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光伏灌溉系统作为光伏水泵系统和节水灌溉技术的结合,通过将光能转换为电能给水泵提供动力并通过系统末端的灌溉喷头进行灌溉,被广泛应用于农业生产、城市绿化和草原灌溉等领域,具有运行成本低、使用寿命长、低碳环保等优点,已成为未来农业灌溉发展的主要方向。光伏灌溉系统由光伏阵列、逆变器、光伏水泵和灌溉喷头等部件组成。现阶段太阳能光照辐射强度的不断变化导致系统运行不稳定和灌溉均匀度差是光伏灌溉系统的瓶颈问题。这主要是因为系统负载喷头数量与光伏水泵在一天中的流量和压力变化不匹配而引起的。本文通过试验测试对光伏水泵和灌溉喷头的匹配特性进行了研究,并基于正交试验和数值模拟对光伏水泵进行了优化设计以提高系统负载不同数量喷头时的喷灌性能,主要工作和取得的成果如下:1.较为系统地介绍了光伏灌溉系统各部件的分类、研究现状以及未来发展趋势;归纳了光伏灌溉系统的性能特性和研究方向。2.搭建了光伏灌溉系统性能测试试验台,对光伏灌溉系统在光照强度稳态和瞬态变化条件下系统负载不同数量喷头时光伏水泵和喷头的匹配特性进行了研究,探究了不同负载情况下光伏灌溉系统的运行特性,结果表明:（1）总体上光照强度瞬态降低时系统的灌溉性能略优于光照强度升高时的性能,灌溉均匀度最大相差1%。（2）不同光照条件下,系统负载喷头数量变化对喷灌性能有较大影响,饱和光照强度下,系统负载4个喷头的灌溉均匀度为87%,系统负载2个喷头时灌溉均匀度降低3%,且系统负载4个喷头时径向降水量分布成较为均匀的“三角形”结构,而系统负载2个喷头时径向降水量分布成较差的“梯形”结构。（3）同样光照强度下,系统负载不同数量喷头时,泵扬程因流量变化而产生较大变化,导致喷头压力也随之变化,进而影响喷头灌溉效果。（4）通过增加泵流量扬程曲线斜率,可以减少不同负载喷头数量下系统性能的差异,提高系统负载喷头数量变化时的稳定性。3.以叶轮外径D2,叶片安放角β2,叶片出口宽度b2和叶片数z作为优化变量,基于正交试验建立优化样本,采用数值模拟对优化样本进行求解,建立光伏水泵性能优化设计方法。数值优化结果表明:最优叶轮组合参数为叶轮外径D2=86mm,叶片出口安放角β2=41°,叶片出口宽度b2=4mm,叶片数z=9。此时泵关死点扬程降低3.2m,设计点扬程降低0.9m,泵流量扬程曲线斜率增加。4.采用快速成型的方式对优化的光伏水泵叶轮进行加工,并对优化的光伏灌溉系统的运行特性进行了测试,试验结果表明:（1）优化后泵流量扬程曲线的斜率增加。饱和光照强度下,泵扬程在0.0Qd工况降低7.2%,在1.0Qd工况仅降低2%。饱和光照强度下不同负载喷头数量时泵提供的压力仅相差10kPa。（2）优化后2种负载方式在饱和光照强度下的灌溉均匀度均达到了88%,降水量分布均为较好的“三角形”结构,正方形区域内降水量分布均匀。