? ? ? ?太陽能儲量很大．分布廣泛，清潔安全。光伏水泵技術(shù)正是這樣的一個町以充分利用太陽能并且不消耗燃料和其他有機能源的技術(shù)．無污染．有利于環(huán)境保護(hù)盒節(jié)約能源，并且太陽能電池利用壽命長．維修費用低．這一技術(shù)在生活供水和干旱地區(qū)灌溉方面有廣闊的應(yīng)用前景。光伏水泵具有無噪聲、全自動、高町靠、供水量與蒸發(fā)量適配性好等許多優(yōu)點。我國太陽能電池生產(chǎn)量遠(yuǎn)大于使用量，各種形式水泵都是耗能產(chǎn)品，世界上泵產(chǎn)品所消耗的電能約占總發(fā)電量的20％．要想節(jié)約能源，大力推廣光伏水泵系統(tǒng)是發(fā)展的需要和重要途徑。

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? ? ? ?1、光伏水泵原理光伏水泵系統(tǒng)是一個比較典型的“光能、機、電一體化”系統(tǒng)．它涉及太陽能的采集、變換及電力電子、電機、水機、計算機控制等多個學(xué)科．并且對節(jié)約能源有很大的意義。光伏水泵系統(tǒng)的基本T作原理是利用太陽能轉(zhuǎn)化為的電能．然后通過控制驅(qū)動電機帶動光伏水泵運行的．從電路角度來看．該光伏水泵系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)可以分為四部分：光伏陣列、很大功率點跟蹤器、電力電子逆變器和電機水泵。其中．光伏陣列是由眾多的光伏電池串并聯(lián)構(gòu)成．其作用是直接將太陽能轉(zhuǎn)換為直流形式的電能。該系統(tǒng)中采用的是單品硅光伏電池．其伏安特性必須加以調(diào)節(jié)和控制才能被優(yōu)化使用：很大功率點跟蹤器是整個系統(tǒng)的核心．它的作用就是使整個系統(tǒng)始終上作在極佳工作點上，在不問太陽光照條件下．使太陽能盡量多的轉(zhuǎn)化為電能．使電源和負(fù)載之間能達(dá)到和諧、高效和穩(wěn)定的工作狀態(tài)；電力電子逆變器是很大功率點跟蹤器的功率執(zhí)行單元．它根據(jù)很大功率點跟蹤器的控制信號．發(fā)出不同頻率的PWM電壓波形，帶動電機水泵工作，同時又具有相應(yīng)的保護(hù)功能；電機水泵是該系統(tǒng)的最終執(zhí)行單元，完成穩(wěn)定、可靠的出水。該系統(tǒng)中的電機水泵是根據(jù)用戶對揚程和出水量的要求．兼顧光伏陣列的電壓和功率等級的要求而設(shè)計的。

? ? ? ?2、光伏水泵的運行及控制方式目前太陽能光伏水泵控制系統(tǒng)多采用很大功率點跟蹤技術(shù)優(yōu)化太陽能電池與負(fù)載之間的匹配。主電路采用BUCK軟開關(guān)型結(jié)構(gòu)，單片機實現(xiàn)PWM調(diào)制變換器占空比'改變充電電流，二手優(yōu)太陽能電池陣列輸出很大功率。此類控制器在充分利用太陽能電池陣列輸出能量的同時。使充電電流成為脈沖電流。減小了蓄電池的極化，主電路軟開關(guān)結(jié)構(gòu)使得開關(guān)管實現(xiàn)ZVS關(guān)斷、ZCS開通，提高了充電效率。太陽能電池的基本特性和二極管類似，可用簡單的PN結(jié)來說明。電池單元是光電轉(zhuǎn)換的很小單元，一般不單獨作為電源使用。將太陽能電池單元進(jìn)行串聯(lián)、并聯(lián)并封裝后就成為太陽電池組件，功率為幾瓦、幾十瓦、幾百瓦。眾多太陽能電池組件再進(jìn)行串聯(lián)、并聯(lián)后形成太陽電池陳列，構(gòu)成“太陽能電機”。目前所用的太陽電池都為硅太陽電池，包括單晶硅、多晶硅及非晶硅太陽電池．它們可以串并聯(lián)。并且可以作為太陽能蓄電池。由于光伏陣列的輸出伏一安特性曲線是強烈的非線性。并且與太陽輻照度、環(huán)境溫度以及氣象條件有密切關(guān)系。所以．要使光伏水泵系統(tǒng)t作在比較理想的工況．就需要有較理想的控制環(huán)節(jié)。而整個控制環(huán)節(jié)最主要還是對電機的控制。電機的控制運行不僅要求具有良好的穩(wěn)定性．而且要求具有良好的動態(tài)特性，所以鎖相環(huán)的相位跟蹤應(yīng)具有良好的動態(tài)性能．即要能實現(xiàn)快速的相位跟蹤．否則就會影響系統(tǒng)的加減速性能，或在突加負(fù)載條件下，電子換相誤差過大。造成電機失步。對于光伏水泵系統(tǒng)．由于電機的負(fù)載為水泵．它的負(fù)載力矩與轉(zhuǎn)速平方成正比，轉(zhuǎn)速越低，負(fù)載阻力矩越小。因此，水泵電機所需要的起動力矩很小，只要克服摩擦力矩即可。所以。無位置傳感器換相方式的特點非常適合于光伏水泵系統(tǒng)對電機驅(qū)動控制的要求。而對于機泵不超過轉(zhuǎn)速限制、電機過載電流限制、機泵空載電流設(shè)定、機泵停機低速限制設(shè)定、停機再啟動延時時間設(shè)定、故障停機次數(shù)限值設(shè)定等相關(guān)控制，都要進(jìn)行智能控制。對流量改變時功率也要隨之改變的控制．從而使得太陽能蓄電池、電機、水泵能夠達(dá)到極佳匹配。

? ? ? ?3、光伏水泵的前景總之．光伏水泵系統(tǒng)是近若干年來迅速發(fā)展起來的光機電一體化系統(tǒng)，它利用太陽電池發(fā)出的電力．通過很大功率點跟蹤以及變換、控制等裝置驅(qū)動直流、永磁、無刷、無位置傳感器、定轉(zhuǎn)子雙塑封電機或高效異步電機或高速開關(guān)磁阻電機帶動高效水泵．將水從地表深處提至地面供農(nóng)田灌溉或人畜飲用。從設(shè)計到制造涉及電氣、機械、電力電子、計算機、控制等多個學(xué)科的近代技術(shù)．為發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、節(jié)能、環(huán)保等提供了極其良好的手段。本系統(tǒng)具有良好的長效經(jīng)濟(jì)性．特別是和常見的柴油機抽水相比較．具有壓倒的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢。發(fā)展這種新型環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品無疑將會對發(fā)展產(chǎn)業(yè)、發(fā)展經(jīng)濟(jì)．特別是發(fā)展干旱地區(qū)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)．帶來巨大良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益．它特別符合建設(shè)“資源節(jié)約型”及“環(huán)境友好犁”社會的發(fā)展戰(zhàn)略。光伏水泵利用太陽能．在無需任何外來能源的情況下可以機動靈活地用于農(nóng)田灌溉、提供潔凈人畜飲水、發(fā)展庭院經(jīng)濟(jì)、美化園區(qū)、構(gòu)造彩色噴泉、為養(yǎng)魚、養(yǎng)蝦池增氧、海濱鹽場供排水等。此外大量國際訂貨意向表明．這種高技術(shù)產(chǎn)品的國際市場前景令人十分鼓舞。光伏水泵系統(tǒng)作為一個剛剛嶄露頭角的產(chǎn)業(yè)，十分符合我國可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。