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超声波捕鱼器MPPT技术和对系统捕鱼影响
编辑: 发布于:2018-4-21 21:44:17 点击量:

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在捕鱼机 系统中,捕鱼器的成本不到5%,却是捕鱼效率的决定性因素之一,当组件等配件完全一致时,选择不同的捕鱼器,系统的总捕鱼量有5%到10%的差别,这个差异的主要原因就是捕鱼器造成的。而MPPT效率是决定捕鱼机 捕鱼器捕鱼量关键的因素,其重要性甚至超过捕鱼机 捕鱼器本身的效率,MPPT的效率等于硬件效率乘以App效率,硬件效率主要由采样电路的精度,MPPT电压范围,MPPT路数来决定的,App效率主要由控制算法来决定的。

最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,简称MPPT)是捕鱼机 捕鱼系统中的一项核心技术,它是指根据外界不同的环境温度、光照强度等特性来调节捕鱼机 阵列的输出功率,使得捕鱼机 阵列始终输出最大功率。

1、MPPT采样电路精度

MPPT实现的方法有很多种,但不管用哪种方法,首先要测量组件功率的变化,再对变化做出反应。这其中最关键的元器件就是电流传感器,它的测量精度和线性误差将直接决定硬件效率,电流传感器做得比较好的厂家有瑞士的LEM,美国的VAC,日本的田村等,有开环和闭环两种,开环的电流传感器一般是电压型,体积少,重量轻,无插入损耗,成本低,线性精度99%,总测量误差1%左右,闭环的电流传感器,频带范围宽,精度高,响应时间快,抗干扰能力强,线性精度99.9%,总测量误差0.4%。

天气剧烈变化时,使用闭环传感器有优势。

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闭环传感器

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开环传感器

2、MPPT电压范围

捕鱼器的工作电压范围和捕鱼器的电气拓扑结构以及捕鱼器输出电压有关,组串式捕鱼器和集散式捕鱼器是双级电气拓扑结构,MPPT工作电压范围在250-850V之间,集中式捕鱼器是单级结构,输出电压有270V,315V,400V等规格,输入MPPT电压范围有450-850V,500-850V,570-850V等多种,还有一种单级结构的组串式捕鱼器,只有一级DC-AC捕鱼器,输出电压是400V,MPPT输入电压范畴是570-850V。从应用的角度来看,各有优势和缺点。

1)从捕鱼器角度上讲,输出电压越高的捕鱼器,相同功率等级,电流越低,效率也就越高。单级比双级结构简单,可靠性高,成本低,价格便宜。

2)从系统角度上讲,捕鱼器MPPT电压范围越宽,可以早启动,晚停机,捕鱼时间长。

3)根据电压源串联原理,系统输出电压相加,电流不变。捕鱼机 组件串联后,输出电流是由最少的电池板来决定的,受到组件原材料,加工工艺,阴影,灰尘等影响,一块组件功率降低,这一串的组件功率都会降低,因此组件串联数目要尽量少,并联的数目尽量多,才能减少由于组件的一致性而带来的影响。

3、MPPT的路数

目前组串式捕鱼器,MPPT路数有1到5路不等,工频集中式捕鱼器也有1-3路MPPT,集散式捕鱼器,把汇流箱和MPPT升压集成在一起,有多路MPPT,还有一种高频模块化集中式捕鱼器,每一个模块有一路MPPT,这个方案最高由Emerson爱默生于2010年推出,可能当时技术还不是非常成熟,市场反应不是太理想。

从解决失配的问题角度来说,MPPT数量越多越有利;从稳定性和效率上来说, MPPT的数量越少越好,因为MPPT数量越多系统成本越高,稳定性越差,损耗越多。因此需要结合实际地形需求选择合适的方案。从理论上讲,组件的不一致性要超过0.5%以上,才有使用的价值。

1)功能损耗:MPPT算法很多,有干扰观察法、增量电导法、电导增量法等等,不管是哪一种算法,都是通过持续不断改变直流电压,去判断阳光的强度变化,因此都会存在误差,比如说当电压实际正处于最佳工作点时,捕鱼器还是会尝试改变 电压,来判断是不是最佳工作点,多一路MPPT,就会多一路损耗。

2)测量损耗:MPPT工作时,捕鱼器需要测量电流和电压。一般来说,电流越大,抗干扰能力就越大,误差就越少,2路MPPT比4路MPPT电流大1倍,误差就少一倍。如某企业50KW的捕鱼器,使用开环直流电流传感器HLSR20-P,电流为20A,误差为1%,当输入电流小于0.5A时,误差就经常发生,当输入电流小于0.2A时,就基本上不能工作了。

3)电路损耗:MPPT主电路有一个电感和一个开关管,在运行时也会产生损耗。一般来说,电流越大,电感量可以做得更小,损耗就越少。

下图是在两个不同的地方,选择不同MPPT捕鱼器实际捕鱼量的示意图,由图可以看出,在平地无遮挡光照好的地区,两种捕鱼器捕鱼量相差不多,在山地或者屋顶有遮挡光照条件一般的地区,双级多路MPPT的捕鱼器捕鱼量高。


总结:

捕鱼器MPPT技术的多样性,给电站设计带来了极大的便利。结合实际,科学设计,不同的地形,光照条件,选择不同的捕鱼器,降低电站成本,提高经济效益。山丘电站和屋顶电站,存在朝向不一致和局部遮挡的现象,且不同的山丘遮挡特性不一样,带来组件失配问题,建议选择多路MPPT,电压范围宽的双级结构的捕鱼器,可以增加早晚捕鱼时间。平地无遮挡,光照条件好的地区,建议选择单路MPPT,单级结构的捕鱼器,可以提高系统可靠性,降低系统成本。



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