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一、系統的結構組成
 
光伏交流提水系統除了包含光伏電池板陣列，蓄電池，驅動電機，水泵和水源外，還包含DC-DC推挽升壓模塊和DC-AC逆變調速部分，圖1表示交流光伏系統結構示意圖。
 

系統主要包含以下主要幾個部分：
1、電源部分
本文所設計系統的供電部分分為直流供電部分和交流供電部分，直流供電由光伏陣列和蓄電池組成；交流供電部分由直流供電部分經過DC-DC推挽升壓和DC-AC逆變組成。
 
2、水泵控制部分
這部分是整個控制系統的核心部分，在微控制器的控制下，實現由電能到廣一管道泵機械能和勢能的轉換，包含了以下幾個主要部分：
（1）供電系統管理模塊，本模塊是對光伏、蓄電池兩種供電方式進行智能管理和選擇，在太陽能比較充足的時候，選擇光伏電池單獨供電；當光伏較弱的時候，根據采取的供電方式進行智能選擇；沒有光照或者光照比較弱的時候，蓄電池單獨供電；光伏在滿足提水所需能量后，多余的能量給蓄電池充電，就涉及到蓄電池的充電管理，在后續會有詳細的介紹；系統運行過程中，最大功率跟蹤的實現等。
（2）驅動電路模塊，為了加快系統的開發效率、開發的速度和成本，在對分離式原件搭建的DC-DC推挽升壓電路和DC-AC逆變電路與智能功率模塊比較后，選擇了應用比較廣泛且技術成熟的智能功率驅動模塊。
 
3、信號采集和保護模塊
（1）電壓電流采樣模塊，這部分內容包含了對光伏電池輸出電流電壓的米樣和電機運行過程的電壓電流進行采集。由于光伏電池輸出電壓電流的不穩定性，為了提高光伏電池的利用效率，則需要對電壓電流值進行實時的采集比較，使得系統工作在最大功率點處。交流電壓電流的采集是為了判斷驅動電路運行過程中是否發生了異常行為，如果發生異常行為，微控制器采取對應的保護行為：關閉驅動輸出、切斷主電路供電和打開標志指示燈等。
（2）保護模塊，確保系統穩定高效的運行，保護模塊在任何一個系統中，都起著至關重要的作用。廣一水泵廠的保護模塊分為過壓欠壓保護、打干溢出保護、防反接防雷擊保護組成的硬件模塊，和轉速轉矩檢測、電壓電流采集、看門狗等組成的軟件保護模塊。
 
二、光伏電池工作原理分析
 
光伏電池作為系統供電部分的核心，對于光伏電池特性的分析研究有助于提出針對光伏電池管理策略。根據電力電子和物理學的基本知識，理想的光伏板模型可以簡化為一個理想二極管和一個電流源并聯表示。但在實際工程應用中，由于光伏電池自身材料、連接金屬導線和接觸點部件等存在功率損耗，在建立數學模型的時候，通常會用串聯電阻和分流電阻來表示這些損耗，可以得到當負載為純電阻時，其等效電路可以圖2表示。
 


三、電機控制的關鍵技術
 
在對系統的結構和異步電機轉子繞組在磁場的運動過程進行了詳細的分析和研究，但如何才能是電動機快速、高效的運作，滿足用戶的實際要求，廣一水泵廠就設計過程中遇到的難點分為以下幾個方面的內容：
1、電機啟動控制，啟動時如果力矩力量不夠，定子繞組產生的電磁力矩不足以使電機運轉起來，會嚴重影響電動機的啟動時間，增加電機啟動失敗的幾率；如果啟動過程中力矩過大會造成轉子部件過熱，導致機械故障的發生。
2、異步電機控制方式的選擇，目前對異步電機的控制有：矢量控制，直接轉矩控制，自適應控制和無速度傳感器高動態性能控制等主要的控制方式，每種控制方式都是有自己的優缺點。選擇與本文配套異步電機的控制方式，不僅能使廣一管道泵高效的運行，還能提高光伏系統的利用率，延長電機的使用壽命。
3、推挽、逆變器電路拓撲的選擇，電路設計和元器件選擇的不合理不僅使DC-DC升壓過程比較緩慢或達不到給定的升壓值，而且異步電機供電的不穩定會導致電機的頻繁啟動；供電電源智能選擇和充電策略的選擇。
 
四、小結
 
本文從交流水泵整體為出發點，首先介紹了廣一水泵系統的主體結構和系統基本模塊組成；然后對交流異步電機的工作原理，三相轉子繞組在電壓矢量空間轉動過程中磁場分析，為下文電機的啟動和控制提供理論基礎；同時提出本文控制過程中的一些技術上的難點。

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