高性能光伏水泵的专用变频器

摘要：本文阐述了以

Intel80C196MC 芯片为控制核心的高效高性能光伏水泵专用变频器。

系统采用逐步逼近法实现太阳电池的最大功率跟踪（

MPPT），同时通过恒 V/f 方式来

实现交流光伏水泵系统的高效能量转换。

　　关键词：

80C196MC 芯片；光伏水泵；最大功率跟踪

　

 

  　  当今，随着常规能源如石油、煤炭等消耗量的大规模增加，日益恶化的生态环境迫
使世界各国开始积极寻找一条新的可持续发展的能源之路。太阳能、风能、地热能等清洁
能源已逐渐受到了人类的重视，而这其中，太阳能无疑处于最突出的地位。现在，在我
国大西北、西藏和内蒙古等远离电网的偏远地区，很多人喝不到干净的饮用水，而这些
地区同时又是太阳能资源非常丰富的地区，因此，在这些地区发展光伏水泵技术具有明
显的社会效益和经济效益。然而，目前市场上所售的多为普通变频器，用于本系统中，
不能很好地实现各种保护功能，同时也不具备太阳电池的最大功率点跟踪功能，造成太
阳电池容量的巨大浪费。本文介绍一种高效高性能的光伏水泵专用变频器。

　　

1  光伏水泵系统的组成

  　  光伏水泵系统的组成如图 1 所示。

 

图

1  光伏水泵

系统组成

   　 本系统的主要输入参量为日照强度（Φ），输出参量为水的流量（θ），系统总效
率为

η=Hθ/Φ，其中 H 为扬程；MPPT 和电压变换器部分就是本系统所研究的对象。

　

    由图 1 可知，光伏阵列为系统的能量输入端，当日照强度 Φ 一定时，其最大输出功

率也为定值，本系统所研制的变频器主要实现的功能之一就是使光伏阵列时刻工作在此
最大功率点处，即

MPPT 问题；功能之二是使系统输出电压与负载特性之间的匹配为最

优，即电机的恒

V/f 控制。由以上两个方面可知，在日照强度 Φ 和太阳电池容量一定的

情况下，系统的效率达到最高，即在保持水泵扬程不变的前提下水流量可达到最大。

2  系统的主电路结构

   　 1）电路拓扑

 　   系统的主
电路拓扑如图
2 所示。