随着经济社会的日益发展,能源的需求量越来越大,由于传统能源储量有限,太阳能作为一种环保、可再生的能源受到了重视,太阳能光伏发电得到了快速的发展,光伏水泵作为光伏发电的—种衍生产品,凭借其高可靠性、高自动化、无污染等优点受到广泛关注。光伏水泵系统主要由光伏电池、变换器、电机水泵以及控制器构成,在光伏水泵系统中最大功率点跟踪和水泵机组的控制问题一直是研究的热点。本论文根据系统的设计要求,选用了单级式交流光伏水泵系统的结构,将光伏电池的直流输出直接逆变带动异步电机驱动水泵抽水。本文主要研究工作如下:首先,根据光伏电池的简化等效电路建立了光伏电池的数学模型,对光伏电池的原理进行了分析和仿真,仿真结果验证了光伏电池的输出特性,为讨论最大功率点跟踪问题提供了理论基础。讨论了 SPWM和SVPWM两种调制方式的优缺点,根据其优缺点分析选用了 SVPWM调制方式,并对SVPWM的产生机理进行了分析。在频率固定的条件下,通过电压扰动观测功率因数的方式对电机带水泵负载的V-F二次方曲线进行了优化测定,找到了功率因数与V-F曲线的关系,从而找到了最大功率点跟踪与V-F曲线自寻优相结合的方法。其次,分析了异步电机带水泵负载时的稳态阻抗特性,从而得到了光伏阵列带功率源负载的数学模型,结合该数学模型和光伏阵列的工程化数学模型,得到了关于光伏阵列输出电压与负载功率关系的非线性微分方程,并在功率控制条件下进行了仿真,得到了在不同条件下的光伏阵列输出电压的运动轨迹,并对其进行了稳定性分析,得到了系统稳定工作的条件。最后,根据对系统的光伏阵列的输出电压相轨迹分析,研究了两种适用于单级式光伏水泵系统的无直流侧电流传感器的最大功率点跟踪方法——频率步进法和电压扰动法,并对这两种方法进行了仿真和实验验证,实验结果证明这两种方法都可以正确追踪到最大功率点,验证了这两种最大功率点跟踪算法的正确性、有效性。