我國西北地區(qū)電網(wǎng)覆蓋率相對(duì)較低，有部分地區(qū)仍然無電或缺電。利用太陽能電池板及水泵系統(tǒng)，是解決無電及缺電地區(qū)的生活和生產(chǎn)用水問題的有效措施。
1 光伏水泵系統(tǒng)的構(gòu)成
光伏水泵系統(tǒng)由太陽能電池陣列、逆變控制器、無刷直流電動(dòng)機(jī)、水泵、蓄水池構(gòu)成，系統(tǒng)框圖如圖1。
1．1 光伏陣列
光伏陣列由多組太陽能電池串、并聯(lián)構(gòu)成，其作用是把太陽能直接轉(zhuǎn)換成直流電能。
1．2 變頻逆變控制器
（1）控制器：光伏陣列的伏安特性曲線具有強(qiáng)烈的非線性，而且和太陽的輻射強(qiáng)度、環(huán)境溫度等氣象條件有關(guān)系，光伏陣列在不同的太陽輻射強(qiáng)度下，其輸出功率變化很大，不利于電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。因此，通過使用zui大功率點(diǎn)跟蹤和變頻調(diào)速技術(shù)（mppt），控制電動(dòng)機(jī)始終工作在陣列zui大功率點(diǎn)，從而保證電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，系統(tǒng)采用pc機(jī)集中處理，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無人值守。
（2）變頻逆變器：使用vvvf直接耦合逆變系統(tǒng)，它把光電池的直流電能通過三相橋式電路，直接轉(zhuǎn)換成無刷直流電動(dòng)機(jī)所需的三相交流電。
1．3 無刷直流電動(dòng)機(jī)
無刷直流電動(dòng)機(jī)是定、轉(zhuǎn)子倒置的，采用電子開關(guān)換相的直流電動(dòng)機(jī)。由于無刷直流電動(dòng)機(jī)的定子部分與普通三相電動(dòng)機(jī)相同，轉(zhuǎn)子部分采用永磁體，使得電動(dòng)機(jī)的制造、維護(hù)、維修簡單化。電機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2，定子采用環(huán)氧樹脂塑封，電機(jī)為充水的濕式電動(dòng)機(jī)，軸承采用水滑軸承。由于無機(jī)械密封，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械損耗低，效率高。
2 無刷直流電動(dòng)機(jī)用于光伏水泵系統(tǒng)的一些優(yōu)越性
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子采用稀土釹鐵硼永磁體，因而電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子間氣隙可達(dá)2mm，定子可以采用環(huán)氧樹脂塑封處理。電動(dòng)機(jī)內(nèi)腔充水，無機(jī)械密封損耗，從而大大提高電動(dòng)機(jī)的效率，目前電動(dòng)機(jī)的效率已經(jīng)高達(dá)90．5%。電動(dòng)機(jī)效率提高使光伏系統(tǒng)的效率也提高，光伏水泵系統(tǒng)的全日效率達(dá)2．5%～3%。電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式為步進(jìn)式起動(dòng)，起動(dòng)電池較小，一般不超過額定電流，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)平穩(wěn)，對(duì)逆變器、光電池板沖擊小，延長了逆變器、光電池板的使用壽命，增加系統(tǒng)的安全性和可靠性。無刷直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍寬和系統(tǒng)的閉環(huán)運(yùn)行，克服了光電池板的非線性、不穩(wěn)定性和電池板的輸出功率變化較大的缺陷，使電動(dòng)機(jī)在變化的日照條件下都能正常運(yùn)行。