21379

21379

بهبود ساختار كنترلي سيستم پمپاژ آب مبتني بر آرايه‌هاي خورشيدي

كارشناسي ارشد

قدرت - ماشين هاي الكتريكي

1398

1398/8/21

دكتر ابوالفضل واحدي

برق

استفاده از سيستم‌هاي پمپاژ خورشيدي در مناطق دور افتاده كه به شبكه برق دسترسي ندارد بسيار رايج مي‌باشد. اين سيستم‌ها مبتني بر انرژي خورشيدي بوده و به همين دليل هيچ گونه آلاينده توليد نمي‌كنند. از طرف ديگر، هزينه تعمير و نگهداري اين سيستم‌ها نيز بسيار پايين مي‌باشد. با اين وجود، سيستم‌هاي پمپاژ خورشيدي نيز با برخي چالش‌ها و محدوديت‌ها روبه‌رو مي‌باشند. يكي از اين چالش‌ها، هزينه سرمايه‌گذاري بالاي اين سيستم‌ها است كه توجيه اقتصادي آنها را كاهش مي‌دهد. چالش‌ ديگر، كنترل بهينه و پايدار سيستم مي‌باشد. با توجه به اين موضوع، در اين پژوهش بر روي بهبود ساختار كنترلي، بهبود راندمان و همچنين افزايش صرفه اقتصادي سيستم‌هاي پمپاژ خورشيدي تمركز شده‌است. سيستم مورد مطالعه در اين كار شامل PV، موتور القايي، پمپ و باتري مي‌باشد. در ابتدا يك مدل بهينه‌سازي رياضي براي محاسبه ظرفيت بهينه باتري ارائه شده‌است. اين مدل با هدف كمينه‌سازي هزينه سرمايه‌گذاري و حداقل كردن كمبود انرژي فرمول‌بندي شده و موجب بهبود صرفه اقتصادي سيستم مي‌شود. در ادامه براي كاهش هزينه سرمايه‌گذاري و همچنين بهبود راندمان، يك پيكربندي جديد براي سيستم پيشنهاد شد. در پيكربندي پيشنهادي براي كنترل باتري و همچنين پياده‌سازي الگوريتم رديابي نقطه حداكثر توان PV، به جاي دو مبدل تنها از يك مبدل DC/DC استفاده شده‌است. علاوه بر اين، براي كنترل موتور القايي از يك روش كنترلي بهينه استفاده شده كه با انتخاب بهينه شار مرجع به صورت آنلاين، موجب كاهش تلفات هسته موتور و در نهايت بهبود راندمان سيستم پمپاژ خورشيدي مي‌شود. كارآيي سيستم پمپاژ خورشيدي با استفاده از شبيه‌سازي و همچنين پياده‌سازي يك نمونه آزمايشگاهي مورد ارزيابي قرار گرفته‌است. نتايج شبيه‌سازي و نمونه آزمايشگاهي اثبات مي‌كند كه سيستم پمپاژ خورشيدي طراحي شده موجب كاهش كمبود توان، بهبود گشتاور راه‌اندازي، افزايش راندمان سيستم و تنظيم دقيق انرژي مي‌شود.

1398/09/12

Improving the structure and control of the solar pumping system

11/11/2020 12:00:00 AM

The use of solar pumping systems in remote areas without access to the electricity grid is very common. These systems have no pollution and their maintenance costs are very low. However, solar pumping systems face some challenges and limitations. One of these challenges is the high investment cost of these systems, which reduces their economic justification. Another challenge is optimal and sustainable control of the system. In this regard, this study focuses on improving the control structure, improving efficiency and increasing the economic benefit of solar pumping systems. The system studied in this work consists of PV, induction motor, pump and battery. First, a battery capacity optimization model is formulated with the aim of minimizing investment cost and minimizing energy shortages. In the next step proposed a new configuration for a solar pumping system that uses a single DC/DC converter instead of two converters to control the battery and implement the maximum power point tracking algorithm. In addition, an optimal control method has been used to control the induction motor, by online optimizing the reference flux, reducing motor losses and improving the efficiency of the solar pumping system. The efficiency of the solar pumping system has been evaluated using simulation. The simulation results prove that the designed solar pumping system improves reliability, improves starting torque, increases system efficiency and fine tunes energy.