光伏水泵系统设计
基于MPPT控制的直流光伏水泵系统
基于MPPT控制的直流光伏水泵系统
设计与研究方向
该系统是采用单片机作为MPPT控制系统，ML4425电机驱动芯片作为直流水泵控制单元，具有宽电压光伏板输入，硬件水位传感器接入，软打干保护功能。
MPPT控制系统可根据当前光照的变化，实时调整输出电压、电流，使水泵时刻处于当前光照的所能
达到的最大工作频率。
直流光伏水泵系统所采用的MPPT控制方式有别于传统MPPT
控制器跟踪电压或功率的形式，以电机频率为采样样本，更贴合直流水泵实际的工况，大大提升直流光伏水泵的整体效率。
系统采用电机专用芯片，大大简化外围电路的设计，减少元件数量，增加系统的可靠性。
同时无霍尔传感器的设计，可以简化电机的
结构，节约成本，增加电机的使用寿命。
课题要求及成果：
掌握文献资料的查找及应用
运用PCB设计软件完成硬件设计
完成软件设计
根据设计要求完成样机的制作、调试
通过实验对比，证明此系统对直流光伏水泵的整体效率有提升
参考资料：
太阳能系统原理及设计、ML4425在电机控制中的应用、MPPT控制方式
对学生的要求：
本系统设计光机电多门学科的应用，要求学生了解太阳能发电的原理，电机驱动的原理，熟练应用PCB设计软件。
同时需要掌握各位调试工具（示波器、光伏模拟器等）
的运用方法。
光伏水泵设计方案
光伏水泵设计方案1. 引言光伏水泵是一种利用太阳能驱动的水泵系统，通过将光能转化为电能，驱动水泵进行水的抽取、输送和排放。
光伏水泵系统具有可再生能源、无污染和低维护等优点，在农业灌溉、农村生活用水和荒漠绿化等领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍光伏水泵的设计方案，包括系统组成、关键技术和性能要求等内容。
2. 系统组成光伏水泵系统主要由光伏发电系统、电控系统和水泵组成。
2.1 光伏发电系统光伏发电系统是光伏水泵系统的核心部分，用于将太阳能转化为电能。
典型的光伏发电系统由太阳能电池板、光伏逆变器、电池组和电线等组成。
太阳能电池板负责将太阳能辐射转化为直流电能，光伏逆变器则将直流电能转化为交流电能，供给水泵使用。
电池组可以存储多余的电能，以便在夜晚或阴天继续驱动水泵。
2.2 电控系统电控系统主要负责控制光伏发电系统的运行状态和水泵的运转。
典型的电控系统由充电控制器、逆变控制器和水泵控制器组成。
充电控制器用于监测电池组的电荷状态，逆变控制器负责控制光伏逆变器的工作模式，水泵控制器用于控制水泵的启动、停止和运行时间等。
2.3 水泵水泵是光伏水泵系统的核心设备，用于抽取和输送水源。
根据具体的应用需求，可以选择不同类型的水泵，包括离心泵、柱塞泵和潜水泵等。
水泵的性能参数需要根据实际情况进行选定，包括流量、扬程和效率等。
3. 关键技术光伏水泵系统设计中的关键技术主要包括光伏发电系统设计、电控系统设计和水泵选择。
3.1 光伏发电系统设计光伏发电系统设计需要考虑太阳能电池板的类型和数量、光伏逆变器的容量和电池组的容量等。
合理的系统设计可以提高光伏发电系统的效率和可靠性。
3.2 电控系统设计电控系统设计需要考虑充电控制器、逆变控制器和水泵控制器的选择和配置。
合理的电控系统设计可以提高光伏水泵系统的性能稳定性和操作便捷性。
3.3 水泵选择水泵的选择要根据具体的抽水需求和地理条件进行，包括抽水量、扬程和水质要求等。
合适的水泵选择可以提高光伏水泵系统的抽水效率和可靠性。
光伏水泵系统设计与分析(课程汇报)
类型：课程设计名称：光伏水泵系统设计与分析关键词：光伏水泵；异步电机；最大功率；PI控制器目录第1章前言 (4)1.1发展光伏水泵系统技术的意义......................... 错误!未定义书签。
1.2光伏水泵系统的基本原理及结构 (4)1.2.1光伏阵列 (5)1.2.2控制器 (6)1.2.3电机 (7)1.2.4水泵 (7)1.2.5我国光伏水泵的应用现状 (7)1.3本文的工作及创新点 (7)1.4本章总结 (8)第2章光泵系统的设计 (9)2.1需水量计算 (9)2.2光伏水泵分类....................................... 错误!未定义书签。
2.2.1直流光伏水泵................................. 错误!未定义书签。
2.2.2交流光伏水泵................................. 错误!未定义书签。
2.2 光水泵系统的工作原理.............................. 错误!未定义书签。
2.2.1光伏水泵系统结构图........................... 错误!未定义书签。
2.2.2变频器主电路及硬件构成 (9)2.2.3具有TMPPT能的变频器 (9)2.3光伏水泵系统变频逆变器 (10)2.3.1光伏水泵系统的行为特性 (11)2.3.2发展光伏水泵的若干有用数据 (12)2.4光伏水泵的现状及发展前景 (12)第3章水泵数学模型 (13)3.1泵类选择 (13)3.2离心水泵特性 (13)3.3轴流泵特性 (14)3.4混流泵特性 (14)3.5离网系统直流电压确定 (15)3.6光伏阵列总容量设计 (15)第4章光伏水泵在农业方面的应用 (16)4.1光伏水泵设计 (16)4.1.1光伏水泵的功率 (17)4.1.2光伏水泵最大功率点跟踪器 (17)4.1.3光伏mppt最大功率跟踪算法 (17)4.1.4光伏水泵的扬水系统 (18)4.2光伏水泵优缺点分析 (19)4.3光伏电源的优势 (19)4.4光伏逆变器的选型 (20)4.5蓄电池的容量计算及选型............................. 错误!未定义书签。
太阳能水泵系统的设计与优化
太阳能水泵系统的设计与优化随着环保意识日益增强，人们开始更加注重可再生能源的利用。
太阳能作为一种新型的可再生能源，正在逐渐走进人们的生活领域。
太阳能水泵系统是太阳能利用的典型应用之一。
本文将深入探讨太阳能水泵系统的设计与优化。
一、太阳能水泵系统的基本原理太阳能水泵系统是一种利用太阳能来提供动力驱动水泵工作的设备。
其基本原理是通过光伏发电板将光能转化为电能，再通过控制器将电能驱动电动机，从而带动水泵工作。
太阳能水泵系统分为直流太阳能水泵和交流太阳能水泵。
二、太阳能水泵系统的设计太阳能水泵系统的设计需要从以下几个方面进行考虑。
1.水源条件水源的地理条件、水源的水质、水源的用途是影响太阳能水泵系统设计的重要因素。
水源条件不同，对太阳能水泵系统的要求也不同。
比如，如果是用于灌溉，所需的水量和装机容量就要根据灌溉地块的大小确定；如果是饮用水源，则要求水源水质应达到国家标准，系统安全稳定，不能出现水污染现象。
2.光伏发电板的选择太阳能水泵系统是利用光伏发电板将太阳能转化为电能，因此选择合适的光伏发电板显得尤为重要。
光伏发电板的主要参数包括：额定输出功率、最大功率点电压、最大功率点电流、开路电压、短路电流、工作温度范围等。
要根据实际情况选择合适的光伏发电板。
3.控制系统要实现太阳能水泵的控制，需要使用控制器或变频器来驱动电动机。
根据泵的功率和电源特点，选择合适的控制系统方案。
通常情况下，太阳能水泵系统的设计都会增加了超压、过流、低电压、短路等保护措施，以保证系统的安全性。
4.泵的选择泵的选择是设计太阳能水泵系统的关键。
泵的类型、规格、性能直接影响系统的输出功率和工作效率，会进一步决定系统的节能性能及损耗。
根据实际需要选用合适的泵来提高系统的效率和稳定性。
三、太阳能水泵系统的优化对于设计好了的太阳能水泵系统，还可以通过以下几个方面进行优化。
1.调整太阳能电池板的安装角度太阳能电池板的安装角度会影响其接收太阳光能的效率，从而影响系统输出功率。
光伏水泵方案
光伏水泵方案1. 引言随着全球对可再生能源的重视和需求增加，光伏水泵作为一种使用光伏技术驱动的水泵系统逐渐受到关注。
光伏水泵方案能够利用太阳能光伏电池板将太阳能转换为电能，从而实现无需外部电源就能驱动水泵的功能。
本文将介绍光伏水泵方案的原理、组成部分以及应用领域。
2. 光伏水泵方案的原理光伏水泵方案的核心原理是利用光伏电池板将太阳能转换为电能，然后通过控制器将电能传输给水泵驱动器，最终驱动水泵工作。
光伏电池板通常由多个光伏电池组成，当太阳光照射到光伏电池板上时，光能被光伏电池吸收并转换为直流电能。
这些直流电能经过控制器处理后，将满足水泵正常运行所需的电能传输给水泵驱动器，从而带动水泵工作。
3. 光伏水泵方案的组成部分光伏水泵方案主要由以下几个组成部分组成：3.1 光伏电池板光伏电池板是光伏水泵方案的核心组件，它由多个光伏电池组成。
光伏电池通过吸收太阳光的能量将其转换为电能。
光伏电池板一般使用硅材料制作，其中夹层结构中的P型和N型硅层之间形成PN结，当太阳光照射到PN结上时，会产生电子与空穴对。
该电荷对会产生电流，从而形成直流电能。
3.2 控制器控制器是光伏水泵方案中起控制作用的关键设备。
它负责监测光伏电池板输出的电能并将其传输给水泵驱动器。
控制器通常具有多种功能，例如保护电池过充、过放、过流等，同时也能实现对水泵的控制与监测。
3.3 水泵驱动器水泵驱动器是将控制器传输过来的电能转换为机械能，驱动水泵工作的设备。
水泵驱动器可以根据水泵的不同需求，实现不同的运行方式和功能。
例如，它可以控制水泵的起停、调整水泵的流量和压力等。
3.4 水泵水泵是光伏水泵方案中的核心设备，它通过水泵驱动器的驱动来实现将水从低处抽取到高处的目的。
水泵的种类和参数根据具体的应用需求而定，可以是离心泵、深井泵等。
4. 光伏水泵方案的应用领域光伏水泵方案由于其可再生、环保的特点，在各个领域都得到了广泛应用。
以下是几个典型的应用领域：4.1 农业灌溉光伏水泵方案可以解决农业灌溉中的用水问题。
光伏水泵方案
一、太阳能光伏交流水泵系统简介
交流光伏水泵系统是接将太阳电池组件发出的直流电通过逆变器逆变成交流电进而驱动交流水泵抽水的系统。
本系统采用市―电互补方式设计。
由太阳电池组件、逆变器、交流水泵及并网计量箱组成，其示意图如下图所示。
光伏水泵系统组成示意图
二、主要设备介绍
1.光伏系统的主要组成
1)光伏组件
光伏组件是将太阳光能直接转变为直流电能的发电装置，根据用户对功率和电压的需求，通过串并联得到适合的太阳能电池组件阵列，满足用电需求
245Wp太阳能电池组件基本参数
序号项目单位技术参数备注
1 太阳电池种类多晶硅
2 光伏组件尺寸结构mm 1650×992×50
2)并网逆变器
逆变器是将直流电变换为交流电的设备，并网型逆变器是光伏发电系统中的重要部件之一。
三、太阳能光伏水泵系统方案
3.1 系统配置
表1 1A系统配置表
3.2系统简介
太阳电池采用21块串联，4组并联接入逆变器，逆变后通过并网控制计量箱接入电网及水泵。
在日照充足时，逆变器以MPPT方式运行，提供电能，在日照不足时，可从电网取电，进行市电互补。
3.3 系统应用图片
光伏水泵系统应用图片
四、光伏水泵系统经济、社会效益分析
以光伏水泵系统和柴油机发电水泵系统进行经济效益的做个对比，其具体情况如下表：
光伏水泵系统与柴油机发电水泵系统经济性对比表
（以每天用水量均为160吨，在25年内为基准作比较）。
基于DSP56F8037的光伏水泵控制系统设计
改善生 态环境 ，具有 重要 意义… 。
持 续 的新 型 能 源 已经 成 为 近年 来 研 究 的 重点 。光 伏 发 电技 术 是新 能源 领 域 近年 来 发 展 起来 的一 个 重要 方 向。 本文 针 对偏 远地 区牧 民无 电力供 应 ， 且 地 区 气候 干旱 ，土地 荒 漠 化 ，草原 退 化严 重 等
ｍｏ ｕｌｔｏ Ｔｈｅ ｒ ｓ ｔ ｒ ｖ ｈ ｔｔ ｏ ｓ ｄ ｓ ｓｅ ｈ ｓｔ ｄ ａ ｅ ｈａ ａ ｔｒｓｉ ｓｏ ｍａ ｌｖ ｕ ｅ ｌｇ ｔ ｄ ａｉ ｎ． ｅ ｕｌｓｐ ｏ ｅ ｔ ａ ｈｅｐｒ ｐｏ ｅ ｙ ｔｍ ａ ｈｅ ａ ｖ ｎｃ ｄ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆｓ ｌ ｏｌｍ ， ｉ ｈ
ｗｅｇ ｔａ ｌ ａ ｉｈｒ ｎ ｉｇｓａ ｉｔ ｎ ｒｄｂ ｌ ． ｉｈ， ｓ ｗｅｌ ｓｈｇ ｎｎ ｔｂ ｌｙａ ｄｃｅ ｉｉｔ ｕ ｉ ｉ ｙ
Ｋ ｅ ｗｏ ｄ ： ｈ ｔ ｖ ｌ ｉ ａｅ ｕ ｙ ｔ ｍ； Ｐ Ｔ； Ｗ Ｍ ； ｗｉ ｈ ｎ ｏ ｒＳ ｐ ｌ ｙ ｒ ｓ Ｐ ｏ ｏ ｏ ｔ ｃＷ ｔｒＰ ｍｐ Ｓ ｓｅ Ｍ Ｐ Ｐ ａ Ｓ ｔ ｉ ｇ Ｐ ｗｅ ｕ ｐ ｙ ｃ
保护 功 能的Ｉ２ ０ 率 管驱 动芯 片驱 动无刷直 流 电机 ，并 采 用Ｐ Ｍ 制技 术 实现 电机 高性 能运 转 、 全数 字 Ｐｌ 功 ， ５ ， Ｗ控 控制 。 实践证 明该 系统具 有体 积 小、造价 低 、运行 可靠 等特 点 。
关键词 ： 光伏 水 泵 ；最 大功率 点跟 踪 ；Ｐ Ｍ；开 关电源 Ｗ
丛 进 莫岳 平 张新 星 蒋 斌
（ 州 大 学 能 源 与动 力工程 学 院 ，江 苏 扬 州 ２ ５ ０ ） 扬 ２０９ 摘 要 ： 设计一种基于数字信号处理 器ＤＰ ６８ ５ 的光伏水泵控制 系统。系统主 电 Ｃ Ｄ 部分采用结构 ｓ５Ｆ ｏ ７ 路Ｄ ／ Ｃ
基于25W光伏水泵监控系统的设计与应用
基于25W光伏水泵监控系统的设计与应用光伏水泵系统是一种利用太阳能光伏电池板发电，驱动水泵工作的环保型系统，广泛应用于农村地区灌溉、家庭供水、农田排灌等领域。
为了保证光伏水泵系统的可靠性和高效性，对其进行监控和管理尤为重要。
因此，设计一个基于25W光伏水泵监控系统是十分必要的。
一、系统组成1.光伏电池板：光伏电池板作为系统的发电设备，将太阳能转化为电能，供给水泵工作。
2.逆变器：将直流电能转化为交流电能，使其适应水泵的工作需求。
3.控制器：监控光伏发电系统的运行状态，管理电能的分配和使用。
4.水泵：负责水的抽取、输送或排放。
5.传感器：监测系统的工作状态、环境温湿度等参数。
6.数据采集与处理模块：收集传感器获取的数据，进行分析处理并反馈给控制器。
7.仪表显示系统：显示系统的各种数据和参数。
8.电池：储存光伏系统产生的电能，以备不时之需。
二、系统功能1.监控功能：实时监测光伏电池板、逆变器、水泵等设备的运行状态，及时发现异常情况并报警。
2.控制功能：控制光伏电池板的输出功率，调节水泵速度，使系统运行在最佳状态。
3.数据采集与处理功能：采集系统各个参数的数据，通过数据处理模块进行分析，提供给使用者参考。
4. 远程监控功能：用户可以通过手机App或者网页端远程监控系统的运行状态，方便及时调整系统工作模式。
5.节能功能：根据光照强度自动调节光伏电池板输出功率，提高系统效率，节约能源。
6.防护功能：在遇到异常情况时，系统能够及时做出保护处理，延长设备寿命。
三、系统应用1.农田灌溉：光伏水泵系统可以根据农田的需水量和光照条件，智能灌溉，提高灌溉效率，减少能源消耗。
2.家庭供水：将光伏水泵系统与家庭水池或井相连接，实现家庭自给水源，减少对传统电力的依赖。
3.农村农业排灌：应用于农村地区的农业排灌系统，提高农田水利设施的自动控制水平，降低运行成本。
4.生态环境保护：光伏水泵系统对环境无污染，降低化石燃料的使用，有利于生态环境的保护和气候变暖的缓解。
光伏水泵系统设计与应用
光伏水泵系统设计与应用光伏水泵系统是一种利用太阳能光伏板发电的系统，将太阳能转化为电能，驱动水泵进行水的输送和灌溉。
随着节能环保理念的不断普及，光伏水泵系统在农业灌溉、城市供水、农村饮水等领域的应用越来越广泛。
本文将对光伏水泵系统的设计及其应用进行详细介绍。
一、光伏水泵系统的设计1.光伏板选择光伏板是光伏水泵系统的核心部件，其性能直接影响系统的发电效率和稳定性。
在选择光伏板时，需要考虑光伏板的功率、转换效率、寿命和成本等因素。
通常情况下，多晶硅光伏板是较为常见的选择，其成本适中、性能稳定。
2.逆变器选择逆变器是将光伏板产生的直流电转变为交流电的设备，用于驱动水泵正常运行。
在选择逆变器时，需要考虑其输出功率、波形纹波、效率和稳定性等因素。
同时，还需考虑逆变器的负载容量和连接方式，以确保系统的正常工作。
3.水泵选择水泵是光伏水泵系统中的关键部件，其性能直接影响系统的水泵效率和水的输送效果。
在选择水泵时，需要考虑水源的深度、水质、输水量、输送距离、泵的耐久性和可靠性等因素。
常见的水泵类型包括离心泵、深井泵、螺杆泵等，具体选择需根据实际需求来确定。
4.支架选择支架是支撑光伏板的重要组成部分，其稳固性和安全性直接关系到光伏水泵系统的使用寿命和安全性。
在选择支架时，需要考虑其材质、结构、安装方式等因素，以确保系统正常运行并获得最大的光伏发电效率。
二、光伏水泵系统的应用1.农业灌溉光伏水泵系统在农业灌溉领域的应用越来越广泛。
通过利用太阳能发电，驱动水泵进行灌溉，可以实现远程控制、自动化运行，减少能源消耗和运行成本。
同时，光伏水泵系统还能够提高农业生产效率，改善农田灌溉条件，促进农业可持续发展。
2.城市供水3.农村饮水在农村地区，由于电网建设不便、用电成本高昂等因素，传统的电动水泵供水方式存在一些问题。
而光伏水泵系统可以充分利用太阳能资源，降低供水成本，提高供水可靠性，为农村居民提供安全饮水保障，促进农村社会经济的发展。
光伏水泵系统设计与试验研究的开题报告
光伏水泵系统设计与试验研究的开题报告开题报告题目：光伏水泵系统设计与试验研究一、选题背景及意义随着能源需求不断增长和传统能源的日益紧缺，可再生能源逐渐得到人们的关注和重视。
太阳能是一种最为广泛应用的可再生能源之一，而光伏水泵系统能够将太阳能转化为电能，用于给水泵供电，从而实现水的输送和利用。
我国农村地区普遍存在水源匮乏的问题，而传统的水泵系统往往需要使用燃油或者电网电力，成本较高，广泛应用有一定的难度。
而光伏水泵系统则可以利用自然光源，减少能源成本，提高水泵使用的效率。
因此，本课题旨在以普及、提高光伏水泵技术为目的，探究其在农村地区的应用，同时研究并优化其设计和试验方案，为我国可持续发展做出贡献。
二、研究目的1.设计和优化光伏水泵系统的结构和控制方式，提高其效率和性能。
2.对系统中太阳能电池板、水泵和电控部分进行选择和调试，保证其稳定工作和高效率。
3.进行实验测试，获取系统的基本参数和运行状态数据，验证其可靠性和有效性，为后续的应用提供参考。
三、研究内容1.光伏水泵系统的结构设计，包括太阳能电池板、变流器、水泵、控制器等部分的选型和布置方式。
2.控制策略的优化，研究不同的控制方式对系统性能的影响，如最大功率点跟踪控制、时序控制、定时控制等。
3.测试实验的设计和实施，对系统的各项参数进行监测和分析，如输出功率、水流量、能量利用率等。
四、研究方案和进度安排1.方案设计:根据研究内容，确定研究方案和技术路线，明确设计和试验方案。
2.系统结构设计:选取光伏电池板、变流器、水泵及控制器的类型和参数。
设计系统的布置方式和组成。
3.控制器优化设计:研究不同控制策略对系统性能的影响，优化光伏水泵控制器的设计。
4.实验测试的具体实施:进行系统参数的测试、数据采集和分析，总结优缺点。
5.论文撰写:根据实验结果，撰写光伏水泵系统设计与试验研究论文。
6.进度安排：第一年：系统结构设计和控制器优化设计、论文框架和基础写作。
光伏水泵系统设计
3.2.1 常规恒定电压跟踪(CVT)方式的特点与不足
CVT方式可以近似获得太阳电池的最大功率输出，软件上处理比较简单。但实际上日照强度和温度是时刻变化的，尤其是在西部地区，同一天中的不同时段，温度和日照强度变化都相当大，这些都会引起太阳电池阵列最大功率点电压的偏移，其中尤以温度的变化影响最大。在这种情况下，采用CVT方式就不能很好地跟踪最大点。
2.3光伏水泵的意义
21世纪中国经济建设的战略重点将移向大西北，不仅矿产等原材料和煤、石油、天然气等能源生产基地将移向西北地区，农业、牧业也将把西北地区作为俦发展地区。
西北地区大部分是我国的边远地区和少数民族聚居地区。由于自然条件差，历史上汉族与少数民族之间的不平等，西北地区的社会发展一直落后于东部地区，加快发展西北地区的经济，消除贫困，对于稳定和平衡发展具有重要意义。
3.1.3 DC／DC升压电路简述
对于中小功率的光伏水泵来说，光伏阵列电压大都是低压(24v、36v、48V)，对于升压主电路的选择，人们一般选择推挽电路，因为推挽电路变压器原边工作电压就是直流侧输入电压，同时驱动不需隔离，因此比较适合输入电压较低的场合。但是偏磁问题是制约其应用的一大不利因素，功率管的参数差异和变压器的绕制工艺都有可能使推挽电路工作在一种不稳定状态。基于诸多因素的考虑，本系统采用了结构新颖的推挽正激电路，此电路拓扑不仅克服了偏磁问题，而且闭环控制也比较容易(二阶系统)。
（3）光伏水泵的设计方案，包括日照数据处理、光伏组件的特性分析计算、电流电压的大小确定等。
在设计一个光伏水泵系统时有两个很重要的原则，一是选用最合适的系统配件，二是系统配件间达到最佳匹配。
【关键词】光伏水泵；性能参数；扬程
光伏水泵系统设计与应用
光伏水泵系统设计与应用1.1光伏水泵概述当今，随着常规能源如石油、煤炭等消耗量的大规模增加，日益恶化的生态环境迫使世各国开始积极寻找一条新的可持续发展的能源之路。
太阳能、风能、地热能等清洁能源已逐渐受到了人类的重视，而这其中，太阳能无疑处于最突出的地位。
现在，在我国大西北、西藏和内蒙古等远离电网的偏远地区，很多人喝不到干净的饮用水，而这些地区同时又是太阳能资源非常丰富的地区，因此，在这些地区发展光伏水泵技术具有明显的社会效益和经济效益。
光伏水泵系统的基本原理是利用太阳电池将太阳能直接转换为电能，然后驱动各类电动机带动水泵从深井、江、河、湖、塘等水源提水。
它具有无噪声、全自动、高可靠、供水量与蒸发量适配性好等许多优点。
联合国计划开发署、世界银行、亚太经社会等国际组织都先后充分肯定了它的先进性与合理性。
目前在这些国际组织的支持下，全世界已有数万台不同规格的光伏水泵在不同地区和国家运行，特别是在亚、非、拉及中东等发展中国家，已为许多贫困地区的人民带来相当可观的经济效益，加速这些地区的发展步伐。
光伏水泵的重要特点是负载的季节性与太阳辐射强度一致。
就是说，太阳辐射越强，地面的蒸发量大，此时光伏水泵的抽水量也大；反之，如果遇到阴雨天，太阳辐射越弱，地面的蒸发量小，此时植物也不需要灌溉了。
光伏扬水生态环境试验站采用的灌溉模式，沙漠的水是非常宝贵的，且来之不易，显然常规漫灌方式不可取，必须选择高效节水灌溉，把用水和作物种植紧密联系起来。
由于光伏泵是中午出水量最大，如中午不用水，势必采用蓄能装置将中午发的电储存起来，供早晚抽水用，这就必然加大投资、运行、维护费用。
不能充分发挥光伏水泵的独特优点。
为此采用一种新的灌溉模式：一、改滴灌为渗灌，二、改早晚灌为日出而灌。
渗灌相对于滴灌更节水。
主要是避免了表层土壤吸水和大的蒸发，且地表不结壳，增加了透气性，一般可节水20～30％。
这种灌溉模式从根本上避免了中午地表温度高、蒸发量大影响作物生长，从而改变了中午不能浇水这一传统模式。
太阳能光伏驱动水泵系统设计与实现
太阳能光伏驱动水泵系统设计与实现一、介绍随着全球能源需求的快速增长，传统化石能源逐渐面临着枯竭的风险。
而太阳能作为一种可再生的清洁能源，正逐渐成为人们的首选。
在许多领域中，太阳能系统已经得到了广泛应用，尤其是在农业领域中，太阳能驱动的水泵系统已经成为供水的主要来源，而且其效率和可靠性已经远远超过了传统的供水方式。
本文将简要介绍太阳能光伏驱动水泵系统设计与实现的方法和原理。
我们将通过对太阳能的光伏发电原理和水泵系统的原理分析，为使用太阳能驱动水泵系统的用户提供设计和构建参考。
二、光伏发电原理光伏（Photovoltaic，简称PV）发电是一种直接将太阳能转换为电能的技术。
光伏发电的核心部件是太阳能电池板，而电池板上由许多结晶硅组成。
当光照到电池板上时，结晶硅吸收太阳辐射并向外释放电子，形成电流，从而完成了光伏发电。
光伏组件通常由多个太阳能电池板组成，而太阳能电池板的数量取决于所需电流的大小。
大多数太阳能电池板的输出电流通常只有几毫安，但是多个太阳能电池板组合在一起可以获得更大的电流输出。
太阳能电池板的输出电压通常在12伏特左右，这意味着需要使用电子元件来更好地控制和调节电流和电压。
三、水泵系统基础原理水泵系统是一种将水从低处抽取到高处的机械装置，其基本原理是利用泵的吸力将水吸入设备，然后通过设备的推力将水送到需要的位置。
水泵系统通常需要涉及到大量的机械、电子元件和控制系统。
而且水泵系统的设计必须满足一定的要求，例如需要满足实际使用要求和使用环境要求，避免过度或者不足的用水量等问题。
四、太阳能光伏驱动水泵系统设计与构建在设计太阳能光伏驱动水泵系统时，需要考虑多个方面的因素，例如：太阳能电池板的选择、电池板与水泵系统之间的连接、水泵系统的选择和控制等。
首先，需要选择适合自己需求的太阳能电池板。
通常情况下，我们可以根据所需电流和电压来选择电池板的数量和类型。
一般来说，一些小型太阳能电池板可以用于满足小型水泵系统的使用需求，而大型电池板可以用于满足大型水泵系统的使用需求。
光伏水泵工程方案
光伏水泵工程方案1. 简介光伏水泵是利用太阳能光伏电池板将光能转换为电能，通过控制器和水泵将电能转换为机械能，以实现水泵的工作。
与传统的水泵相比，光伏水泵具有环保、节能、可靠性高等优势，因此在农村、荒漠地区、无电区域等地有着广泛的应用前景。
本文档将介绍光伏水泵工程的方案设计和实施流程。
2. 设计方案2.1 太阳能光伏电池板光伏水泵工程的核心是太阳能光伏电池板，它将太阳光转化为电能。
在设计中，需要考虑以下几个关键参数：•光伏电池板容量：根据实际用水需求和太阳辐射强度等因素确定光伏电池板的容量。
过小的容量会导致不能满足用水需求，过大的容量则会造成浪费。
•光伏电池板类型：常见的光伏电池板类型有单晶硅、多晶硅和非晶硅等，根据实际情况选择合适的类型。
•光伏电池板布局：要充分利用可用的阳光资源，需要合理布局光伏电池板。
一般采用倾斜角度可调整的支架，以便在不同季节和时间段上获得最佳太阳辐射。
2.2 控制器和逆变器光伏电池板通过充电控制器将电能储存在电池中，再通过逆变器将电能转换为交流电，供给水泵驱动器使用。
•充电控制器：充电控制器负责将光伏电池板输出的直流电能进行充电管理，保证电池的安全和寿命。
•逆变器：逆变器将电池输出的直流电转换为交流电，以便供给水泵驱动器使用。
同时，逆变器还需要具备过载、过压、欠压等保护功能。
2.3 水泵驱动器水泵驱动器是光伏水泵系统的关键部分，负责将电能转换为机械能，实现水泵的工作。
•驱动器类型：根据所需要的流量和扬程等要求，选择合适的水泵驱动器类型。
常见的有离心泵、深井泵、直流泵等。
•驱动器控制：通过控制器对水泵驱动器进行控制，实现启动、停止、定时等操作。
同时，控制器还可以根据光伏电池板输出的电量情况进行智能控制，使得系统能够稳定运行。
2.4 其他部分光伏水泵工程还需要考虑以下几个方面：•水池和输水管道：合理设计水池和输水管道，以有效储存和输送水资源。
•系统排水和排气：通过排水和排气系统，避免水泵驱动器和管道因水气积聚而损坏。
光伏水泵设计方案
光伏水泵设计方案
光伏水泵是一种利用太阳能发电来驱动水泵工作的装置，它具有清洁、环保、经济等优点，因此在农村地区和偏远山区广泛应用。
以下是一个针对光伏水泵的设计方案。
首先，光伏板的选择非常重要。
光伏板的质量和效率直接影响到光伏水泵系统的工作效果。
因此，选择高效率的单晶硅太阳能电池板是首要任务。
同时，在光伏板的固定上要使其能够自由转向，最大程度地吸收太阳能。
其次，选用合适的水泵。
根据实际需要，选择适合的水泵类型和工作方式。
常见的水泵有离心泵和轴流泵两种，根据所需水流量和扬程进行选择。
水泵选择时要考虑到水质、用途以及使用寿命等因素。
第三，设计和安装电引线和控制器。
光伏水泵系统需要设计合理的电引线连接电池板和水泵，以确保电力传输的稳定和高效。
电控器的设计和安装则起到监控和保护光伏水泵系统的作用，可对充电状态、过流和反向保护等进行监测和维护。
第四，储能装置的选择。
由于太阳能发电存在间歇性，光伏水泵系统需要一个储能装置来存储多余的电能以供不足时使用。
可以选择深循环蓄电池或存储能量更高的锂电池来满足需求。
最后，需要进行系统的监测和维护。
光伏水泵系统需要定期维护，保持电池板的清洁和水泵的正常运行。
定期检查电池组和控制器的状态，以及数据记录和故障排除是必不可少的。
总之，光伏水泵设计方案的关键在于选材、设计和安装的合理性。
合理的光伏水泵系统能够满足水源需求，并具有清洁、环保和高效利用太阳能的特点。
因此，在设计光伏水泵系统时需要充分考虑各种因素，从而实现系统的稳定运行和长期使用。
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第2章光伏水泵简介
2.1光伏水泵的概述
光伏水泵大多由能量系统、控制系统、泵系统及连接管线构成。能量系统由太阳能电池板组件或配以蓄电池构成，控制系统分直流与交流输出两类分别包含MPPT（最大能量跟踪），水泵驱动控制，变频或逆变控制，泵系统主要由泵体与电机构成。
水泵一般多以泵的结构和作用原理来分类，有时根据需要也按使用部门、用途、动力类型和泵的水力性能等进行分类。
(3) The photovoltaic pump design, including the data processing, photovoltaic modules performance analysis, current and voltage size determination.
In the design of a photovoltaic water pump system has two important principles, one is the most suitable system accessories choice, one is the matching system accessories.
【key words】Photovoltaic pump；Performance parameters；Lift
第1章绪论
光伏水泵亦称太阳能水泵，主要由光伏扬水逆变器和水泵组成。具体应用时，再根据不同扬程和日用水量的需求配以相应功率的太阳能电池阵列，统称为光伏扬水系统。
光伏水泵利用来自太阳的持久能源，日出而作，日落而歇，无需人员看管，不需要柴油、不需要电网，可与滴灌、喷灌、渗灌等灌溉设施配套应用，节水节能，可大幅降低使用化石能源电力的投入成本。是全球“粮食问题”、“能源问题”综合系统解决方案的新能源、新技术应用产品。太阳能水泵与常规柴油抽水系统相比具有以下优点：
2.3光伏水泵的意义
21世纪中国经济建设的战略重点将移向大西北，不仅矿产等原材料和煤、石油、天然气等能源生产基地将移向西北地区，农业、牧业也将把西北地区作为俦发展地区。
西北地区大部分是我国的边远地区和少数民族聚居地区。由于自然条件差，历史上汉族与少数民族之间的不平等，西北地区的社会发展一直落后于东部地区，加快发展西北地区的经济，消除贫困，对于稳定和平衡发展具有重要意义。
推挽正激电路如图2所示，由功率管S1及S2，电容C8和变压器T组成，变压器T原边绕组N1及N2具有相同的匝数，同名端如图2所示。当S1及S2同时关断的时候，电容C8两端电压下正上负，且等于阵列电压，当S1开通，S1、N2和光伏阵列构成回路，N2上正下负，同时C8、N1和S1构成回路，C8放电，N1下正上负，此时的工作相当于两个正激变换器的并联。同理，当S2开通S1关断时，也相当于两个正激变换器的并联。经过理论分析，推挽正激电路是一个二阶系统，因此闭环控制简单，同时输出滤波电感和电容大大减小。
西北贫困地区的首要问题是水的问题。在西北一些严重干旱地区，至今连饮水问题都还没有彻底解决，贫困程度可想而知。在可利用草地面积中，有30％因为缺乏人畜饮水而未能利用。应用光伏水泵对于解决这些贫困地区的饮用水和农牧业用水具有特别重要的意义。
由于人为破坏和不合理开发活动，使本来就很脆弱的生态环境日益恶化，水上流失、森林减少、土地沙化、盐碱化、荒漠化、物种减少等生态环境问题越来越严重。推广应用光伏水泵技术，合理开发水、土等资源，建设绿色大西北，对于改善西北乃至全国的生态环境都有极其重要的意义。
3.2 光伏水泵最大功率点跟踪(MPPT)设计
3.2.1 常规恒定电压跟踪(CVT)方式的特点与不足
CVT方式可以近似获得太阳电池的最大功率输出，软件上处理比较简单。但实际上日照强度和温度是时刻变化的，尤其是在西部地区，同一天中的不同时段，温度和日照强度变化都相当大，这些都会引起太阳电池阵列最大功率点电压的偏移，其中尤以温度的变化影响最大。在这种情况下，采用CVT方式就不能很好地跟踪最大点。
（3）光伏水泵的设计方案，包括日照数据处理、光伏组件的特性分析计算、电流电压的大小确定等。
在设计一个光伏水泵系统时有两个很重要的原则，一是选用最合适的系统配件，二是系统配件间达到最佳匹配。
【关键词】光伏水泵；性能参数；扬程
Abstract
Photovoltaic photovoltaic water pump is one of the main applications of. Photovoltaic water pump is widely applied in many areas, remote areas, irrigation water, storage etc.. It has the advantages of no pollution, less repair, do not consume other energy a bit, have been fully affirmed. In this paper, the main research contents and conclusions are as follows:
3.2.2TMPPT的原理与实现
为克服CVT方式弊端，提出了TMPPT(TrueMaximum Power Point Tracking)概念，其意思是“真正的最大功率跟踪”控制，即保证系统不论在何种日照及温度条件下，始终使太阳电池工作在最大功率点处。由于逆变器采用恒V／f控制，故水泵电机的转速与其输入电压成正比，因此，调节逆变器的输出电压，就等于调节了负载电机的输出功率。故本系统采用TMPPT方式使太阳电池尽可能工作在最大功率点处，为负载提供最大的能量。由太阳电池阵列的特性曲线见图4可知，在最大功率点处，dP／dv=O，在最大功率点的左侧，当dP／dV>O时，P呈增加趋势，dP／dV<O时，P呈减少趋势；但在最大功率点的右侧，当dP／dv>O时，P呈减少趋势，dP／d v<O时，P呈增加趋势。据此可在实际运行时根据P-V的变化关系确定最大功率点。
(1) Tells the story of photovoltaic water pump are analyzed the principle, general design requirements and technical requirements.
(2) Pumping station construction condition analysis and parameters head, flow design.
2.2
光伏水泵技术涉及到的学科领域比较多，从系统构成的角度看，它不同于常规的“电源+水泵”，而是光、机、电、电力电子、计算机技术、多机群控技术等学科的综合。我国清华大学、合肥工业大学、浙江大学、西安交通大学、中科院电工所等多所高等学校和国家级的科研院所在国家科委、国家科委、国家经贸委以及原机械工业部的支持下的科技攻关计划，目前已经达到了可以批量产业化生产的程度，其技术水平已经可和国外发达国家的产品水落石出平相媲美。从经济性的角度看，光伏水泵的运行成本已经证明大大低于柴油机水泵，由于近两年来国内外半导体太阳电池的不断降价，使光伏水泵相对于柴油机水泵的水价优势更加令人瞩目。除此之外，它还具有无人值守、高可靠性、和农作物的水蒸发量适配性好等到物有的优点。
光伏电源用到的运动部件、零件少，不会对使用者造成伤
安装维护简单，可以实现无人值守。
具有较高的兼容性，可以与其他能源配合使用。
从能源角度看，太阳能用之不竭，其应用面广。
但是也有它的缺点，比如前期资金投入比柴油机抽水系统高；使用的太阳能能量分散，间歇性大等【2】。
摘要
光伏水泵系统是光伏技术的主要应用之一。光伏水泵可广泛应用于众多领域，偏远地区用水、灌溉、蓄电等。它具有无污染、少维修、不消耗其他能源等优点，得到人们的充分肯定。本论文主要的研究内容和结论如下：
（1）讲述光伏水泵的原理，分析了泵站设计的一般要求和技术要求。
（2）泵站建设的条件分析和性能参数如扬程、流量的设计。
应用光伏水泵和节水灌溉技术可以在沙漠中大面积植树造林，大大提高造休成活率，促进三6北防护林建设。扩大41M面积和人工草地面积，可以防止土地退化、沙化将为减入显著。大于20年的费用2万圆，按照20年算的效益更加显著。
第3章水泵系统
3.1系统组成及工作原理
由图1可知，系统利用太阳电池阵列将太阳能直接转变成电能。经过DC／DC升压，和具有TMPPT功能的变频器后输出三相交流电压驱动交流异步电机和水泵负载，完成向水塔储水功能。其中主要包括4部分：太阳电池阵列；具有TMPPT功能的变频器；水泵负载；储水装置。
(1)按使用部门分：有农业用泵(农用泵)、工作用泵(工业泵 )和特殊用泵等。
(2)按用途分：有水泵、砂泵、泥浆泵、污物泵、井用泵、潜水电泵 、喷灌泵、家用泵、消防泵等。
(3)按动力类型分：有手动泵、畜力泵、脚踏泵、风力泵、太阳能水泵、电动泵、机动泵、水轮泵、内燃水泵、水锤泵等。
(4)按工作原理分：有离心泵、混流泵、轴流泵、漩涡泵、射流泵、容积泵(螺杆泵、活塞泵、隔膜泵)、链条泵、电磁泵、液环泵。
西北地区水资源可以满足需要水资源是指可更新补充可永续利用的淡水资源，属于可再生资源。水资源总量包括河川面只的32%,水资源为全国的8%,因此从总体上看西北地区水资源非常贫乏.二是地下水资源相对丰富,地下水在水资源总量口的比例高达45%,因此在西北地区水资源中,地下水占有十分重要的地位。三是地下水资源大部分分布在山前平原地带，主要如祁连山、天山、昆仑山山前地带。对这些地带而言，地下水资源是丰富或比较丰富的。而这些地带正是可耕土地和人口集中分布的地带，是主要经济带。