Was ist ein Solarpumpen-Wechselrichter?

Solarpumpen-Wechselrichtersteuert und regelt den Betrieb des Solarwasserpumpensystems, wandelt den von der Photovoltaikanlage abgegebenen Gleichstrom in Wechselstrom um, treibt die Wasserpumpe an und passt die Ausgangsfrequenz in Echtzeit entsprechend den Änderungen der Sonnenlichtintensität an, um ein Maximum Power Point Tracking (MPPT) zu erreichen.

Photovoltaik-Wasserpumpen-Wechselrichter sind eine der vielen Arten von Wechselrichtern. Seine Hauptfunktion ist die gleiche wie bei unserem üblichen netzgekoppelten Wechselrichter, der Photovoltaik-Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Der Wasserpumpen-Wechselrichter hat jedoch viele Verbesserungen erfahren, die viel Kosten für das System einsparen und den Anwendungsbereich der Photovoltaik erweitern.

Ein Photovoltaik-Wasserpumpen-Wechselrichter ist ein netzunabhängiger Wechselrichter, der nicht vom Stromnetz abhängig ist und unabhängig mit Lasten arbeiten kann. Herkömmliche netzunabhängige Wechselrichter müssen jedoch mit Batterien ausgestattet sein, um zu funktionieren, und Bleibatterien sind teuer, machen etwa 30 % der Systemkosten aus und haben eine kurze Lebensdauer von nur 3-5 Jahren, was sich auf die Kapitalrendite des Systems auswirkt. Das Photovoltaik-Pumpensystem muss nicht mit Batterien ausgestattet sein. Es funktioniert, solange Sonnenlicht vorhanden ist. Ein Wasserturm wird an einem hohen Ort gebaut. Wenn Wasser benötigt wird, kann es aus dem Wasserturm entnommen werden. Der Wechselrichter selbst wird auch mit einem Wasserstandsschalter ausgestattet sein, was sehr bequem und praktisch ist. Seine Funktion entspricht der Batterie im netzunabhängigen System, aber die Kosten des Wasserturms sind viel niedriger als die der Batterie.

Der Motor ist die am schwierigsten zu tragende Last im netzunabhängigen System, da der Motor zum Starten viel Energie benötigt. Die Startleistung des herkömmlichen Motors beträgt etwa das Dreifache der Nennleistung, und der Wasserpumpenmotor muss Wasser an einen hohen Ort pumpen. Die Startleistung beträgt etwa das Fünffache der Nennleistung. Wenn der herkömmliche netzunabhängige Wechselrichter den Wasserpumpenmotor tragen soll, muss er um das Fünffache vergrößert werden. Beispielsweise benötigt ein 2-kW-Wasserpumpenmotor einen netzunabhängigen Wechselrichter mit 10 kW, um ihn anzutreiben. Während des normalen Betriebs muss der Gleichstromeingang auch größer als 2 kW sein, damit der Motor weiterläuft. Dies erhöht die Systemkosten, und der Photovoltaik-Wasserpumpen-Wechselrichter hat einen speziellen Algorithmus hinzugefügt, der die Leistung im Allgemeinen nur um 20 % erhöht. Beispielsweise kann ein 4-kW-Wasserpumpenmotor mit einem 5-kW-Pumpenwechselrichter gestartet werden. Während des Betriebs benötigt die Photovoltaik-Eingangsleistung keine 4 kW, um kontinuierlich zu laufen, und etwa 1 kW kann die Wasserpumpe zum Laufen bringen.

Warum verfügt der Wasserpumpen-Wechselrichter über eine so leistungsstarke Funktion?

Dies beginnt mit dem Prinzip des Wechselstroms. Wechselstrom besteht aus drei Elementen: Spannung, Stromstärke und Frequenz. Unter normalen Umständen beträgt die Frequenz konstant 50 Hz. Wenn der Motor startet, dreht er sich 50 Mal pro Sekunde. Die Leistung ändert sich mit Stromstärke und Spannung, daher berechnen wir die Leistung normalerweise anhand von Spannung und Stromstärke. Beim Motor ist das jedoch anders. Seine Leistung hängt von der Frequenz ab. Die normale Nennleistung ist die Leistung bei einer Frequenz von 50 Hz. Wenn die Frequenz abnimmt, nimmt auch die Leistung ab. Die Nennleistung des Motors=Nenndrehmoment × Nenndrehzahl. Solange das Nenndrehmoment unverändert bleibt, kann der Motor laufen. Auf diese Weise nimmt die Nennleistung direkt proportional zur Drehzahl oder Frequenz ab, wenn Frequenz und Spannung abnehmen. Der Wechselrichter für Wasserpumpen fügt dem Wechselrichter eine Frequenzumrichterfunktion hinzu, mit der die Frequenz des Wechselstromausgangs geändert werden kann. Beim Starten wird die Frequenz verringert, um Drehzahl gegen Leistung auszutauschen. Nachdem der Motor gestartet ist, wird die Frequenz erhöht, um die Drehzahl zu erhöhen. Die Frequenz kann sich auch mit dem Licht ändern, sodass sogar ein 1-kW-Photovoltaikeingang eine 4-kW-Wasserpumpe antreiben kann. Ist das nicht erstaunlich?

Da die Funktionen von Wasserpumpen-Wechselrichtern so leistungsstark sind, kann ihr Anwendungsbereich erweitert werden? Die Antwort ist nein. Da sich Ausgangsspannung, Strom, Phase und Frequenz von Wasserpumpen-Wechselrichtern mit dem Licht ändern, können sie in vielen Fällen nicht verwendet werden.

1. Aufgrund technischer Einschränkungen können Wasserpumpen-Wechselrichter nicht parallel verwendet werden. Ein Wechselrichter muss mit einem Motor ausgestattet sein, daher ist die maximale Leistung begrenzt. Derzeit gibt es keinen Wasserpumpen-Wechselrichter, der Energiespeicherung unterstützt. In einigen Gebieten mit niedrigen Temperaturen im Winter friert der Wasserturm draußen ein und das Photovoltaik-Pumpsystem ist ebenfalls eingeschränkt. Der Wasserpumpen-Wechselrichter kann nicht an das Netz angeschlossen werden, da das Netz eine Frequenz- und Spannungssynchronisierung erfordert.

2. Die Lasten, die der Wasserpumpen-Wechselrichter tragen kann, sind sehr begrenzt. Derzeit kann außer dem Wasserpumpenmotor keine Last mit stabiler Leistung und Anforderungen an Spannung und Frequenz getragen werden. Beispielsweise kann der Wasserpumpen-Wechselrichter elektrische Lampen, Kühlschränke, Computer, Waschmaschinen und sogar Klimaanlagen mit variabler Frequenz nicht direkt tragen. Er kann nur reine Widerstandslasten wie Warmwasserbereiter tragen.