随着能源短缺问题日益严重，太阳能利用越来越受到重视。光伏水泵作为太阳能应用一个分支，凭借无污染、无需值守、高可靠性等优点得到了广泛的关注。光伏水泵的出现，为经济作物灌溉、荒山绿化、偏远地区饮水等问题提供了一种新的解决方案，可以带来巨大的经济和社会效益。目前，由于光伏水泵系统价格比较昂贵，因而光伏水泵系统效率问题的研究变得尤为重要。本文在对光伏阵列输出特性、最大功率点跟踪算法、无位置传感器无刷直流电机转子位置检测、无刷直流电机启动等问题研究的基础上设计了一套基于dsPIC30F2010单片机为控制核心的光伏水泵系统，实现了光伏阵列输出直流电直接经过逆变后供机泵负载使用，同时系统具有丰富的保护功能，为系统稳定性提供了保障，本文主要研究内容如下:　　 (1)光伏电池输出特性研究。分析了光伏电池发电原理、输出特性及外界环境（主要是温度和光照强度）对光伏电池的影响，引出光伏电池最大功率点跟踪的重要性。　　 (2)最大功率点跟踪研究。分析了恒压法及扰动观察法、电导增量法和黄金分割法，提出一种改进的扰动观察法，实验说明了该方法具有良好的追踪效果，且相比传统扰动观察法，该方法更加适用于外界环境变化较快的情况。　　 (3)无位置传感器无刷直流电机换相研究。在对反电势检测方法研究的基础上确定了本文需要采用“虚拟中点法”检测反电势过零点，从而确定了电机换相时间。　　 (4)系统硬件设计研究。通过性能与价格对比选择dsPIC30F2010作为系统控制核心，根据系统所需功能确定了主电路结构，并着重分析了以LD7575为核心的开关电源电路、以PS21564智能功率模块为核心的逆变电路及系统保护电路。　　 (5)系统软件研究。主要分析系统工作流程、电机启动流程、变步长扰动观察法流程及系统保护子程序流程，为系统编程奠定了理论基础。　　 (6)样机实验研究。根据软硬件设计方案完成控制器原理图绘制、元器件参数选择、PCB打样、元器件焊接、软件编程及样机调试等工作。根据系统功率大小完成光伏阵列及机泵选型，最终制作样机一台。针对最大功率点跟踪、电机启动、系统效率等做了相应的实验。实验结果表明系统效率可以稳定在56.6％左右，且无刷直流电机启动平稳、换相准确、系统保护功能完善。