光伏水泵变频器的设计

基于dsPIC30F2010控制的光伏水泵变频器的研究合肥工业大学能源研究所教育部光伏系统工程研究中心我国西部偏远地区仍有上百万农牧民无电力供应，而且此地区气候干旱，土地荒漠化，草原退化情况越来越严重，采用光伏水泵系统合理地开发地下水资源，对于解决该地区的饮水和农业用水问题，改善生态环境，具有重要意义。

而光伏水泵技术的核心是专用变频器的设计，如何设计和太阳电池阵列相匹配，具备太阳电池最大功率点跟踪及光伏水泵系统特有的各种保护功能的变频器，是本文重点。

一、系统组成及工作原理1.光伏水泵系统的结构图图1 系统的结构图由图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。

其中主要包括四部分：太阳电池阵列、具有TMPPT功能的变频器、机泵负载和储水装置。

2.变频器主电路及硬件构成本系统所采用的主电路及硬件控制框图如图2所示，主电路DC-DC部分采用性能优越的推挽正激式电路进行升压；DC-AC部分采用三相桥式逆变电路，主功率器件采用ASIPM(一体化智能功率模块)PS12036，系统控制核心由16位数字信号控制器dsPIC30F2010构成，外围控制电路包括阵列母线电压检测和水位打干检测电路，系统首先通过初始设置的工作方式和PI参数工作，然后由MPPT子程序实时搜索出的电压值作为内环CVT的给定，通过PI调节得到工作频率值，计算出PWM信号的占空比，实现光伏阵列的真正最大功率跟踪(TMPPT)，并保持异步电机的V/f比为恒值。

系统将MPPT和逆变器相结合，利用ASIPM模块自带的故障检测功能进行检测和保护，结构简单，控制方便。

图2 主电路及硬件构成(1)DC-DC升压电路简述①主电路选择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。

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。

独立太阳能扬水系统专用变频器的开发太阳能扬水系统/最大功率跟踪/变频器/智能功率模块1 引言独立太阳能扬水系统对于解决偏远地区人畜饮水、农业及防护林灌溉等生态问题具有广阔的应用前景，因此得到了广泛的重视。

对于采用交流电动机驱动的水泵，需要使用逆变控制器。

控制器必须具备以下两个功能：逆变功能——将太阳能电池阵列输出的直流电变换为驱动电动机所需的三相交流电；最大功率点跟踪（MPPT）功能——根据光照强度实时调节输出频率、保证系统输出最大功率。

与采用“通用变频器＋最大功率点跟踪控制器”的控制系统相比，专用变频器集逆变和最大功率点跟踪控制功能于一体，具有结构简单、可靠性高、动态特性好、成本低等优点。

专用变频器的设计除了保证硬件电路和结构满足技术规格要求外，最大功率点跟踪控制规律的设计非常重要。

关于最大功率点跟踪算法已有大量的研究成果[1]，并在太阳能扬水系统中得到了很好的推广和应用[2]，例如常压法、扰动观测法（PAO）及增导纳法（ICT）等等，但这些经典的方法在无蓄电池的太阳能扬水系统中都难以取得理想的控制效果。

国外已有成熟的太阳能扬水专用变频器，如丹麦GRUNDFOS公司的Solartronic系列产品，但额定电压偏低，无法与国产水泵配套。

国内也有相关产品的研究与开发，但由于前几年市场极其有限，未能形成真正意义上的批量产品。

而且现有的产品均采用经典的最大功率点跟踪方法，控制特性有待进一步改善。

本开发项目结合新疆哈德地区沙漠高速公路防沙林太阳能扬水滴灌试验系统的研究，提出多重判据和混成最大功率点跟踪法，并根据太阳能电池阵列的参数、微处理器（MPU）的性能，对变频器输出频率的最小步长进行了优化，在此基础上开发出使用定点MPU的专用变频器。

为了验证各种方法的控制效果，建立了两套相同的太阳能扬水试验系统进行对比实验和长期连续运行实验。

历时两年的实验结果表明：新方法具有更好的动态响应特性和最大功率点跟踪效果；专用变频器各项技术指标优良，性能稳定，可靠性高。

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。