光伏水泵系统按驱动电机的不同,可分为直流光伏水泵系统和交流光伏水泵系统。图1(a)所示的拓扑结构通过光伏阵列直接驱动直流水泵,是最简单的光伏水泵系统。图1(b)的光伏阵列经逆变器驱动交流水泵,该结构在100 kW功率等级以下的光伏水泵系统已经获得应用,特别是在中大功率光伏水泵系统中。由于光伏阵列的输出功率和电压等级与光伏水泵可优化匹配,同时商用交流水泵种类多、成本低等优点,故更具优势。图1(c)所示光伏水泵系统中的单台逆变器驱动多台交流水泵,此种拓扑可利用太阳辐照度低时的能源,使系统的日运行时间延长,同时可保证在有水泵损坏或维护时,其他水泵仍正常工作,在长时间运行下,系统效益更好。但是,并联水泵过多会降低系统效率,同时增加初期投资成本,实际系统中需合理选择水泵数商业上提出如图1(d)所示的多机优化光伏水泵系统,此系统的多台逆变器与光伏阵列母线相连,同时每个逆变器驱动单台交流水泵,可防止逆变器损坏导致所有水泵都停止工作,相对图1(c)的系统具有更大的灵活性。
图1(e)所示拓扑结构通过DC/DC变换器驱动有刷直流电机,图1(f)通过DC/DC稳压后经逆变器驱动无刷直流电机,二者都适用小功率场合。图1(f)所示拓扑结构通过DC/DC变压后经逆变器驱动交流电机,此种结构在对于电压等级220 V、功率不超过1.5 kW和电压等级380 V、功率不超过2.2 kW的光伏水泵系统中具有更好的应用前景。图1(g)、图1(h)所示拓扑结构将蓄电池装置应用于光伏水泵系统,通过蓄电池来抑制光伏电池输出功率的短时间随机波动,以减少对水泵冲击,延长水泵使用寿命,提高光伏水泵系统效率。但是蓄电池的配置增加了投入成本,并非最佳的解决方案。蓄水池的方案更加方便、经济、易于维护、使用年限长等优点,被广泛应用。

1.1水泵的选择
在光伏水泵系统中,水泵是核心部件,但是市场上水泵型号繁多,增加了水泵选择难度。同时不同种类水泵的工作特性不同,且效率差别较大,故选择合适的水泵是优化系统的途径之一。
水泵主要分为离心泵和容积式水泵,容积泵是利用泵缸内容积的变化来输送液体的泵,具有效率高扬程超高的特点,尽管其存在价格高、体积大、噪声大和维护要求高等不足,但是在高扬程小流量的场合仍具有优势;离心泵利用叶轮旋转使液体发生离心运动,具有效率较高、价格便宜、维护方便、适合农村使用等优点,适用范围宽,应用广泛。
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