本发明涉及光伏水泵技术领域，具体为一种光伏水泵系统组成及工作原理。
背景技术：
光伏水泵大多由能量系统、控制系统、泵系统及连接管线构成，能量系统由太阳能电池板组件或配以蓄电池构成，控制系统分直流与交流输出两类分别包含mppt（最大能量跟踪），水泵驱动控制，变频或逆变控制，泵系统主要由泵体与电机构成。
光伏水泵技术涉及到的学科领域比较多，从系统构成的角度看，它不同于常规的“电源+水泵”，而是光、机、电、电力电子、计算机技术、多机群控技术等学科的综合，目前已经达到了可以批量产业化生产的程度，其技术水平已经可和国外发达国家的产品水落石出平相媲美，从经济性的角度看，光伏水泵的运行成本已经证明大大低于柴油机水泵，由于近两年来国内外半导体太阳电池的不断降价，使光伏水泵相对于柴油机水泵的水价优势更加令人瞩目，除此之外，它还具有无人值守、高可靠性、和农作物的水蒸发量适配性好等到物有的优点。
西北地区大部分是我国的边远地区和少数民族聚居地区，由于自然条件差，历史上汉族与少数民族之间的不平等，西北地区的社会发展一直落后于东部地区，西北贫困地区的首要问题是水的问题，在西北一些严重干旱地区，至今连饮水问题都还没有彻底解决，贫困程度可想而知，在可利用草地面积中，有百分之三十因为缺乏人畜饮水而未能利用，自然环境的影响和人为的破坏导致生态环境越来越严重，资源造成极大的浪费，极大的影响了人们良好的生产生活。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供了一种光伏水泵系统组成及工作原理，解决了由于自然环境的影响和人为的破坏导致生态环境越来越严重，资源造成极大的浪费，极大的影响了人们良好生产生活的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种光伏水泵系统组成及工作原理，包括太阳电池光伏阵列、直流斩波器、变频器、水泵和储水装置，所述太阳电池光伏阵列与直流斩波器电性连接，并且直流斩波器与变频器电性连接，所述变频器分别与电机和水泵电性连接，并且水泵的输水口通过输水管与储水装置连通。
所述太阳电池光伏阵列通过绕线组与astpm模块实现电性连接，并且astpm模块与中央处理器实现双向连接，所述中央处理器的输入端分别与阵列母线电压检测电路、水位打干检测电路和控制电源的输出端连接，并且中央处理器的输出端与报警电路的输入端连接。
所述astpm模块包括故障输出电路、过流保护电路、欠压保护电路、过流短路保护电路和隔离驱动电路，并且故障输出电路、过流保护电路、欠压保护电路和过流短路保护电路的输出端均与中央处理器的输入端连接，所述隔离驱动电路的输入端与中央处理器的输出端连接，并且隔离驱动电路、开关和接触点相互连接。
优选的，所述储水装置包括储水箱，并且储水箱一侧的底部连通有出水管，所述出水管的内部设置有阀门。
优选的，所述直流斩波器采用性能优越的推挽正激式电路进行升压，并且变频器采用三相桥式逆变电路，所述astpm模块为主功率器件，并且astpm模块的型号采用ps12036，所述中央处理器由16位数字信号控制器dspic30f2010构成。
优选的，所述隔离驱动电路与中央处理器之间形成三个模拟电路，所述开关的数量为六个，并且每个模拟电路均与两个开关相对应设置。
优选的，本发明进一步提供了上述光伏水泵系统的工作原理包括以下步骤：
a1、系统利用太阳电池光伏阵列将太阳能直接转变成电能，经过直流斩波器升压和变频器后输出三相交流电压驱动交流异步电机和水泵，完成向储水装置储水功能；
a2、变频器主电路的工作原理，首先通过初始设置的工作方式和pi参数工作，然后由mppt子程序实时搜索出的电压值作为内环cvt的给定，通过pi调节得到工作频率值，计算出pwm信号的占空比，实现太阳电池光伏阵列的真正最大功率跟踪，并保持电机的v／f比为恒值；
a3、直流斩波器的工作原理，推挽正激电路由功率管s1及s2，电容c8和变压器组成，变压器原边绕组n1及n2具有相同的匝数，当s1及s2同时关断的时候，电容c8两端电压下正上负，且等于阵列电压，当s1开通，s1、n2和太阳电池光伏阵列构成回路，n2上正下负，同时c8、n1和s1构成回路，c8放电，n1下正上负，此时的工作相当于两个正激变换器的并联，同理，当s2开通s1关断时，也相当于两个正激变换器的并联。
本发明提供了一种光伏水泵系统组成及工作原理。具备以下有益效果：
该光伏水泵系统组成及工作原理，具有无污染、少维修、不消耗其他能源等优点，避免了由于自然环境的影响和人为的破坏导致生态环境越来越严重的问题，防止了造成资源极大的浪费，极大的改善了生态环境，可以防止土地退化、沙化，更好的保证了人们良好生产生活。同时该光伏水泵系统组成及工作原理，通过系统将mppt和逆变器相结合，利用asipm模块自带的故障检测功能进行检测和保护，结构简单，控制方便，采用的asipm模块带有电流检测功能，故在硬件设计上可以省去电流检测电路，节约了成本，并进一步优化了外围电路。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明变压器主电路及硬件结构示意图；
图中，1太阳电池光伏阵列、2直流斩波器、3变频器、4水泵、5储水装置、51储水箱、52出水管、6电机、7水泵、8astpm模块、81故障输出电路、82过流保护电路、83欠压保护电路、84过流短路保护电路、85隔离驱动电路、9中央处理器、10阵列母线电压检测电路、11水位打干检测电路、12控制电源、13报警电路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种光伏水泵系统组成及工作原理，如图1所示，包括太阳电池光伏阵列1、直流斩波器2、变频器3、水泵4和储水装置5，太阳电池光伏阵列1与直流斩波器2电性连接，并且直流斩波器2与变频器3电性连接，变频器3分别与电机6和水泵7电性连接，并且水泵7的输水口通过输水管与储水装置5连通。
如图2所示，太阳电池光伏阵列1通过绕线组与astpm模块8实现电性连接，并且astpm模块8与中央处理器9实现双向连接，中央处理器9的输入端分别与阵列母线电压检测电路10、水位打干检测电路11和控制电源12的输出端连接，并且中央处理器9的输出端与报警电路13的输入端连接。
中央处理器9具有单片机的控制功能以及数字信号处理器的计算能力和数据吞吐能力，因为它具有的数字信号处理功能，同时具有单片机的体积和价格，所以本系统采用此芯片作为控制器，此芯片主要适用于电机控制，如直流无刷电机、单相和三相感应电机及开关磁阻电机；同时也适用于不间断电源、逆变器、开关电源和功率因数校正等。
astpm模块8包括故障输出电路81、过流保护电路82、欠压保护电路83、过流短路保护电路84和隔离驱动电路85，并且故障输出电路81、过流保护电路82、欠压保护电路83和过流短路保护电路84的输出端均与中央处理器9的输入端连接，隔离驱动电路85的输入端与中央处理器9的输出端连接，并且隔离驱动电路85、开关和接触点相互连接。
本发明中，储水装置5包括储水箱51，并且储水箱51一侧的底部连通有出水管52，出水管52的内部设置有阀门。
本发明中，直流斩波器2采用性能优越的推挽正激式电路进行升压，并且变频器3采用三相桥式逆变电路，astpm模块8为主功率器件，并且astpm模块8的型号采用ps12036，中央处理器9由16位数字信号控制器dspic30f2010构成。
本发明中，隔离驱动电路85与中央处理器9之间形成三个模拟电路，开关的数量为六个，并且每个模拟电路均与两个开关相对应设置。
本发明中，光伏水泵系统的工作原理包括以下步骤：
a1、系统利用太阳电池光伏阵列1将太阳能直接转变成电能，经过直流斩波器2升压和变频器3后输出三相交流电压驱动交流异步电机6和水泵7，完成向储水装置5储水功能。
a2、变频器3主电路的工作原理，首先通过初始设置的工作方式和pi参数工作，然后由mppt子程序实时搜索出的电压值作为内环cvt的给定，通过pi调节得到工作频率值，计算出pwm信号的占空比，实现太阳电池光伏阵列1的真正最大功率跟踪，并保持电机6的v／f比为恒值。
a3、直流斩波器2的工作原理，推挽正激电路由功率管s1及s2，电容c8和变压器3组成，变压器3原边绕组n1及n2具有相同的匝数，当s1及s2同时关断的时候，电容c8两端电压下正上负，且等于阵列电压，当s1开通，s1、n2和太阳电池光伏阵列1构成回路，n2上正下负，同时c8、n1和s1构成回路，c8放电，n1下正上负，此时的工作相当于两个正激变换器3的并联，同理，当s2开通s1关断时，也相当于两个正激变换器3的并联。
系统的保护功能设计：过流和短路保护功能由astpm模块8的下臂igbt母线上串有采样电阻，所以通过检测母线电流可以实现保护功能。当检测电流值超过给定值时，被认为过流或短路，此时下桥臂igbt门电路被关断，同时输出故障信号，中央处理器9检测到此信号时封锁pwm脉冲进一步保护后级电路。
欠压保护功能由astpm模块8检测下桥臂的控制电源电压，如果电源电压连续低于给定电压1oms，则下桥臂各相igbt均被关断，同时输出故障信号，在故障期间，下桥臂三相igbt的门极均不接受外来信号。
过热保护功能由astpm模块8内置检测基板温度的热敏电阻，热敏电阻的阻值被直接输出，中央处理器9通过检测其阻值可以完成过热保护功能。
以上保护是利用了中央处理器9自身带有的功能，无须外加电路，进一步简化了硬件电路设计；系统除了具有上述保护功能外，还具有光伏水泵系统特有的低频、日照低、打干(自动和手动打干)等保护功能；对于泵类负载，当转速低于下限值时，太阳电池光伏阵列1所提供的能量绝大部分都转化为损耗，长期低速运行，会引起发热并影响水泵7使用寿命，因此，本系统设计了低频保护，对水泵7来说，当液面低于水泵7进水口时，水泵7处于空载状态，若不采取措施，长时间运行则会损坏润滑轴承，而本系统为户外无人值守工作方式，故系统为了增加检测可靠性，采用了自动打干和手动打干两种识别方式，其中，自动打干是根据系统输出功率和电机工作频率来进行判别；手动打干则是通过水位传感器识别当前水位高低来实现的；由于低频、日照低、打干等功能都是由软件来完成，不须增加硬件电路，故系统结构简单。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。