恒定電壓跟蹤光伏水泵系統(tǒng)瞬態(tài)工作點特性分析

4 數(shù)據(jù)分析與討論

由典型日運行數(shù)據(jù)可以看出,系統(tǒng)瞬時工作電壓基本跟蹤在296V附近,并隨太陽輻射強度和組件溫度的變化而漂移。分析表1的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，當太陽輻射強度為730W/m²，組件溫度50℃，方陣工作電壓296V時，方陣工作電流達6.4A。而當太陽輻射強度為830W/m²，組件溫度58℃，方陣工作電壓298V時，方陣工作電流為6.0A。方陣工作電流隨太陽輻射強度的增加反而減小，反映了系統(tǒng)瞬態(tài)工作點偏離了最大功率點。圖2為某典型日太陽輻射強度、方陣工作電壓和工作電流的瞬時變化。由此可進一步看出，在方陣工作電壓基本恒定的情況下，方陣工作電流開始隨太陽輻射強度的增加而線性增加，當達到某一值時隨太陽輻射強度的增加反而下降。當太陽輻射強度減小時，方陣工作電流開始略有增加隨后線性下降。在太陽輻射較強的時段方陣工作電流出現(xiàn)反常現(xiàn)象。這是因為隨組件溫度的升高方陣伏安特性變差，CVT不能適應這種瞬態(tài)變化使系統(tǒng)偏離最大功率點，導致功率損失。

圖2 太陽輻射強度、方陣工作電壓和工作電流的瞬時變化

圖3為組件溫度隨太陽輻射強度的瞬時變化情況，由此可看出環(huán)境溫度基本恒定，組件溫度隨太陽輻射強度的變化近似線性變化，當環(huán)境溫度30℃,太陽輻射強度為750W/m²時,組件溫度達60℃，太陽輻射強度和組件溫度的變化導致系統(tǒng)工作點的漂移。圖4為典型日系統(tǒng)瞬態(tài)工作點變化情況。綜合分析可知，夏季在太陽輻射較強的時段工作電壓設定在296V偏高，不能使系統(tǒng)有效地工作。

圖3 組件溫度隨太陽輻射強度的瞬時變化

圖4 典型日系統(tǒng)瞬態(tài)工作點變化情況

5 結(jié)語

光伏水泵系統(tǒng)采用定電壓跟蹤器(CVT)雖然制作簡單成本較低,但系統(tǒng)瞬態(tài)工作點不能適應太陽電池方陣伏安特性隨溫度和光強的瞬態(tài)變化。在方陣工作電壓基本恒定的情況下，方陣工作電流隨太陽輻射強度的變化出現(xiàn)反常現(xiàn)象。系統(tǒng)工作點偏離方陣輸出最大功率點，導致系統(tǒng)功率損失。隨著微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，為使光伏水泵系統(tǒng)發(fā)揮應有的作用，從技術(shù)上應真正實現(xiàn)最大功率跟蹤(MPPT)，使系統(tǒng)更經(jīng)濟合理。