તાજેતરના વર્ષોમાં, ફોટોવોલ્ટેઇક વોટર પમ્પિંગ સિસ્ટમ્સ (PVWPS) ની કાર્યક્ષમતામાં સુધારણાઓએ સંશોધકોમાં ખૂબ જ રસ લીધો છે, કારણ કે તેમની કામગીરી સ્વચ્છ વિદ્યુત ઉર્જા ઉત્પાદન પર આધારિત છે. આ પેપરમાં, PVWPS માટે એક નવો ફઝી લોજિક નિયંત્રક-આધારિત અભિગમ વિકસાવવામાં આવ્યો છે. એપ્લીકેશન કે જે ઇન્ડક્શન મોટર્સ (IM) પર લાગુ નુકશાન ઘટાડવાની તકનીકોનો સમાવેશ કરે છે. સૂચિત નિયંત્રણ IM નુકસાનને ઘટાડીને શ્રેષ્ઠ પ્રવાહની તીવ્રતા પસંદ કરે છે. વધુમાં, વેરીએબલ-સ્ટેપ પેર્ટર્બેશન ઓબ્ઝર્વેશન મેથડ પણ રજૂ કરવામાં આવી છે. સૂચિત નિયંત્રણની યોગ્યતા દ્વારા ઓળખવામાં આવે છે. સિંક વર્તમાન ઘટાડવા;તેથી, મોટરનું નુકસાન ઓછું કરવામાં આવે છે અને કાર્યક્ષમતામાં સુધારો થાય છે. સૂચિત નિયંત્રણ વ્યૂહરચનાની સરખામણી નુકશાન ઘટાડવા વગરની પદ્ધતિઓ સાથે કરવામાં આવે છે. સરખામણીના પરિણામો સૂચિત પદ્ધતિની અસરકારકતા દર્શાવે છે, જે વિદ્યુત વેગ, શોષિત પ્રવાહ, પ્રવાહમાં થતા નુકસાનને ઘટાડવા પર આધારિત છે. પાણી, અને વિકાસશીલ પ્રવાહ. એ પ્રોસેસર-ઇન-ધ-લૂપ (PIL) પરીક્ષણ સૂચિત પદ્ધતિના પ્રાયોગિક પરીક્ષણ તરીકે કરવામાં આવે છે. તેમાં STM32F4 શોધ બોર્ડ પર જનરેટ કરેલા C કોડના અમલીકરણનો સમાવેશ થાય છે. એમ્બેડેડમાંથી પ્રાપ્ત પરિણામો બોર્ડ સંખ્યાત્મક સિમ્યુલેશન પરિણામો સમાન છે.
નવીનીકરણીય ઊર્જા, ખાસ કરીનેસૌરફોટોવોલ્ટેઇક ટેક્નોલોજી, વોટર પમ્પિંગ સિસ્ટમ્સમાં અશ્મિભૂત ઇંધણનો ક્લીનર વિકલ્પ બની શકે છે1,2.ફોટોવોલ્ટેઇક પમ્પિંગ સિસ્ટમ્સે વીજળી વિનાના દૂરના વિસ્તારોમાં નોંધપાત્ર ધ્યાન મેળવ્યું છે3,4.
PV પમ્પિંગ એપ્લીકેશનમાં વિવિધ એન્જિનોનો ઉપયોગ થાય છે. PVWPSનો પ્રાથમિક તબક્કો DC મોટર્સ પર આધારિત છે. આ મોટર્સ નિયંત્રિત અને અમલમાં મૂકવા માટે સરળ છે, પરંતુ એનોટેટર અને બ્રશની હાજરીને કારણે તેને નિયમિત જાળવણીની જરૂર પડે છે. આ ખામીને દૂર કરવા માટે, બ્રશ વિના કાયમી મેગ્નેટ મોટર્સ રજૂ કરવામાં આવી હતી, જે બ્રશલેસ, ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા અને વિશ્વસનીયતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે6. અન્ય મોટર્સની તુલનામાં, IM-આધારિત PVWPSનું પ્રદર્શન વધુ સારું છે કારણ કે આ મોટર વિશ્વસનીય, ઓછી કિંમતની, જાળવણી-મુક્ત છે અને નિયંત્રણ વ્યૂહરચનાઓ માટે વધુ શક્યતાઓ પ્રદાન કરે છે. .ઈનડાયરેક્ટ ફિલ્ડ ઓરિએન્ટેડ કંટ્રોલ (IFOC) તકનીકો અને ડાયરેક્ટ ટોર્ક કંટ્રોલ (DTC) પદ્ધતિઓનો સામાન્ય રીતે ઉપયોગ થાય છે8.
IFOC ને બ્લાશ્કે અને હાસે દ્વારા વિકસાવવામાં આવ્યું હતું અને તે 9,10ની વિશાળ શ્રેણીમાં IM ગતિને બદલવાની મંજૂરી આપે છે. સ્ટેટર પ્રવાહને બે ભાગમાં વહેંચવામાં આવે છે, એક ચુંબકીય પ્રવાહ ઉત્પન્ન કરે છે અને બીજો dq કોઓર્ડિનેટ સિસ્ટમમાં રૂપાંતર કરીને ટોર્ક જનરેટ કરે છે. આ પરવાનગી આપે છે. સ્થિર સ્થિતિ અને ગતિશીલ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ પ્રવાહ અને ટોર્કનું સ્વતંત્ર નિયંત્રણ. Axis (d) એ રોટર ફ્લક્સ સ્પેસ વેક્ટર સાથે સંરેખિત છે, જેમાં રોટર ફ્લક્સ સ્પેસ વેક્ટરનો q-અક્ષ ઘટક હંમેશા શૂન્ય હોય છે. FOC સારો અને ઝડપી પ્રતિભાવ પૂરો પાડે છે11 ,12, જોકે, આ પદ્ધતિ જટિલ છે અને પરિમાણની વિવિધતાઓને આધીન છે13. આ ખામીઓને દૂર કરવા માટે, Takashi અને Noguchi14 એ DTC રજૂ કર્યું, જે ઉચ્ચ ગતિશીલ કાર્યક્ષમતા ધરાવે છે અને તે પેરામીટર ફેરફારો માટે મજબૂત અને ઓછા સંવેદનશીલ છે. DTC માં, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ટોર્ક અને સ્ટેટર ફ્લક્સ અનુરૂપ અંદાજોમાંથી સ્ટેટર ફ્લક્સ અને ટોર્કને બાદ કરીને નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે. પરિણામને નિયંત્રિત કરવા માટે યોગ્ય વોલ્ટેજ વેક્ટર જનરેટ કરવા માટે હિસ્ટેરેસિસ કમ્પેરેટરમાં આપવામાં આવે છે.સ્ટેટર ફ્લક્સ અને ટોર્ક બંને.
આ નિયંત્રણ વ્યૂહરચનાની મુખ્ય અસુવિધા એ સ્ટેટર ફ્લક્સ અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ટોર્ક રેગ્યુલેશન15,42 માટે હિસ્ટેરેસિસ રેગ્યુલેટરના ઉપયોગને કારણે મોટા ટોર્ક અને ફ્લક્સની વધઘટ છે. રિપલને ઘટાડવા માટે મલ્ટિલેવલ કન્વર્ટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, પરંતુ પાવર સ્વીચો16ની સંખ્યા દ્વારા કાર્યક્ષમતા ઓછી થાય છે. કેટલાક લેખકોએ સ્પેસ વેક્ટર મોડ્યુલેશન (SWM)17, સ્લાઇડિંગ મોડ કંટ્રોલ (SMC)18નો ઉપયોગ કર્યો છે, જે શક્તિશાળી તકનીકો છે પરંતુ અનિચ્છનીય ઝીણવટભરી અસરોથી પીડાય છે19. ઘણા સંશોધકોએ કંટ્રોલરની કામગીરી સુધારવા માટે આર્ટિફિશિયલ ઇન્ટેલિજન્સ તકનીકોનો ઉપયોગ કર્યો છે, તેમાંથી (1) ન્યુરલ નેટવર્ક્સ, એક નિયંત્રણ વ્યૂહરચના કે જેને અમલમાં મૂકવા માટે હાઇ-સ્પીડ પ્રોસેસર્સની જરૂર છે20, અને (2) આનુવંશિક અલ્ગોરિધમ્સ21.
ફઝી કંટ્રોલ મજબૂત છે, બિનરેખીય નિયંત્રણ વ્યૂહરચનાઓ માટે યોગ્ય છે અને તેને ચોક્કસ મોડલના જ્ઞાનની જરૂર નથી. તેમાં હિસ્ટેરેટિક નિયંત્રકોને બદલે ફઝી લોજિક બ્લોક્સનો ઉપયોગ અને ફ્લક્સ અને ટોર્ક રિપલને ઘટાડવા માટે પસંદગીના કોષ્ટકોને સ્વિચ કરવાનો સમાવેશ થાય છે. તે નિર્દેશ કરવા યોગ્ય છે. એફએલસી-આધારિત ડીટીસી વધુ સારું પ્રદર્શન આપે છે22, પરંતુ એન્જિનની કાર્યક્ષમતા વધારવા માટે પૂરતું નથી, તેથી નિયંત્રણ લૂપ ઑપ્ટિમાઇઝેશન તકનીકો જરૂરી છે.
અગાઉના મોટાભાગના અભ્યાસોમાં, લેખકોએ સંદર્ભ પ્રવાહ તરીકે સતત પ્રવાહ પસંદ કર્યો હતો, પરંતુ સંદર્ભની આ પસંદગી શ્રેષ્ઠ પ્રેક્ટિસનું પ્રતિનિધિત્વ કરતી નથી.
ઉચ્ચ-પ્રદર્શન, ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતાવાળી મોટર ડ્રાઇવને ઝડપી અને સચોટ ગતિ પ્રતિસાદની જરૂર પડે છે. બીજી બાજુ, અમુક કામગીરી માટે, નિયંત્રણ શ્રેષ્ઠ ન હોઈ શકે, તેથી ડ્રાઇવ સિસ્ટમની કાર્યક્ષમતાને ઑપ્ટિમાઇઝ કરી શકાતી નથી. ઉપયોગ કરીને વધુ સારું પ્રદર્શન મેળવી શકાય છે. સિસ્ટમ ઓપરેશન દરમિયાન ચલ પ્રવાહ સંદર્ભ.
ઘણા લેખકોએ સર્ચ કંટ્રોલર (SC) ની દરખાસ્ત કરી છે જે એન્જિનની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવા માટે વિવિધ લોડ શરતો (જેમ કે in27) હેઠળ નુકસાન ઘટાડે છે. આ તકનીકમાં પુનરાવર્તિત ડી-એક્સિસ વર્તમાન સંદર્ભ અથવા સ્ટેટર ફ્લક્સ દ્વારા ઇનપુટ પાવરને માપવા અને ઘટાડવાનો સમાવેશ થાય છે. સંદર્ભ. જો કે, આ પદ્ધતિ એર-ગેપ ફ્લક્સમાં હાજર ઓસિલેશનને કારણે ટોર્ક રિપલનો પરિચય આપે છે, અને આ પદ્ધતિનો અમલ સમય માંગી લે તેવી અને ગણતરીની રીતે સંસાધન-સઘન છે. કાર્યક્ષમતા સુધારવા માટે પાર્ટિકલ સ્વોર્મ ઑપ્ટિમાઇઝેશનનો ઉપયોગ પણ થાય છે, પરંતુ આ તકનીક સ્થાનિક મિનિમામાં અટવાઈ જાઓ, જે નિયંત્રણ પરિમાણોની નબળી પસંદગી તરફ દોરી જાય છે29.
આ પેપરમાં, FDTC સંબંધિત એક ટેકનિક મોટરની ખોટ ઘટાડીને શ્રેષ્ઠ ચુંબકીય પ્રવાહ પસંદ કરવા માટે પ્રસ્તાવિત છે. આ સંયોજન દરેક ઓપરેટિંગ પોઈન્ટ પર શ્રેષ્ઠ ફ્લક્સ સ્તરનો ઉપયોગ કરવાની ક્ષમતાને સુનિશ્ચિત કરે છે, જેનાથી સૂચિત ફોટોવોલ્ટેઈક વોટર પમ્પિંગ સિસ્ટમની કાર્યક્ષમતા વધે છે. તેથી, ફોટોવોલ્ટેઇક વોટર પંમ્પિંગ એપ્લીકેશન માટે તે ખૂબ અનુકૂળ લાગે છે.
વધુમાં, પ્રાયોગિક માન્યતા તરીકે STM32F4 બોર્ડનો ઉપયોગ કરીને સૂચિત પદ્ધતિનો પ્રોસેસર-ઇન-ધ-લૂપ ટેસ્ટ કરવામાં આવે છે. આ કોરના મુખ્ય ફાયદા અમલીકરણની સરળતા, ઓછી કિંમત અને જટિલ પ્રોગ્રામ વિકસાવવાની જરૂર નથી 30 .વધુમાં , FT232RL USB-UART કન્વર્ઝન બોર્ડ STM32F4 સાથે સંકળાયેલું છે, જે કમ્પ્યુટર પર વર્ચ્યુઅલ સીરીયલ પોર્ટ (COM પોર્ટ) સ્થાપિત કરવા માટે બાહ્ય સંચાર ઈન્ટરફેસની ખાતરી આપે છે. આ પદ્ધતિ ઉચ્ચ બાઉડ દરે ડેટા ટ્રાન્સમિટ કરવાની મંજૂરી આપે છે.
સૂચિત ટેકનીકનો ઉપયોગ કરીને PVWPS ની કામગીરીની સરખામણી વિવિધ ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓમાં નુકશાન ઘટાડવા વગર PV સિસ્ટમો સાથે કરવામાં આવે છે. પ્રાપ્ત પરિણામો દર્શાવે છે કે સૂચિત ફોટોવોલ્ટેઈક વોટર પંપ સિસ્ટમ સ્ટેટર કરંટ અને કોપર લોસ ઘટાડવા, ફ્લક્સ અને પમ્પિંગ વોટરને ઓપ્ટિમાઇઝ કરવામાં વધુ સારી છે.
બાકીના પેપરની રચના નીચે મુજબ છે: સૂચિત સિસ્ટમનું મોડેલિંગ "ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમ્સનું મોડેલિંગ" વિભાગમાં આપવામાં આવ્યું છે. વિભાગમાં "અભ્યાસ કરેલ સિસ્ટમની નિયંત્રણ વ્યૂહરચના", FDTC, સૂચિત નિયંત્રણ વ્યૂહરચના અને MPPT તકનીક છે. વિગતવાર વર્ણવેલ છે. તારણો "સિમ્યુલેશન પરિણામો" વિભાગમાં ચર્ચા કરવામાં આવ્યા છે. "STM32F4 શોધ બોર્ડ સાથે પીઆઈએલ પરીક્ષણ" વિભાગમાં, પ્રોસેસર-ઇન-ધ-લૂપ પરીક્ષણનું વર્ણન કરવામાં આવ્યું છે. આ પેપરના તારણો " તારણો" વિભાગ.
આકૃતિ 1 સ્ટેન્ડ-અલોન પીવી વોટર પમ્પિંગ સિસ્ટમ માટે સૂચિત સિસ્ટમ રૂપરેખાંકન બતાવે છે. સિસ્ટમમાં IM-આધારિત સેન્ટ્રીફ્યુગલ પંપ, ફોટોવોલ્ટેઇક એરે, બે પાવર કન્વર્ટર [બૂસ્ટ કન્વર્ટર અને વોલ્ટેજ સોર્સ ઇન્વર્ટર (VSI)]નો સમાવેશ થાય છે. આ વિભાગમાં , અભ્યાસ કરેલ ફોટોવોલ્ટેઇક વોટર પમ્પિંગ સિસ્ટમનું મોડેલિંગ રજૂ કરવામાં આવ્યું છે.
આ પેપર સિંગલ-ડાયોડ મોડલ અપનાવે છેસૌરફોટોવોલ્ટેઇક કોષો. પીવી સેલની લાક્ષણિકતાઓ 31, 32 અને 33 દ્વારા સૂચિત કરવામાં આવે છે.
અનુકૂલન કરવા માટે, બુસ્ટ કન્વર્ટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. DC-DC કન્વર્ટરના ઇનપુટ અને આઉટપુટ વોલ્ટેજ વચ્ચેનો સંબંધ નીચે સમીકરણ 34 દ્વારા આપવામાં આવ્યો છે:
IM ના ગાણિતિક મોડેલને નીચેના સમીકરણો 5,40 દ્વારા સંદર્ભ ફ્રેમ (α,β) માં વર્ણવી શકાય છે:
જ્યાં \(l_{s }\),\(l_{r}\): સ્ટેટર અને રોટર ઇન્ડક્ટન્સ, M: મ્યુચ્યુઅલ ઇન્ડક્ટન્સ, \(R_{s }\), \(I_{s }\): સ્ટેટર રેઝિસ્ટન્સ અને સ્ટેટર કરંટ, \(R_{r}\), \(I_{r }\): રોટર રેઝિસ્ટન્સ અને રોટર કરંટ, \(\phi_{s}\), \(V_{s}\): સ્ટેટર ફ્લક્સ અને સ્ટેટર વોલ્ટેજ , \(\phi_{r}\), \(V_{r}\): રોટર ફ્લક્સ અને રોટર વોલ્ટેજ.
IM સ્પીડના સ્ક્વેરના પ્રમાણમાં સેન્ટ્રીફ્યુગલ પંપ લોડ ટોર્ક આના દ્વારા નક્કી કરી શકાય છે:
સૂચિત વોટર પંપ સિસ્ટમનું નિયંત્રણ ત્રણ અલગ-અલગ પેટા વિભાગોમાં વહેંચાયેલું છે. પ્રથમ ભાગ MPPT ટેક્નોલોજી સાથે સંબંધિત છે. બીજો ભાગ ફઝી લોજિક કંટ્રોલરના ડાયરેક્ટ ટોર્ક કંટ્રોલ પર આધારિત IM ચલાવવા સાથે સંબંધિત છે. વધુમાં, વિભાગ III સંબંધિત તકનીકનું વર્ણન કરે છે. FLC-આધારિત DTC જે સંદર્ભ પ્રવાહના નિર્ધારણને મંજૂરી આપે છે.
આ કાર્યમાં, મહત્તમ પાવર પોઈન્ટને ટ્રૅક કરવા માટે વેરીએબલ-સ્ટેપ P&O ટેકનિકનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. તે ઝડપી ટ્રેકિંગ અને નીચા ઓસિલેશન (આકૃતિ 2)37,38,39 દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.
ડીટીસીનો મુખ્ય વિચાર મશીનના પ્રવાહ અને ટોર્કને સીધો નિયંત્રિત કરવાનો છે, પરંતુ ઈલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ટોર્ક અને સ્ટેટર ફ્લક્સ રેગ્યુલેશન માટે હિસ્ટેરેસિસ રેગ્યુલેટરનો ઉપયોગ ઉચ્ચ ટોર્ક અને ફ્લક્સ રિપલમાં પરિણમે છે. તેથી, એક અસ્પષ્ટ તકનીકને વધારવા માટે રજૂ કરવામાં આવી છે. DTC પદ્ધતિ (ફિગ. 7), અને FLC પર્યાપ્ત ઇન્વર્ટર વેક્ટર સ્ટેટ્સ વિકસાવી શકે છે.
આ પગલામાં, ઇનપુટ સભ્યપદ કાર્યો (MF) અને ભાષાકીય શબ્દો દ્વારા અસ્પષ્ટ ચલોમાં પરિવર્તિત થાય છે.
પ્રથમ ઇનપુટ (εφ) માટે ત્રણ સભ્યપદ કાર્યો છે નકારાત્મક (N), હકારાત્મક (P), અને શૂન્ય (Z), જેમ કે આકૃતિ 3 માં બતાવ્યા પ્રમાણે.
બીજા ઇનપુટ (\(\varepsilon\)Tem) માટેના પાંચ સભ્યપદ કાર્યો છે નેગેટિવ લાર્જ (NL) નેગેટિવ સ્મોલ (NS) ઝીરો (Z) પોઝિટિવ સ્મોલ (PS) અને પોઝિટિવ લાર્જ (PL), આકૃતિ 4 માં બતાવ્યા પ્રમાણે.
સ્ટેટર ફ્લક્સ ટ્રેજેક્ટરીમાં 12 સેક્ટરનો સમાવેશ થાય છે, જેમાં આકૃતિ 5 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, અસ્પષ્ટ સમૂહ સમદ્વિબાજુ ત્રિકોણાકાર સભ્યપદ કાર્ય દ્વારા રજૂ થાય છે.
કોષ્ટક 1 જૂથ 180 અસ્પષ્ટ નિયમો કે જે યોગ્ય સ્વિચ સ્થિતિ પસંદ કરવા માટે ઇનપુટ સભ્યપદ કાર્યોનો ઉપયોગ કરે છે.
અનુમાન પદ્ધતિ મમદાની તકનીકનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે. i-th નિયમનું વજન પરિબળ (\(\alpha_{i}\)) આના દ્વારા આપવામાં આવે છે:
જ્યાં\(\mu Ai \left( {e\varphi } \right)\),\(\mu Bi\left( {eT} \right) ,\) \(\mu Ci\left( \theta \right) \) : મેગ્નેટિક ફ્લક્સ, ટોર્ક અને સ્ટેટર ફ્લક્સ એન્ગલ એરરનું સભ્યપદ મૂલ્ય.
આકૃતિ 6 Eq.(20) દ્વારા સૂચિત મહત્તમ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને અસ્પષ્ટ મૂલ્યોમાંથી મેળવેલા તીક્ષ્ણ મૂલ્યોને સમજાવે છે.
મોટર કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરીને, પ્રવાહ દરમાં વધારો કરી શકાય છે, જે બદલામાં દૈનિક પાણીના પમ્પિંગમાં વધારો કરે છે (આકૃતિ 7). નીચેની તકનીકનો હેતુ નુકસાન ઘટાડવા આધારિત વ્યૂહરચનાને સીધી ટોર્ક નિયંત્રણ પદ્ધતિ સાથે સાંકળવાનો છે.
તે જાણીતું છે કે મોટરની કાર્યક્ષમતા માટે ચુંબકીય પ્રવાહનું મૂલ્ય મહત્વપૂર્ણ છે. ઉચ્ચ પ્રવાહના મૂલ્યો આયર્નની ખોટ તેમજ સર્કિટના ચુંબકીય સંતૃપ્તિ તરફ દોરી જાય છે. તેનાથી વિપરીત, નીચા પ્રવાહનું સ્તર ઊંચા જૌલ નુકસાનમાં પરિણમે છે.
તેથી, IM માં નુકસાનમાં ઘટાડો એ ફ્લક્સ સ્તરની પસંદગી સાથે સીધો સંબંધ ધરાવે છે.
સૂચિત પદ્ધતિ મશીનમાં સ્ટેટર વિન્ડિંગ્સ દ્વારા વહેતા પ્રવાહ સાથે સંકળાયેલા જૌલ નુકસાનના મોડેલિંગ પર આધારિત છે. તેમાં રોટર ફ્લક્સના મૂલ્યને શ્રેષ્ઠ મૂલ્યમાં સમાયોજિત કરવાનો સમાવેશ થાય છે, જેનાથી કાર્યક્ષમતા વધારવા માટે મોટરના નુકસાનને ઓછું કરવામાં આવે છે. જોલ નુકસાન. નીચે પ્રમાણે વ્યક્ત કરી શકાય છે (મુખ્ય નુકસાનને અવગણીને):
ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ટોર્ક\(C_{em}\) અને રોટર ફ્લક્સ\(\phi_{r}\) ની ગણતરી dq કોઓર્ડિનેટ સિસ્ટમમાં આ રીતે કરવામાં આવે છે:
ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ટોર્ક\(C_{em}\) અને રોટર ફ્લક્સ\(\phi_{r}\) ની ગણતરી સંદર્ભ (d,q) માં આ રીતે કરવામાં આવે છે:
સમીકરણ ઉકેલીને.(30), અમે શ્રેષ્ઠ સ્ટેટર પ્રવાહ શોધી શકીએ છીએ જે શ્રેષ્ઠ રોટર પ્રવાહ અને ન્યૂનતમ નુકસાનની ખાતરી કરે છે:
MATLAB/Simulink સોફ્ટવેરનો ઉપયોગ કરીને સૂચિત ટેકનિકની મજબૂતાઈ અને કામગીરીનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે અલગ-અલગ સિમ્યુલેશન કરવામાં આવ્યા હતા. તપાસ સિસ્ટમમાં શ્રેણીમાં જોડાયેલ આઠ 230 W CSUN 235-60P પેનલ્સ (કોષ્ટક 2)નો સમાવેશ થાય છે. કેન્દ્રત્યાગી પંપ IM દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે, અને તેના લાક્ષણિક પરિમાણો કોષ્ટક 3 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. PV પમ્પિંગ સિસ્ટમના ઘટકો કોષ્ટક 4 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે.
આ વિભાગમાં, સતત પ્રવાહ સંદર્ભ સાથે FDTC નો ઉપયોગ કરીને ફોટોવોલ્ટેઇક વોટર પમ્પિંગ સિસ્ટમની સમાન ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ શ્રેષ્ઠ પ્રવાહ (FDTCO) પર આધારિત સૂચિત સિસ્ટમ સાથે સરખામણી કરવામાં આવી છે. બંને ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમ્સની કામગીરી નીચેના દૃશ્યોને ધ્યાનમાં લઈને પરીક્ષણ કરવામાં આવી હતી:
આ વિભાગ 1000 W/m2 ના ઇન્સોલેશન રેટના આધારે પંપ સિસ્ટમની સૂચિત સ્ટાર્ટ-અપ સ્થિતિ રજૂ કરે છે. આકૃતિ 8e વિદ્યુત વેગ પ્રતિભાવ દર્શાવે છે. FDTC ની તુલનામાં, સૂચિત તકનીક 1.04 પર સ્થિર સ્થિતિમાં પહોંચતા વધુ સારો વધારો સમય પૂરો પાડે છે. s. અને 8h દોરેલા સ્ટેટર પ્રવાહનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. FDTC નો ઉપયોગ કરીને સ્ટાર્ટઅપ કરંટ 20 A છે, જ્યારે સૂચિત નિયંત્રણ વ્યૂહરચના 10 A નો સ્ટાર્ટઅપ કરંટ સૂચવે છે, જે જૉલ નુકસાન ઘટાડે છે. આકૃતિઓ 8i અને 8j વિકસિત સ્ટેટર પ્રવાહ દર્શાવે છે. FDTC આધારિત PVPWS 1.2 Wb ના સતત સંદર્ભ પ્રવાહ પર કાર્ય કરે છે, જ્યારે સૂચિત પદ્ધતિમાં, સંદર્ભ પ્રવાહ 1 A છે, જે ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમની કાર્યક્ષમતા સુધારવામાં સામેલ છે.
(a)સૌરરેડિયેશન (b) પાવર એક્સટ્રેક્શન (c) ડ્યુટી સાયકલ (d) ડીસી બસ વોલ્ટેજ (e) રોટર સ્પીડ (f) પમ્પિંગ વોટર (g) FDTC માટે સ્ટેટર ફેઝ કરંટ (h) FDTCO માટે સ્ટેટર ફેઝ કરંટ (i) FLC નો ઉપયોગ કરીને ફ્લક્સ રિસ્પોન્સ (j) FDTCO નો ઉપયોગ કરીને ફ્લક્સ રિસ્પોન્સ (k) FDTC નો ઉપયોગ કરીને સ્ટેટર ફ્લક્સ ટ્રેજેક્ટરી (l) FDTCO નો ઉપયોગ કરીને સ્ટેટર ફ્લક્સ ટ્રેજેક્ટરી.
આસૌરરેડિયેશન 3 સેકન્ડમાં 1000 થી 700 W/m2 અને પછી 6 સેકન્ડમાં 500 W/m2 સુધી બદલાય છે (ફિગ. 8a). આકૃતિ 8b 1000 W/m2, 700 W/m2 અને 500 W/m2 માટે અનુરૂપ ફોટોવોલ્ટેઇક પાવર દર્શાવે છે. .આકૃતિ 8c અને 8d અનુક્રમે ફરજ ચક્ર અને DC લિંક વોલ્ટેજ દર્શાવે છે. આકૃતિ 8e IM ની વિદ્યુત ગતિ દર્શાવે છે, અને અમે નોંધ કરી શકીએ છીએ કે FDTC-આધારિત ફોટોવોલ્ટેઇક સિસ્ટમની તુલનામાં સૂચિત તકનીકમાં વધુ સારી ઝડપ અને પ્રતિભાવ સમય છે. આકૃતિ 8f FDTC અને FDTCO નો ઉપયોગ કરીને મેળવેલા વિવિધ વિકિરણ સ્તરો માટે પાણીનું પંમ્પિંગ બતાવે છે. FDTC કરતાં FDTCO સાથે વધુ પમ્પિંગ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. FDTC પદ્ધતિ અને સૂચિત નિયંત્રણ વ્યૂહરચનાનો ઉપયોગ કરીને આકૃતિ 8g અને 8h સિમ્યુલેટેડ વર્તમાન પ્રતિભાવો દર્શાવે છે. સૂચિત નિયંત્રણ તકનીકનો ઉપયોગ કરીને , વર્તમાન કંપનવિસ્તાર ઘટાડી દેવામાં આવે છે, જેનો અર્થ થાય છે કોપરનું ઓછું નુકસાન, આમ સિસ્ટમની કાર્યક્ષમતામાં વધારો થાય છે. તેથી, ઉચ્ચ સ્ટાર્ટ-અપ કરંટ મશીનની કામગીરીમાં ઘટાડો તરફ દોરી શકે છે. આકૃતિ 8j ફ્લક્સ પ્રતિભાવની ઉત્ક્રાંતિ દર્શાવે છે.નુકસાન ઓછું થાય તે સુનિશ્ચિત કરવા માટે શ્રેષ્ઠ પ્રવાહ, તેથી, સૂચિત તકનીક તેના પ્રભાવને દર્શાવે છે. આકૃતિ 8i થી વિપરીત, પ્રવાહ સ્થિર છે, જે શ્રેષ્ઠ કામગીરીનું પ્રતિનિધિત્વ કરતું નથી. આકૃતિઓ 8k અને 8l સ્ટેટર ફ્લક્સ માર્ગની ઉત્ક્રાંતિ દર્શાવે છે. આકૃતિ 8l શ્રેષ્ઠ પ્રવાહના વિકાસને સમજાવે છે અને સૂચિત નિયંત્રણ વ્યૂહરચનાનો મુખ્ય વિચાર સમજાવે છે.
માં અચાનક ફેરફારસૌરરેડિયેશન લાગુ કરવામાં આવ્યું હતું, 1000 W/m2 ના વિકિરણથી શરૂ કરીને અને 1.5 s (ફિગ. 9a) પછી અચાનક ઘટીને 500 W/m2 થઈ ગયું હતું. આકૃતિ 9b એ ફોટોવોલ્ટેઈક પેનલ્સમાંથી કાઢવામાં આવેલ ફોટોવોલ્ટેઈક પાવર બતાવે છે, જે 1000 W/m2 ને અનુરૂપ છે. W/m2. આકૃતિઓ 9c અને 9d અનુક્રમે ફરજ ચક્ર અને DC લિંક વોલ્ટેજ દર્શાવે છે. આકૃતિ 9e માંથી જોઈ શકાય છે તેમ, સૂચિત પદ્ધતિ વધુ સારો પ્રતિભાવ સમય પૂરો પાડે છે. આકૃતિ 9f બે નિયંત્રણ વ્યૂહરચનાઓ માટે મેળવેલ પાણીનું પમ્પિંગ દર્શાવે છે. પમ્પિંગ FDTCO સાથે FDTC કરતાં વધુ હતું, FDTC સાથે 0.009 m3/s ની સરખામણીમાં 1000 W/m2 ઇરેડિયન્સ પર 0.01 m3/s પમ્પિંગ;વધુમાં, જ્યારે ઇરેડિયન્સ 500 W હતું /m2 પર, FDTCO એ 0.0079 m3/s પમ્પ કર્યું, જ્યારે FDTC એ 0.0077 m3/s પમ્પ કર્યું. આકૃતિઓ 9g અને 9h. FDTC પદ્ધતિ અને સૂચિત નિયંત્રણ વ્યૂહરચનાનો ઉપયોગ કરીને સિમ્યુલેટેડ વર્તમાન પ્રતિભાવનું વર્ણન કરે છે. અમે નોંધ કરી શકીએ છીએ કે સૂચિત નિયંત્રણ વ્યૂહરચના બતાવે છે કે વર્તમાન કંપનવિસ્તાર અચાનક વિકિરણ ફેરફારો હેઠળ ઘટે છે, જેના પરિણામે તાંબાના નુકસાનમાં ઘટાડો થાય છે. આકૃતિ 9j એ નુકસાનને ઓછું કરવામાં આવે તેની ખાતરી કરવા માટે શ્રેષ્ઠ પ્રવાહ પસંદ કરવા માટે ફ્લક્સ પ્રતિભાવની ઉત્ક્રાંતિ દર્શાવે છે, તેથી, સૂચિત તકનીક 1Wb ના પ્રવાહ અને 1000 W/m2 ના ઇરેડિયન્સ સાથે તેના પ્રભાવને સમજાવે છે, જ્યારે પ્રવાહ 0.83Wb છે અને ઇરેડિયન્સ 500 W/m2 છે. આકૃતિ 9i થી વિપરીત, પ્રવાહ 1.2 Wb પર સ્થિર છે, જે નથી શ્રેષ્ઠ કાર્યનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. આકૃતિ 9k અને 9l સ્ટેટર ફ્લક્સ ટ્રેજેક્ટરીની ઉત્ક્રાંતિ દર્શાવે છે. આકૃતિ 9l શ્રેષ્ઠ પ્રવાહના વિકાસને દર્શાવે છે અને સૂચિત નિયંત્રણ વ્યૂહરચના અને સૂચિત પમ્પિંગ સિસ્ટમના સુધારણાના મુખ્ય વિચારને સમજાવે છે.
(a)સૌરરેડિયેશન (b) એક્સટ્રેક્ટેડ પાવર (c) ડ્યુટી સાયકલ (d) DC બસ વોલ્ટેજ (e) રોટર સ્પીડ (f) પાણીનો પ્રવાહ (g) FDTC માટે સ્ટેટર ફેઝ કરંટ (h) FDTCO માટે સ્ટેટર ફેઝ કરંટ (i) નો ઉપયોગ કરીને ફ્લક્સ રિસ્પોન્સ FLC (j) FDTCO નો ઉપયોગ કરીને ફ્લક્સ પ્રતિસાદ (k) FDTC (l) FDTCO નો ઉપયોગ કરીને સ્ટેટર ફ્લક્સ ટ્રેજેક્ટરીનો ઉપયોગ કરીને.
પ્રવાહ મૂલ્ય, વર્તમાન કંપનવિસ્તાર અને પંમ્પિંગની દ્રષ્ટિએ બે તકનીકોનું તુલનાત્મક વિશ્લેષણ કોષ્ટક 5 માં દર્શાવવામાં આવ્યું છે, જે દર્શાવે છે કે સૂચિત તકનીક પર આધારિત PVWPS પંમ્પિંગ પ્રવાહમાં વધારો અને ન્યૂનતમ કંપનવિસ્તાર વર્તમાન અને નુકસાન સાથે ઉચ્ચ પ્રદર્શન પ્રદાન કરે છે, જેના કારણે શ્રેષ્ઠ પ્રવાહ પસંદગી માટે.
સૂચિત નિયંત્રણ વ્યૂહરચના ચકાસવા અને ચકાસવા માટે, STM32F4 બોર્ડના આધારે PIL પરીક્ષણ કરવામાં આવે છે. તેમાં જનરેટિંગ કોડનો સમાવેશ થાય છે જે લોડ કરવામાં આવશે અને એમ્બેડેડ બોર્ડ પર ચલાવવામાં આવશે. બોર્ડમાં 1 MB ફ્લેશ, 168 MHz સાથે 32-બીટ માઇક્રોકન્ટ્રોલર છે. ઘડિયાળની આવર્તન, ફ્લોટિંગ પોઈન્ટ યુનિટ, ડીએસપી સૂચનાઓ, 192 KB SRAM. આ પરીક્ષણ દરમિયાન, STM32F4 ડિસ્કવરી હાર્ડવેર બોર્ડ પર આધારિત જનરેટેડ કોડ ધરાવતી કંટ્રોલ સિસ્ટમમાં એક વિકસિત PIL બ્લોક બનાવવામાં આવ્યો હતો અને સિમુલિંક સૉફ્ટવેરમાં રજૂ કરવામાં આવ્યો હતો. મંજૂરી આપવા માટેના પગલાં STM32F4 બોર્ડનો ઉપયોગ કરીને રૂપરેખાંકિત કરવાના PIL પરીક્ષણો આકૃતિ 10 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે.
STM32F4 નો ઉપયોગ કરીને સહ-સિમ્યુલેશન પીઆઈએલ પરીક્ષણનો ઉપયોગ સૂચિત તકનીકને ચકાસવા માટે ઓછી કિંમતની તકનીક તરીકે થઈ શકે છે. આ પેપરમાં, શ્રેષ્ઠ સંદર્ભ પ્રવાહ પ્રદાન કરે છે તે ઑપ્ટિમાઇઝ મોડ્યુલ STMicroelectronics ડિસ્કવરી બોર્ડ (STM32F4) માં લાગુ કરવામાં આવ્યું છે.
બાદમાં સિમુલિંક સાથે એકસાથે ચલાવવામાં આવે છે અને સૂચિત PVWPS પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને સહ-સિમ્યુલેશન દરમિયાન માહિતીની આપલે કરે છે. આકૃતિ 12 STM32F4 માં ઑપ્ટિમાઇઝેશન ટેક્નોલોજી સબસિસ્ટમના અમલીકરણને દર્શાવે છે.
આ સહ-સિમ્યુલેશનમાં ફક્ત સૂચિત શ્રેષ્ઠ સંદર્ભ પ્રવાહ તકનીક બતાવવામાં આવી છે, કારણ કે તે ફોટોવોલ્ટેઇક વોટર પમ્પિંગ સિસ્ટમના નિયંત્રણ વર્તનને દર્શાવતું આ કાર્ય માટેનું મુખ્ય નિયંત્રણ ચલ છે.
પોસ્ટ સમય: એપ્રિલ-15-2022
