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烏克蘭利沃夫國(guó)立理工大學(xué)提出高效太陽(yáng)能光伏水泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2025-02-22 10:37  瀏覽:  

烏克蘭利沃夫國(guó)立理工大學(xué)的研究人員近期提出了一種創(chuàng)新的獨(dú)立太陽(yáng)能光伏水泵系統(tǒng)(SPVWPS)設(shè)計(jì),旨在實(shí)現(xiàn)更高的運(yùn)行效率。這一新穎設(shè)計(jì)通過(guò)使用中間超級(jí)電容器模塊(SCM)作為緩沖器,暫時(shí)存儲(chǔ)太陽(yáng)能并以高功率脈沖形式釋放到泵中,從而提升了泵的運(yùn)行容量。

傳統(tǒng)直接驅(qū)動(dòng)的SPVWPS常因太陽(yáng)輻射波動(dòng)而導(dǎo)致效率不高。為解決這一問(wèn)題,該研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了新系統(tǒng),將SCM永久連接到光伏(PV)模塊,并通過(guò)電子開(kāi)關(guān)定期連接到帶有離心泵(CP)的無(wú)刷直流電機(jī)(BLDCM)。該開(kāi)關(guān)操作的算法旨在確保PV模塊的最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT),從而提高系統(tǒng)整體效率。

為了驗(yàn)證這一新設(shè)計(jì)的有效性,研究團(tuán)隊(duì)在Matlab/Simulink環(huán)境中進(jìn)行了模擬測(cè)試。他們比較了傳統(tǒng)SPVWPS與兩種新穎設(shè)計(jì)的性能。在所有模擬中,均使用了四塊功率為500W、效率為20.3%的PV板,以及電機(jī)功率為1.5kW、角速度為2,800rpm的CP和額定電壓為1.6kW、效率為90%的BLDCM。模擬結(jié)果顯示,在特定模擬研究案例(烏克蘭7月)中,與傳統(tǒng)配置相比,新開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)在相同組件和運(yùn)行條件下日產(chǎn)水量提高了64%。

除了模擬結(jié)果外,研究團(tuán)隊(duì)還構(gòu)建了新系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置,并進(jìn)行了實(shí)證研究。他們發(fā)現(xiàn),在日照減少的條件下,新系統(tǒng)的CP及其電力驅(qū)動(dòng)的運(yùn)行效率比基本配置高25%,這進(jìn)一步證實(shí)了所提出CP脈動(dòng)運(yùn)行的有效性。

該研究成果已發(fā)表在《e-Prime——電氣工程、電子學(xué)和能源領(lǐng)域的進(jìn)展》期刊上,題為“基于中間超級(jí)電容器緩沖器的脈動(dòng)泵運(yùn)行提高獨(dú)立太陽(yáng)能光伏水泵系統(tǒng)的效率”。這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)有望為太陽(yáng)能光伏水泵系統(tǒng)的發(fā)展帶來(lái)新的突破。

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