinklo arba dyzelinio generatoriaus. Sistemos valdiklis nuolat lygina turimą PV galią su reikiama siurblio darbine galia. Kai saulės spinduliuotė nukrenta žemiau vartotojo nustatytos slenksčio, kintamosios srovės įvestis automatiškai papildo arba pakeičia PV tiekimą – išlaikomas vandens tiekimas be pertrūkių. Tik kintamosios srovės, tik PV ir hibridinio prioriteto režimus gali konfigūruoti naudotojas. PV prioritetinis režimas maksimaliai išnaudoja saulės energiją, o kintamoji srovė naudojama tik trūkumo padengimui, sumažinant kuro ar elektros sąnaudas.

Siurblio specifiniai apsaugos algoritmai

Integruotas valdiklis įgyvendina siurbliui skirtų apsaugos priemonių rinkinį, kurio nėra bendruosiuose VFD. Sauso veikimo aptikimas realiu laiku stebi variklio srovę, galios koeficientą ir dažnį, per vieną sekundę nuo aptikimo identifikuodamas būdingą žemos apkrovos signalą neužpildytam arba sausam siurbliui, tada inicijuodamas automatinį išjungimą ir bandymo paleisti iš naujo. Minimalios galios apsauga apsaugo nuo neefektyvaus veikimo mažu greičiu, kuris eikvoja vandenį be produktyvaus siurbimo. Miego režimas įsijungia, kai turima saulės energija nukrenta žemiau vartotojo nustatyto pažadinimo slenksčio, pereinama į mažos galios stebėjimo būseną ir automatiškai atnaujinama, kai grįžta apšvita. Pilno vandens aptikimas iš bako lygio plūdinio jungiklio arba slėgio keitiklio įvesties sustabdo siurblį, kad būtų išvengta perpildymo, nepriklausomai nuo kasdienio saulės ciklo.

Kabineto inžinerija ir aplinkos apsauga

Ant grindų pastatoma spintelė yra pagaminta iš cinkuoto plieno lakšto su atsparia oro sąlygoms milteliniu būdu padengta apdaila, atitinkanti IP54, IP55 arba IP65 įvertinimus, priklausomai nuo modelio specifikacijos. Spintelė suskirstyta į funkcinius skyrius – nuolatinės srovės įvesties, galios konvertavimo, valdymo ir kintamosios srovės išvesties – su atverčiamomis, sandariomis durelėmis, suteikiančiomis prieigą prie visų aptarnaujamų komponentų. Filtruota priverstinio oro aušinimo sistema su temperatūros reguliuojamais kintamo greičio ventiliatoriais palaiko optimalią galios elektronikos vidinę aplinką. Oro įleidimo angos naudoja didelio efektyvumo filtrus, tinkamus dulkėtai žemės ūkio aplinkai; Atogrąžų versijose ant visų PCB pridedama konformiška danga, skirta didelės drėgmės regionams. Galima naudoti integruotus termostatu valdomus antikondensacinius šildytuvus, skirtus naudoti šalto klimato sąlygomis.

Valdymas, HMI ir nuotolinis ryšys

Prie durų montuojamas spalvotas jutiklinis HMI iš karto pateikia sistemos būseną, įskaitant PV įvesties galią, variklio greitį, išėjimo įtampą, dažnį, dienos energijos išeigą ir bendrą vandens tiekimą (apskaičiuotą pagal siurblio kreives arba srauto matuoklio įvestį). Parametrų nustatymai yra apsaugoti slaptažodžiu, naudojant kelis prieigos lygius. Standartinės ryšio sąsajos apima RS485 (Modbus RTU), skirtą SCADA integravimui, su pasirenkamais GPRS, 4G, Wi-Fi arba Ethernet moduliais, skirtais nuotoliniam stebėjimui debesyje. Platforma leidžia nuotoliniu būdu paleisti/sustabdyti, keisti parametrus, patvirtinti aliarmą ir registruoti duomenis – tai leidžia vienam operatoriui valdyti daugybę išsklaidytų siurblių vietų.

4. Dažnai užduodami klausimai

1 klausimas: kokių tipų ir dydžių siurblius gali valdyti šis keitiklis?

Sistema palaiko trifazius kintamosios srovės indukcinius variklius ir nuolatinio magneto sinchroninius variklius panardinamųjų ir paviršinių siurblių konfigūracijose. Vardinės galios svyruoja nuo 2,2 kW iki 250 kW. Dažniausiai naudojami giluminiai gręžinių siurbliai, horizontalūs išcentriniai siurbliai ir turbininiai siurbliai. Padėsime suderinti keitiklio galingumą su siurblio variklio vardinės lentelės duomenimis.

2 klausimas: ar sistemai reikia baterijų?

Ne. Inverteris varo siurblį tiesiai iš saulės kolektorių, nereikalaujant akumuliatoriaus banko. Water is pumped during sunlight hours and stored in a tank, reservoir, or header tank — which is far more cost-effective than storing electricity in batteries. Jei reikia 24 valandų vandens tiekimo, pasirenkama hibridinė kintamosios srovės įvestis gali įjungti tinklo arba generatoriaus maitinimą tamsoje.

3 klausimas: kiek saulės baterijų man reikia ir kaip jos prijungiamos?

Skydelio konfigūracija nustatoma pagal siurblio galią, dienos vandens tūrį ir vietinį saulės apšvitą. Inverterio MPPT įtampos diapazonas (paprastai 460–850 VDC trifazėms sistemoms) apibrėžia serijos stygos ilgį. Mūsų pardavimų inžinieriai apskaičiuos masyvo dydį ir eilutės konfigūraciją pagal paprastą svetainės klausimyną. Spintoje yra nuolatinės srovės jungiklio sekcija su saugikliais įėjimais, supaprastinant masyvo laidus.

4 klausimas: kas nutinka debesuotomis dienomis arba per mažai saulės šviesos?

Inverteris sulėtina siurblio variklį, kai mažėja saulės energijos, palaiko nuolatinį, bet sumažintą vandens srautą. Jei galia nukrenta žemiau vartotojo nustatytos minimalios slenksčio, sistema persijungia į miego režimą ir periodiškai tikrina, ar atkurta apšvita. Jei sistemoje yra kintamosios srovės hibridinės įvesties parinktis, tinklo arba generatoriaus galia automatiškai papildo arba pakeičia saulės energiją mažos apšvitos laikotarpiais.

5 klausimas: kokia siurblio apsauga?

Išsamūs apsaugos algoritmai apima sausą eigą, perkrovą, viršsrovę, viršįtampą, žemą įtampą, fazės praradimą, trumpąjį jungimą ir per didelę temperatūrą. Sausos eigos aptikimas yra ypač svarbus gręžiniams; valdiklis per kelias sekundes nustato mažos apkrovos būseną, būdingą sausam siurbliui, išsijungia prieš sugadinus variklį, tada inicijuoja automatinį laiko paleidimo ciklą.

6 klausimas: ar keitiklį galima montuoti lauke?

Taip. Spintelė turi IP54, IP55 arba IP65 reitingą, priklausomai nuo specifikacijos, ir yra skirta nuolatiniam montavimui lauke. Jame yra filtruota ventiliacija, sandarios durų tarpinės ir UV spinduliams atspari danga. Ekstremalioms aplinkoms galimos papildomos parinktys, pvz., stogeliai nuo saulės, patobulintas dulkių filtravimas ir vidiniai antikondensaciniai šildytuvai.

7 klausimas: kaip sistema stebima ir valdoma nuotoliniu būdu?

Standartinis RS485 Modbus RTU leidžia integruoti vietinę SCADA arba HMI. Pasirenkami GPRS/4G, Wi-Fi arba Ethernet moduliai įgalina nuotolinį stebėjimą debesyje naudojant žiniatinklio portalą arba programą mobiliesiems. Galite peržiūrėti būseną realiuoju laiku, gauti aliarmo pranešimus, atsisiųsti istorinius duomenis ir nuotoliniu būdu reguliuoti parametrus. Tai ypač vertinga vietovėms, esančioms išsklaidytoje geografinėje vietovėje.

8 klausimas: kokios priežiūros reikia spintelei?

Įprastinė priežiūra yra minimali: kas ketvirtį oro filtrų valymas arba keitimas, kabelių jungčių ir durų sandariklių vizualinė apžiūra, kasmet atliekami apsaugos įtaisų funkciniai patikrinimai. Spintelės priekinės prieigos dizainas reiškia, kad visus komponentus – saugiklius, kontaktorius, valdymo PCB ir maitinimo modulius – galima pasiekti neišimant korpuso.

5.A Regioninė žemės ūkio institucija. Didelio masto saulės energijos drėkinimo diegimas

Fonas

Vyriausybinė žemės ūkio plėtros institucija pusiau sausame Afrikos į pietus nuo Sacharos regione planavo pakeisti dyzelinu varomus drėkinimo siurblius saulės energija keliuose ūkininkų kooperatyvuose. Projektas buvo skirtas 20 gręžinių, išsidėsčiusių plačioje geografinėje vietovėje, iš kurių kiekvienas tiekiamas vanduo lašeliniu būdu drėkinamam sodininkystei ir lauko kultūroms. Dyzelinio kuro logistika sudarė daugiau nei 60 % veiklos sąnaudų, o dėl generatoriaus gedimų dažnai buvo nutrauktas drėkinimas kritiniais augimo laikotarpiais.

Iššūkis

Kiekvienoje vietoje buvo pateiktas panašus profilis: esamas 15–45 kW trifazis panardinamasis gręžinio siurblys, atoki vieta be tinklo ryšio ir sausas sezonas, kuris tiksliai sutapo su didžiausiu saulės spinduliuote. Institucijos reikalavimai buvo griežti:

● Nepriklausomybė nuo akumuliatoriaus, kad būtų sumažintos kapitalo ir pakeitimo išlaidos

●  Galimybė tiekti didžiausią vandens kiekį vidurdienio valandomis, kai pasėlių garavimas buvo didžiausias

● Brangių povandeninių siurblių apsauga nuo sauso veikimo gręžiniuose su kintamu vandens išeiga

●  Nuotolinis centralizuotas visų 20 svetainių stebėjimas iš regioninės būstinės

● Tvirta konstrukcija, atlaikanti dulkes ištisus metus, sezoninį lietų ir iki 45°C aplinkos temperatūrą

Kodėl saulės siurbimo inverterinės spintos?

Spintelės tipo inverterio sprendimas buvo pasirinktas dėl visiškai integruoto, iš anksto patikrinto pristatymo. Kiekviena spintelė buvo iš anksto sujungta su nuolatinės srovės įvesties apsauga, MPPT moduliais, VFD pavaros pakopa, išvesties filtravimu ir sistemos valdikliu – norint pradėti eksploatuoti reikia tik prijungimo prie fotovoltinės masyvo ir siurblio kabelio.

Daugiakanalis MPPT leido kiekvienos svetainės saulės masyvą suskirstyti į eilutes, nukreiptas šiek tiek į rytus ir vakarus, o tai prailgino efektyvias siurbimo valandas, ne tik į pietus nukreiptą konfigūraciją. Hibridinė kintamosios srovės įvesties parinktis buvo nurodyta dviejose didžiausiose vietose, todėl nedidelį atsarginį generatorių galima papildyti ilgai debesuotais laikotarpiais arba retkarčiais drėkinti naktį.

Svarbiausia, kad siurbliui skirta apsauga nuo sausos eigos suteikė institucijai pasitikėjimo, kad jų esami gręžinių siurbliai bus apsaugoti – tai didelė negrįžtama kaina. Automatinė miego ir pabudimo logika reiškė, kad operatorius kasdien neprivalo lankytis; sistema automatiškai įsijungė auštant ir sustojo, kai akumuliacinės talpos prisipildė.

Diegimas

Bendradarbiaujančiose ūkininkų bendruomenėse buvo įdiegta dvidešimt saulės siurbimo inverterių spintų, kurių galia svyravo nuo 18,5 kW iki 45 kW. Kiekvienoje spintelėje buvo du MPPT kanalai, hibridinė kintamosios srovės įvestis dviejuose didžiausiuose įrenginiuose ir integruotas GPRS nuotolinis stebėjimas, prijungtas prie institucijos centrinės SCADA platformos. Montavimą ir paleidimą atliko vietinis elektros rangovas per trijų mėnesių sausojo sezono langą. Esami gręžiniai siurbliai buvo išsaugoti ir prijungti tiesiai prie naujų inverterių.

Rezultatai

● Dyzelinio kuro sąnaudos 20-yje vietų sumažėjo iki beveik nulio, o generatoriaus atsarginė įranga įjungiama mažiau nei 2 % visų metinių darbo valandų.

● Vandens tiekimo apimtys atitiko arba viršijo bazinį dyzelino siurbimo lygį, o išplėstas MPPT langas prideda maždaug 1,5 papildomos efektyvios siurbimo valandos kasdien.

●  Per pirmuosius 18 eksploatavimo mėnesių neatsirado nė vieno siurblio variklio gedimo, kuris buvo priskirtas švelnaus paleidimo valdymui ir apsaugai nuo sausos eigos.

●  Institucijos inžinieriai stebėjo visas 20 svetainių iš vienos informacijos suvestinės, gaudami automatinius SMS įspėjimus apie bet kokią gedimo būklę, o tai žymiai sumažino apsilankymo svetainėje išlaidas.

●  Šio pradinio diegimo sėkmė paskatino valdžios institucijas skirti finansavimą papildomoms 35 spintelių sistemoms kitame etape, plečiant saulės energijos drėkinimą naujoms ūkininkų bendruomenėms.