Соңгы елларда фотоволтаик су насос системаларының (PVWPS) эффективлыгын яхшырту тикшерүчеләр арасында зур кызыксыну уятты, чөнки аларның эше чиста электр энергиясе җитештерүгә нигезләнгән. Бу кәгазьдә PVWPS өчен яңа логик контроллер нигезендә эшләнде. Индукция моторларына (IM) кулланылган югалтуларны минимальләштерү техникасын үз эченә алган кушымталар .Тәкъдим ителгән контроль оптималь агым зурлыгын IM югалтуларын киметеп сайлый. Моннан тыш, үзгәрүчән адым пертурбацияне күзәтү ысулы да кертелә. Тәкъдим ителгән контрольнең яраклылыгы таныла. линия токын киметү;Шуңа күрә, мотор югалтулары минимальләштерелә һәм эффективлык яхшыра. Тәкъдим ителгән контроль стратегия югалтуларны минимальләштермичә методлар белән чагыштырыла. Чагыштыру нәтиҗәләре электр тизлегендә югалтуларны минимумлаштыруга нигезләнгән, үзләштерелгән ток, агып торган методның эффективлыгын күрсәтә. су, һәм агымны үстерү. Процессор-цикл (PIL) тесты тәкъдим ителгән ысулның эксперименталь тесты буларак үткәрелә. Бу STM32F4 ачыш тактасында барлыкка килгән C кодны кертүне үз эченә ала. такта санлы симуляция нәтиҗәләренә охшаш.
Бигрәк тә яңартыла торган энергиякояшфотоволтаик технология, су насос системаларында казылма ягулыкка чиста альтернатива булырга мөмкин12. Фотовольтаик насос системалары ерак районнарда электрсыз 3,4 зур игътибар алды.
ПВ насос кушымталарында төрле двигательләр кулланыла. PVWPSның төп этабы DC моторларына нигезләнә. Бу двигательләрне контрольдә тоту һәм тормышка ашыру җиңел, ләкин алар аннотацияләр һәм щеткалар булганга даими хезмәт күрсәтүне таләп итәләр. Бу җитешсезлекне җиңәр өчен. даими магнит моторлары кертелде, алар чистасыз, югары эффективлык һәм ышанычлылык белән аерылып торалар6. Башка двигательләр белән чагыштырганда, IM нигезендә PVWPS яхшырак эшли, чөнки бу двигатель ышанычлы, арзан бәяле, хезмәт күрсәтүсез, һәм контроль стратегиясе өчен күбрәк мөмкинлекләр тәкъдим итә7 .Индирект кырына юнәлтелгән контроль (IFOC) техникасы һәм туры момент контроле (DTC) ысуллары гадәттә кулланыла8.
IFOC Blaschke һәм Hasse тарафыннан эшләнгән һәм IM тизлеген киң диапазонда үзгәртергә мөмкинлек бирә 9,10. Статор агымы ике өлешкә бүленә, берсе магнит агымын, икенчесе dq координаталар системасына күчү белән моментны чыгара. Бу рөхсәт итә тотрыклы һәм динамик шартларда агымны һәм моментны мөстәкыйль контрольдә тоту. Акс (г) ротор агымы космик векторы белән тигезләнгән, ул ротор агымы космик векторының q-күч компонентын үз эченә ала. FOC яхшы һәм тизрәк җавап бирә11 , 12, ләкин, бу ысул катлаулы һәм параметр вариацияләренә буйсына13. Бу җитешсезлекләрне җиңәр өчен, Такаши һәм Ногучи14 DTC керттеләр, ул югары динамик күрсәткечләргә ия, параметр үзгәрүләренә нык һәм сизгер түгел. DTCда электромагнит моменты һәм статор агымы. тиешле сметалардан статор агымын һәм моментын алу белән контрольдә тотыла. Нәтиҗә гистерез чагыштыручысына бирелә, контроль өчен тиешле көчәнеш векторын булдыру өчен.статор агымы да, моменты да.
Бу контроль стратегиясенең төп уңайсызлыгы - гистерез регуляторларын статор агымы һәм электромагнит момент көйләү өчен куллану аркасында зур момент һәм агым үзгәрүләре. Берничә автор космик вектор модуляциясен кулланды (SWM) 17, слайд режимын контрольдә тоту (SMC) 18, алар көчле техника, ләкин теләмәгән селкенү эффектларыннан интегәләр. Күпчелек тикшерүчеләр ясалма интеллект техникасын кулландылар, алар арасында, (1) нейрон челтәрләр, югары тизлекле эшкәрткечләрне 20 таләп итә торган контроль стратегиясе, һәм (2) генетик алгоритмнар21.
Чиксез контроль нык, сызыксыз контроль стратегияләре өчен яраклы, һәм төгәл модель турында белем таләп итми. Бу гистеретик контроллерлар урынына томан логик блоклар куллануны һәм агымны һәм моментны киметү өчен сайлау таблицаларын күчерүне үз эченә ала. Моны күрсәтергә кирәк. FLC нигезендәге DTCлар яхшырак җитештерүчәнлек бирә22, ләкин двигательнең эффективлыгын арттыру өчен җитәрлек түгел, шуңа күрә контроль оптимизация техникасы кирәк.
Элеккеге күпчелек тикшеренүләрдә авторлар белешмә агымы буларак даими агымны сайладылар, ләкин бу сайлау оптималь практиканы күрсәтми.
Performanceгары җитештерүчәнлек, югары эффективлыклы двигательләр тиз һәм төгәл тизлек белән җавап бирүне таләп итәләр. Икенче яктан, кайбер операцияләр өчен контроль оптималь булмаска мөмкин, шуңа күрә саклагыч системасының эффективлыгын оптимальләштереп булмый. Яхшырак эшне кулланып алырга мөмкин. система эшләгәндә үзгәрүчән агым сылтамасы.
Күп авторлар двигательнең эффективлыгын күтәрү өчен төрле йөк шартларында югалтуларны киметүче эзләү контроллерын (СК) тәкъдим иттеләр. Техника кертү көчен үлчәү һәм минимальләштерүдән тора. Белешмә. Шулай да, бу ысул һава-бушлык агымында булган осылмалар аркасында моментның әйләнешен кертә, һәм бу ысулны куллану күп вакыт таләп итә һәм исәпләү ресурсларын күп таләп итә. җирле минимага тыгылып, контроль параметрларын начар сайлауга китерә29.
Бу кәгазьдә, FDTC белән бәйле техника, мотор югалтуларын киметеп, оптималь магнит агымын сайларга тәкъдим ителә. Бу комбинация һәр эш ноктасында оптималь агым дәрәҗәсен куллану мөмкинлеген тәэмин итә, шуның белән тәкъдим ителгән фотоволтаик су насос системасының эффективлыгын арттыра. Шуңа күрә фотоволтаик су насослары өчен бик уңайлы тоела.
Моннан тыш, тәкъдим ителгән ысулның процессор-тесты STM32F4 такта ярдәмендә эксперименталь тикшерү рәвешендә башкарыла. Бу үзәкнең төп өстенлекләре - гамәлгә ашыруның гадилеге, аз бәя һәм катлаулы программалар эшләргә кирәк түгел. , FT232RL USB-UART конверсия тактасы STM32F4 белән бәйләнгән, бу компьютерда виртуаль серия портын (COM порт) булдыру өчен тышкы элемтә интерфейсын гарантияли. Бу ысул мәгълүматны югары ставкаларда бирергә мөмкинлек бирә.
Тәкъдим ителгән техниканы кулланып PVWPS эше төрле эш шартларында югалтуларны минимальләштермичә PV системалары белән чагыштырыла. Алынган нәтиҗәләр шуны күрсәтә: тәкъдим ителгән фотоволтаик су насос системасы статор агымын һәм бакыр югалтуларын киметүдә, агымны оптимальләштерүдә һәм су насосында оптималь.
Калган кәгазь түбәндәгечә структураланган: Тәкъдим ителгән системаны модельләштерү "Фотовольтаик системаларны модельләштерү" бүлегендә бирелгән. "Өйрәнелгән системаның контроль стратегиясе" бүлегендә, FDTC, тәкъдим ителгән контроль стратегиясе һәм MPPT техникасы. җентекләп сурәтләнгән. Табышлар "Симуляция нәтиҗәләре" бүлегендә карала. "STM32F4 ачыш тактасы белән PIL тесты" бүлегендә процессор-тест тасвирлана. Бу кәгазьнең нәтиҗәләре "" Йомгаклау ”бүлеге.
1-нче рәсемдә бердәнбер PV су насос системасы өчен тәкъдим ителгән система конфигурациясе күрсәтелгән. Система IM нигезендәге центрифуга насосыннан, фотовольта массивыннан, ике көч конвертерыннан тора (конвертерны көчәйтү һәм көчәнеш чыганагы инвертеры (VSI)]. Бу бүлектә , өйрәнелгән фотоволтаик су насос системасының модельләшүе тәкъдим ителде.
Бу кәгазь бер диодлы модельне кабул итәкояшфотоволтаик күзәнәкләр. ПВ күзәнәкләренең характеристикалары 31, 32, һәм 33 белән күрсәтелә.
Адаптацияне башкару өчен, көчәйткеч конвертер кулланыла. DC-DC конвертерының керү һәм чыгу көчәнеше арасындагы бәйләнеш түбәндәге 34 тигезләмәсе белән бирелгән:
IM-ның математик моделен белешмә рамкада (α, β) түбәндәге тигезләмәләр белән сурәтләргә мөмкин: 5,40:
Кайда \ (l_ {s} \), \ (l_ {r} \): статор һәм ротор индуктивлыгы, М: үзара индуктивлык, \ (R_ {s} \), \ (I_ {s} \): статор каршылыгы һәм статор Агым, \ (R_ {r} \), \ (I_ {r} \): ротор каршылыгы һәм ротор токы, \ (\ phi_ {s} \), \ (V_ {s} \): статор агымы һәм статор көчәнеш, \ (\ phi_ {r} \), \ (V_ {r} \): ротор агымы һәм ротор көчәнеше.
IM тизлегенең квадратына пропорциональ центрифугаль насос йөк моменты:
Тәкъдим ителгән су насос системасы белән идарә итү өч төрле бүлеккә бүленә. Беренче өлеше MPPT технологиясе белән эш итә. Икенче өлеш томан логик контроллерның туры момент контроле нигезендә IM йөртү белән бәйле. Моннан тыш, III бүлек техниканы тасвирлый. Белешмә агымнарын билгеләргә мөмкинлек бирүче FLC нигезендәге DTC.
Бу эштә максималь көч ноктасын күзәтү өчен үзгәрүчән этаплы P&O техникасы кулланыла. Ул тиз күзәтү һәм түбән осылу белән характерлана (2 нче рәсем) 37,38,39.
DTC-ның төп идеясы - машинаның агымын һәм моментын турыдан-туры контрольдә тоту, ләкин электромагнит моменты һәм статор агымын көйләү өчен гистерез регуляторларын куллану югары моментка һәм агымга китерә. Шуңа күрә, көчәйтү техникасы кертелә. DTC ысулы (7 нче рәсем), һәм FLC җитәрлек инвертер вектор халәтләрен үстерә ала.
Бу адымда кертү әгъзалык функцияләре (MF) һәм лингвистик терминнар аша томан үзгәрешләргә әверелә.
Беренче кертү (εφ) өчен өч әгъзалык функциясе тискәре (N), уңай (P), һәм нуль (Z), 3 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә.
Икенче кертү өчен биш әгъзалык функциясе (\ (\ varepsilon \) Тем) тискәре зур (NL) тискәре кечкенә (NS) нуль (Z) уңай кечкенә (PS) һәм уңай зур (PL), 4 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә.
Статор агымы траекториясе 12 сектордан тора, аларда томан комплект изосель өчпочмаклы әгъзалык функциясе белән күрсәтелә, 5 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә.
1-нче таблицада 180 томан кагыйдә бар, алар кертү әгъзаларын функцияләрен кулланалар.
Белешмә ысулы Мамдани техникасы ярдәмендә башкарыла. I-кагыйдәнең авырлык факторы (\ (\ alpha_ {i} \)):
монда \ (\ mu Ai \ сул ({e \ varphi} \ уң) \), \ (\ mu Bi \ сул ({eT} \ уң), \) \ (\ mu Ci \ сул (\ theta \ уң) \): Магнит агымы, момент һәм статор агымы почмагы хата.
6-нчы рәсемдә (20) тәкъдим ителгән максималь ысул кулланып, томан кыйммәтләрдән алынган кискен кыйммәтләр күрсәтелгән.
Моторның эффективлыгын арттырып, агым тизлеге артырга мөмкин, бу үз чиратында көндәлек су насосын арттыра (7 нче рәсем) .Түбәндәге техниканың максаты - югалтуны минимальләштерү стратегиясен туры момент белән идарә итү ысулы белән бәйләү.
Билгеле булганча, магнит агымының кыйммәте моторның эффективлыгы өчен мөһим. Flгары агым кыйммәтләре тимер югалтуларының артуына, шулай ук схеманың магнит туенуына китерә. Киресенчә, түбән агым дәрәҗәсе югары Joule югалтуларына китерә.
Шуңа күрә, IMдагы югалтуларның кимүе турыдан-туры агым дәрәҗәсен сайлау белән бәйле.
Тәкъдим ителгән ысул машинадагы статор челтәрләре аша агып торган ток белән бәйле Joule югалтуларын модельләштерүгә нигезләнгән. Бу ротор агымының бәясен оптималь кыйммәткә көйләүдән тора, нәтиҗәдә эффективлыкны арттыру өчен мотор югалтуларын киметә. түбәндәгечә белдерергә мөмкин (төп югалтуларны санга сукмыйча):
Электромагнит моменты \ (C_ {em} \) һәм ротор агымы \ (\ phi_ {r} \) dq координаталар системасында түбәндәгечә исәпләнә:
Электромагнит моменты \ (C_ {em} \) һәм ротор агымы \ (\ phi_ {r} \) белешмәлектә (d, q) түбәндәгечә исәпләнә:
(30) тигезләмәсен чишеп, без оптималь ротор агымын һәм минималь югалтуларны тәэмин итүче оптималь статор токын таба алабыз:
Тәкъдим ителгән техниканың ныклыгын һәм эшләвен бәяләү өчен MATLAB / Simulink программа ярдәмендә төрле симуляцияләр башкарылды. Тикшерелгән система сигез 230 W CSUN 235-60P панельдән тора (2 таблица). Centентрифуга насосы IM белән идарә итә, һәм аның характеристик параметрлары 3 нче таблицада күрсәтелгән. ПВ насос системасының компонентлары 4 нче таблицада күрсәтелгән.
Бу бүлектә, бертуктаусыз эш шартларында оптималь агымга (FDTCO) нигезләнгән тәкъдим ителгән система белән фотоволтаик су насос системасы чагыштырыла: Ике фотоволтаик системаның эше түбәндәге сценарийларны исәпкә алып сынады:
Бу бүлек насос системасының эшләтеп җибәрү халәтен 1000 Вт / м2 изоляция ставкасына нигезләнеп тәкъдим итә. 8e рәсеме электр тизлегенең реакциясен күрсәтә. FDTC белән чагыштырганда, тәкъдим ителгән техника яхшырак күтәрелү вакытын тәэмин итә, 1,04 дәрәҗәсендә тотрыклы хәлгә ирешә. s, һәм FDTC ярдәмендә 1,93 с. тотрыклы хәлгә ирешү. 8f рәсеме ике контроль стратегиянең насосын күрсәтә. Күрергә була, FDTCO насос күләмен арттыра, бу IM.Figures 8g конверсияләнгән энергиянең яхшыруын аңлата. һәм 8с сызылган статор токын күрсәтәләр. FDTC кулланып башлангыч ток 20 А, тәкъдим ителгән контроль стратегия 10 А башлангыч стартны тәкъдим итә, бу Джуле югалтуларын киметә. 8i һәм 8j фигуралары үсеш алган статор агымын күрсәтәләр. FDTC нигезендә. PVPWS 1,2 Вб даими белешмә агымында эшли, тәкъдим ителгән ысул буенча, фотоволтаик системаның эффективлыгын күтәрүдә катнашучы белешмә агымы 1 А.
а)Кояшнурланыш (б) Энергия алу (в) Бурыч циклы (г) DC автобус көчәнеше (e) Ротор тизлеге (f) Насос суы (g) FDTC өчен статор фаз токы (h) FDTCO өчен статор фаз токы (i) FLC ярдәмендә агым реакциясе (j) FDTCO кулланып агым реакциясе (k) FDTC кулланып статор агымы траекториясе (l) FDTCO ярдәмендә статор агымы траекториясе.
.Әр сүзнеңкояшрадиация 1000 секундтан 700 Ватт / м2га кадәр 3 секундта, аннары 6 Ваттта 500 Ватт / м2 (8а рәсем) үзгәрде. . 8c һәм 8d фигуралары дежур циклын һәм DC тоташу көчәнешен күрсәтәләр. 8e рәсеме IM электр тизлеген күрсәтә, һәм без тәкъдим ителгән техниканың FDTC нигезендәге фотоволтаик система белән чагыштырганда яхшырак тизлек һәм җавап вакыты барлыгын күрә алабыз. 8f рәсем FDTC һәм FDTCO ярдәмендә алынган төрле нурсызлык дәрәҗәләре өчен су насосын күрсәтә. Күбрәк насослар FDTCO белән FDTC белән чагыштырганда ирешеп була. 8g һәм 8h рәсемнәре FDTC ысулы һәм тәкъдим ителгән контроль стратегиясе ярдәмендә симуляцияләнгән агымдагы җавапларны күрсәтәләр. , хәзерге амплитуда минимальләштерелә, бу азрак бакыр югалтуларын аңлата, шулай итеп системаның эффективлыгын арттыра. Шуңа күрә, югары башлангыч агымнар машина эшенең кимүенә китерергә мөмкин. 8j рәсеме сайлау өчен агым реакциясенең эволюциясен күрсәтә.югалтуларның минимальләштерелүен тәэмин итү өчен оптималь агым, димәк, тәкъдим ителгән техника аның эшләвен күрсәтә. 8i рәсемнән аермалы буларак, агым даими, ул оптималь эшне күрсәтми. 8к һәм 8л формалары статор агымы траекториясенең эволюциясен күрсәтәләр. 8l оптималь агым үсешен күрсәтә һәм тәкъдим ителгән контроль стратегиясенең төп идеясын аңлата.
Кинәт үзгәрүкояшнурланыш кулланылды, 1000 Ватт / м2 нурланышыннан башлап, 1,5 стан соң кинәт 500 Ватт / м2гә кадәр кимеде. W / m2. 9c һәм 9d формалары дежур циклын һәм DC тоташу көчәнешен күрсәтәләр. 9e рәсеменнән күренгәнчә, тәкъдим ителгән ысул яхшырак җавап бирү вакытын бирә. 9f рәсеме ике контроль стратегиясе өчен алынган су насосын күрсәтә. FDTCO белән FDTC белән чагыштырганда югарырак иде, 0,09 м3 / с 1000 Вт / м2 нурланышында насос, 0,009 м3 / с белән чагыштырганда;моннан тыш, нурланыш 500 Ватт / м2 булганда, FDTCO 0,0079 м3 / с насос, ә FDTC 0,0077 м3 / с насос. 9г һәм 9 сәгать. ФДТС ысулы һәм тәкъдим ителгән контроль стратегиясе ярдәмендә хәзерге җавапны сурәтли. тәкъдим ителгән контроль стратегиясе шуны күрсәтә: агымдагы амплитуда кинәт иррадиция үзгәрүләре астында кими, нәтиҗәдә бакыр югалтулар кими. 9j рәсемдә югалтуларның минималь булуын тәэмин итү өчен оптималь агымны сайлау өчен агым реакциясе эволюциясе күрсәтелә, димәк, тәкъдим ителгән техника. аның эшләвен 1Wb агымы һәм 1000 Вт / м2 иррадианлыгы белән күрсәтә, ә агым - 0,83Вб һәм иррадиция 500 Ватт / м2. 9i рәсеменнән аермалы буларак, агым 1,2 Вбда даими, ул юк. оптималь функцияне күрсәтәләр. 9к һәм 9л фигуралар статор агымы траекториясенең эволюциясен күрсәтәләр. 9л рәсем оптималь агым үсешен күрсәтә һәм тәкъдим ителгән контроль стратегиясенең төп идеясын һәм тәкъдим ителгән насос системасын камилләштерүне аңлата.
а)Кояшнурланыш (б) Чыгарылган көч (в) Бурыч циклы (г) DC автобус көчәнеше (д) Ротор тизлеге (f) Су агымы (g) FDTC өчен статор фаз токы (h) FDTCO өчен статор фаз токы (i)) Флук реакциясе кулланып FLC (j) FDTCO (k) ярдәмендә агым реакциясе, FDTC кулланып статор агымы траекториясе (l) FDTCO ярдәмендә статор агымы траекториясе.
Ике технологиянең чагыштырма бәясе, агымдагы амплитуда һәм насос ягыннан 5-нче таблицада күрсәтелгән, бу тәкъдим ителгән технология нигезендә PVWPS насос агымының көчәюе һәм минималь амплитуда токы һәм югалтулары белән югары җитештерүчәнлек тәэмин итүен күрсәтә. оптималь сайлау өчен.
Тәкъдим ителгән контроль стратегиясен тикшерү һәм сынау өчен, STM32F4 такта нигезендә PIL тесты үткәрелә. Бу эчендә урнаштырылган тактага йөкләнәчәк һәм эшләнәчәк код барлыкка килә. Тактада 32 Мб Флеш, 168 МГц булган 32 битлы микроконтроль бар. сәгать ешлыгы, йөзүче нокта берәмлеге, DSP күрсәтмәләре, 192 КБ SRAM. Бу сынау вакытында, STM32F4 ачыш аппарат тактасы нигезендә ясалган кодны үз эченә алган һәм Симулинк программасында кертелгән контроль системада эшләнгән PIL блок булдырылды. Рөхсәт итү адымнары. STM32F4 такта ярдәмендә конфигурацияләнергә тиешле PIL тестлары 10-нчы рәсемдә күрсәтелгән.
STM32F4 ярдәмендә ко-симуляция PIL тесты тәкъдим ителгән техниканы тикшерү өчен аз чыгымлы техника буларак кулланылырга мөмкин. Бу кәгазьдә иң яхшы белешмә агымын тәэмин итүче оптимальләштерелгән модуль STMicroelectronics Discovery Board (STM32F4) кулланыла.
Соңгысы Симулинк белән бер үк вакытта башкарыла һәм тәкъдим ителгән PVWPS ысулы ярдәмендә ко-симуляция вакытында мәгълүмат алмаша. 12 нче рәсем STM32F4 оптимизация технологиясе системасын кертүне күрсәтә.
Бу ко-симуляциядә тәкъдим ителгән оптималь справка агымы техникасы гына күрсәтелә, чөнки бу фотоволтаик су насос системасының контроль тәртибен күрсәтүче бу эш өчен төп контроль үзгәрүчән.
Пост вакыты: 15-2022 апрель
