恒定電壓跟蹤光伏水泵系統瞬態工作點特性分析

4 數據分析與討論

由典型日運行數據可以看出,系統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的數據發現，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，反映了系統瞬態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反常現象。這是因為隨組件溫度的升高方陣伏安特性變差，CVT不能適應這種瞬態變化使系統偏離最大功率點，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工作點的漂移。圖4為典型日系統瞬態工作點變化情況。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 典型日系統瞬態工作點變化情況

5 結語

光伏水泵系統采用定電壓跟蹤器(CVT)雖然制作簡單成本較低,但系統瞬態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反常現象。系統工作點偏離方陣輸出最大功率點，導致系統功率損失。隨著微電子技術和電力電子技術的發展，為使光伏水泵系統發揮應有的作用，從技術上應真正實現最大功率跟蹤(MPPT)，使系統更經濟合理。