光伏系统的光伏列阵 电机 水泵

光伏阵列

光伏阵列由众多的太阳电池串、并联构成，其作用是直接把太阳能转换为直流形式的电能。目前用于光伏水泵系统的太阳电池多为硅太阳电池，其中包括单晶硅、多晶硅及非晶硅太阳电池。太阳电池的伏安特性曲线如图：所示。它具有强烈的非线性。                        

光伏阵列的伏王特性曲线具有和单体太阳电他同样的形状，若忽略单体太阳电池生产过程中的差异、组件相互之间的连接电阻，吕附设它”具有理想的一致性光伏阵列的伏安特性曲线可以看作仅是单体太阳电池伏安特性曲线按串、并联方式放大其坐标的比例尺。

电机和水泵

光伏水泵系统的一切措施都是为了能稳定、可靠地多出水，或者说最后都要落实在电机、水泵的工作上，它们往往构成一个总成件，这个总成件要求有最大限度的可靠性及高效率。对于光伏水泵而言，电机和水泵的搭配并不象常见的电机和水泵搭配那样“随便”，由于电机的功率等级、电压等级在很大程度上受到太阳电他阵列的电压等级和功率等级的制约，因此对水泵扬程、流量的要求被反映到电机上时，往往必须在兼顾阵列结构的条件下专门进行设计。出于不同用户的不同要求，光伏水泵用驱动电机有：不同电压等级的传统直流电动机，直流无刷永磁电动机，三相异步电动机，永磁同步电动机，磁阻电动机等。从目前的使用情况看，以三相异步电动机及直流无刷电动机为最多，大功率系统仍以采用高效三相异步电动机为主。在进行电机设计时要充分考虑到光伏水泵的具体运行条件，主要是：变频运行、负载率早晚变化较大等。在这种情况下要力争使电动机全日、全年的总平均效率为最高，它不象普通电动机那样可以认为它是一直处于具有恒定电压的电源带动下工作的。

光伏水泵系统中水泵的选择与设计也甚有特点。根据用户对流量、扬程的不同要求，按经济性、可靠性大致可按以下原则选择泵型：

 要求流量小、扬程高的用户，宜选用容积式水泵；要求流量较大，且扬程也较高的用户，宜选用潜水式电泵；需要流量较大，但扬程却较低的用户，一般宜采用自吸式水泵。

2。光伏水泵系统的效率及特

系统效率ηsys可以是瞬时系统效率，也可以是小时平均系统效率，日平均系数效率，月平均系统效率，季度平均系统效率，年度平均系统效率等。计算这些效率时要注意在上述定义公式中，分子与分母所选的积分限为相同的小时、日、月、季度或年，而常易混淆的是诸如把日平均效率看成是小时平均效率的算术平均值，或把月平均效率看成是一月内各天日平均效率的平均值。

商品化光伏水泵系统的系统效率，其一般在1％-6％的范围内不等。产品的质量参差不齐，更由于系统效率中包含了太阳电池的效率，仅根据系统效率难以判断逆变器、机泵总成件等主要部件的效率情况，因此市场上通常把太阳电池的效率排除在外，给出一个“机泵系统效率”，这里“系统”二字的含意是已把MPPT、变频逆变器的效率考虑在内。从目前世界市场的产品情况看，机泵系统效率相差很大，高的可达60％左右，低的仅10％左右。当然，功率等级不同、泵型及电动机类型不同都会有不同的效率范围，在保证其可靠性的前提下要认真推敲其一定年限内的性能／价格比。

光伏水泵系统的日扬水量受天气（主要是日照）的影响很大，很难给出具体结果，只能根据某一具体时日的具体日照分布给出相应的系统工作状况。

如某一光伏水泵系统，其开始扬水（相应于扬程为某一定值时）的太阳辐照度约是420w／m2（时间大概是早上7：50），人们称该“420W／m2”为该系统在扬程等于该一定值下的“扬水阈值”。扬水阈值是衡量一个光伏水泵系统工作状况的重要指标，它既取决于光伏水泵系统质量的优劣，也取决于配用太阳电池阵列容量的大小，同一系统在相同的阵列容量及扬程下，阈值愈小愈好，这意味着水泵早打水，多打水。

为了进一步发展、改进光伏水泵系统的设计、制造及试验，我国已经推出了相应的系统仿真、系统CAD及优化配置等软件包。