鄭州地區(qū)小型太陽能光伏水泵系統(tǒng)試驗(yàn)研究.pdf

1、作為太陽能光電開發(fā)應(yīng)用的一個重要分支，光伏水泵系統(tǒng)無需燃料消耗，具有易安裝、低維護(hù)、無人值守、低運(yùn)營成本、清潔無污染等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是目前最有可能滿足無電、缺電區(qū)域保障農(nóng)作物灌溉和人畜飲水的首選方案。本文針對鄭州地區(qū)的日照條件開展小型直流光伏水泵系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，旨在試驗(yàn)查明、驗(yàn)證鄭州地區(qū)推廣應(yīng)用小型光伏水泵系統(tǒng)的可行性，主要工作如下:
　　(1)根據(jù)歷年的日照統(tǒng)計結(jié)果，分析了鄭州地區(qū)的太陽能資源條件，結(jié)果表明鄭州地區(qū)太陽能資源豐富且

2、比較穩(wěn)定，具有較好的光伏發(fā)電應(yīng)用前景。簡述了光伏水泵系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與分類，研究了光伏陣列最大功率點(diǎn)追蹤和電機(jī)水泵總成的控制需求。
　　(2)根據(jù)各類水泵的特點(diǎn)及其在固定式農(nóng)田灌溉、便攜移動式園林灌溉中的應(yīng)用場合需求，選定并闡述了適用于鄭州地區(qū)推廣應(yīng)用的兩種小型直流電機(jī)水泵總成:高揚(yáng)程、低流量的3DS-4-0030-100型三相直流容積活塞泵和低揚(yáng)程、大流量的ZQB3X8-24型兩相直流離心泵。
　　(3)為便于室外試驗(yàn)和推廣

3、，本文以3DS-4-0030-100型光伏水泵系統(tǒng)為原型，設(shè)計、搭建了小型光伏水泵系統(tǒng)試驗(yàn)臺。該試驗(yàn)臺具有以下特點(diǎn):光伏陣列安裝架的傾角在18～51°范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，縮口型圓柱水箱適用于大多數(shù)小型電機(jī)水泵總成，試驗(yàn)臺安裝萬向腳輪可移動，構(gòu)件采用螺栓連接，制造、組裝、拆卸簡易方便。
　　(4)基于雙管Buck-Boost變換原理，利用STM32F103RET6單片機(jī)設(shè)計了一種寬輸入電壓范圍的光伏陣列控制器。該控制器硬件包括單片機(jī)最小

4、系統(tǒng)電路、系統(tǒng)供電電路、雙管Buck-Boost電路和信號采集電路，系統(tǒng)軟件以占空比控制為核心，采用基于電導(dǎo)增量法的組合式算法對光伏陣列進(jìn)行最大功率追蹤。
　　(5)鄭州地區(qū)冬季日照條件下，進(jìn)行了兩種小型光伏水泵系統(tǒng)的性能試驗(yàn)，測試了本文設(shè)計的光伏陣列直流變換控制器在不同負(fù)載模式下的占空比調(diào)制和最大功率追蹤效果，并進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析。試驗(yàn)結(jié)果表明:3DS-4-0030-100型和ZQB3X8-24型光伏水泵系統(tǒng)在鄭州地區(qū)冬季弱光照(小