Tao anatin'ny taona vitsivitsy izay, ny fanatsarana ny fahombiazan'ny rafitra paompy rano photovoltaic (PVWPS) dia nahasarika ny sain'ny mpikaroka, satria mifototra amin'ny famokarana angovo elektrika madio ny fiasan'izy ireo. Ny fampiharana izay mampiditra teknika fampihenana ny fatiantoka ampiharina amin'ny motera induction (IM). fampihenana ny riandrano ankehitriny;Noho izany, mihena ny fatiantoka amin'ny maotera ary manatsara ny fahombiazany. Ny paikady fanaraha-maso natolotra dia ampitahaina amin'ny fomba tsy misy fampihenana ny fatiantoka. rano, ary ny fivoaran'ny flux.Ny andrana processeur-in-the-loop (PIL) dia atao ho toy ny fitsapana andrana amin'ny fomba atolotra. Tafiditra ao anatin'izany ny fampiharana ny kaody C vokarina amin'ny solaitrabe STM32F4. Ny vokatra azo avy amin'ny embedded board dia mitovy amin'ny valin'ny simulation numeric.
Ny angovo azo havaozina, indrindramasoandroteknolojia photovoltaic, dia mety ho safidy madio kokoa ho an'ny solika fôsily amin'ny rafitra paompy rano1,2. Ny rafitra paompy photovoltaic dia nahazo fiheverana betsaka any amin'ny faritra lavitra tsy misy herinaratra3,4.
Motera isan-karazany no ampiasaina amin'ny fampiharana PV pumping.Ny dingana voalohany amin'ny PVWPS dia mifototra amin'ny motera DC. Ireo motera ireo dia mora fehezina sy ampiharina, saingy mitaky fikojakojana tsy tapaka izy ireo noho ny fisian'ny annotator sy ny borosy5. Mba handresena izany tsy fahampiana izany, tsy misy borosy. Ny motera magnetika maharitra dia nampidirina, izay miavaka amin'ny tsy misy borosy, ny fahombiazany ary ny fahamendrehana6. Raha oharina amin'ny motera hafa, ny PVWPS miorina amin'ny IM dia manana fampisehoana tsara kokoa satria ity maotera ity dia azo itokisana, mora vidy, tsy misy fikojakojana, ary manome fahafahana bebe kokoa amin'ny paikady fanaraha-maso7 .Ny teknika Indirect Field Oriented Control (IFOC) sy Direct Torque Control (DTC) dia matetika ampiasaina8.
Ny IFOC dia novolavolain'i Blaschke sy Hasse ary mamela ny fanovana ny hafainganam-pandehan'ny IM amin'ny faritra midadasika9, 10. Mizara roa ny stator ankehitriny, ny iray dia miteraka ny flux magnetika ary ny iray hafa dia miteraka ny torsi amin'ny alàlan'ny famadihana ny rafitra dq coordinate. Ny fanaraha-maso tsy miankina amin'ny flux sy ny torque eo ambanin'ny toe-javatra tsy miovaova sy mavitrika.Ny Axis (d) dia mifanaraka amin'ny veterin'ny habaka rotor flux, izay ahitana ny singa q-axis amin'ny vector habakabaka rotor flux dia zero foana. Ny FOC dia manome valiny tsara sy haingana11 ,12, na izany aza, ity fomba ity dia sarotra ary iharan'ny fiovaovan'ny parameter13. Mba handresena ireo lesoka ireo, Takashi sy Noguchi14 dia nampiditra DTC, izay manana fampisehoana mavitrika avo lenta ary matanjaka ary tsy dia saro-pady amin'ny fiovan'ny parameter. dia fehezina amin'ny alàlan'ny fanesorana ny flux stator sy ny torsi amin'ny tombana mifanaraka amin'izany.na stator flux sy Torque.
Ny tsy fahatomombanana lehibe amin'ity paikady fanaraha-maso ity dia ny fiovaovan'ny torque sy ny flux lehibe noho ny fampiasana ny hysteresis regulators ho an'ny stator flux sy ny electromagnetic torque regulation15,42. Multilevel converters dia ampiasaina mba hampihenana ny ripple, fa ny fahombiazany dia mihena amin'ny isan'ny switches16. Mpanoratra maro no nampiasa ny habaka véctor modulation (SWM)17, sliding mode control (SMC) 18, izay teknika mahery vaika nefa mijaly noho ny fikorontanana tsy ilaina19. Mpikaroka maro no nampiasa teknika faharanitan-tsaina artifisialy mba hanatsarana ny fahombiazan'ny mpanara-maso, anisan'izany, (1) neural. tambajotra, paikady fanaraha-maso izay mitaky processeurs haingana kokoa hampihatra20, ary (2) algorithms génétique21.
Ny fanaraha-maso fuzzy dia matanjaka, mety amin'ny paikadin'ny fanaraha-maso tsy mitongilana, ary tsy mitaky fahalalana momba ny modely marina. Tafiditra ao anatin'izany ny fampiasana blocs logic fuzzy fa tsy ny mpanara-maso hysteretic sy ny tabilao mifantina mba hampihenana ny ripple sy ny torque. Tsara ny manamarika fa Ny DTC miorina amin'ny FLC dia manome fampisehoana tsara kokoa22, saingy tsy ampy hanamafisana ny fahombiazan'ny motera, noho izany dia ilaina ny teknika fanatsarana ny loop.
Tamin'ny ankamaroan'ny fanadihadiana teo aloha, ny mpanoratra dia nisafidy ny flux tsy tapaka ho toy ny flux reference, saingy io safidy io dia tsy maneho fomba fanao tsara indrindra.
Ny fiara maotera avo lenta sy avo lenta dia mitaky valiny haingana sy marina. Amin'ny lafiny iray, amin'ny asa sasany, ny fanaraha-maso dia mety tsy ho tsara indrindra, noho izany dia tsy azo atao tsara ny fahombiazan'ny rafitra fiara. reference flux miovaova mandritra ny fiasan'ny rafitra.
Mpanoratra maro no nanolotra mpikaroka fikarohana (SC) izay manamaivana ny fatiantoka amin'ny fepetra enta-mavesatra samihafa (toy ny in27) mba hanatsarana ny fahombiazan'ny motera. reference.Na izany aza, ity fomba ity dia mampiditra torque ripple noho ny oscillations misy ao amin'ny rivotra-gap flux, ary ny fampiharana io fomba io dia mandany fotoana sy ny computational resource-intensive. mijanona ao amin'ny kely indrindra eo an-toerana, mitarika ho amin'ny tsy fahampian'ny fifantenana ny mari-pamantarana fanaraha-maso29.
Amin'ity taratasy ity, teknika mifandraika amin'ny FDTC dia atolotra hisafidianana ny flux magnetika tsara indrindra amin'ny fampihenana ny fahaverezan'ny motera. Noho izany, toa mety tsara ho an'ny fampiharana paompy rano photovoltaic.
Ankoatr'izay, ny fitsapana processeur-in-the-loop amin'ny fomba atolotra dia atao amin'ny fampiasana ny birao STM32F4 ho fanamarinana andrana. , Ny birao fiovam-po FT232RL USB-UART dia mifandray amin'ny STM32F4, izay miantoka ny fifandraisana ivelany ivelany mba hametrahana seranan-tsambo virtoaly serial (COM port) amin'ny solosaina. Ity fomba ity dia mamela ny angon-drakitra alefa amin'ny tahan'ny baud avo lenta.
Ny fahombiazan'ny PVWPS amin'ny fampiasana ny teknika natolotra dia ampitahaina amin'ny rafitra PV tsy misy fampihenana ny fatiantoka eo ambanin'ny fepetra fiasana samihafa.Ny vokatra azo dia mampiseho fa ny rafitra paompy rano photovoltaic natolotra dia tsara kokoa amin'ny fampihenana ny fatiantoka amin'ny stator sy ny fatiantoka varahina, ny fanatsarana ny flux sy ny paompy rano.
Ny ambiny amin'ny taratasy dia voarafitra toy izao manaraka izao: Ny modeling ny rafitra natolotra dia omena ao amin'ny fizarana "Modeling of Photovoltaic Systems". Ny valiny dia resahina ao amin'ny fizarana "Valin'ny Simulation". Ao amin'ny fizarana "Fitsapana PIL miaraka amin'ny board de discovery STM32F4" dia nofaritana ny fitsapana processeur-in-the-loop. Ny fehin-kevitr'ity taratasy ity dia aseho ao amin'ny " Fizarana famaranana”.
Ny sary 1 dia mampiseho ny rafitra soso-kevitra ho an'ny rafi-pamokarana rano PV mitokana. Ny rafitra dia misy paompy centrifugal mifototra amin'ny IM, array photovoltaic, mpanova herinaratra roa [boost converter sy volt source inverter (VSI)]. Amin'ity fizarana ity , aseho ny modeling ny rafi-pamokarana rano photovoltaic nodinihina.
Ity lahatsoratra ity dia mampiasa ny modely single-diodemasoandrocellule photovoltaic.Ny toetran'ny sela PV dia aseho amin'ny 31, 32, ary 33.
Mba hanatanterahana ny fampifanarahana, dia ampiasaina ny mpanova tosika.
Ny modelim-matematika an'ny IM dia azo faritana amin'ny rafitra fanondro (α,β) amin'ny alalan'ireto equations 5,40 manaraka ireto:
Aiza ny \(l_{s }\),\(l_{r}\): stator sy inductance rotor, M: inductance mutual, \(R_{s }\), \(I_{s }\): fanoherana ny stator ary stator Current, \(R_{r}\), \(I_{r }\): fanoherana ny rotaka sy ny ankehitriny rotor, \(\phi_{s}\), \(V_{s}\): flux stator sy stator malefaka , \(\phi_{r}\), \(V_{r}\): flux rotor sy voly rotor.
Ny torque centrifugal enta-mavesatra mifanaraka amin'ny efamira amin'ny hafainganam-pandehan'ny IM dia azo faritana amin'ny:
Ny fanaraha-maso ny rafitra paompy rano natolotra dia mizara ho fizarana telo miavaka.Ny ampahany voalohany dia mifandraika amin'ny teknolojia MPPT.Ny ampahany faharoa dia mifandraika amin'ny fampandehanana ny IM mifototra amin'ny fanaraha-maso mivantana avy amin'ny torque fuzzy logic. Ankoatra izany, ny fizarana III dia mamaritra teknika mifandraika DTC mifototra amin'ny FLC izay mamela ny famaritana ny fluxes reference.
Amin'ity asa ity, ny teknikan'ny P&O isan-karazany dia ampiasaina mba hanaraha-maso ny teboka ambony indrindra. Izy io dia miavaka amin'ny fanaraha-maso haingana sy ny oscillation ambany (sary 2)37,38,39.
Ny hevi-dehibe amin'ny DTC dia ny mifehy mivantana ny flux sy ny torsi amin'ny milina, fa ny fampiasana hysteresis regulators ho an'ny electromagnetic torque sy stator flux regulation dia miteraka torque avo sy flux. Ny fomba DTC (sary 7), ary ny FLC dia afaka mamolavola fanjakana vector inverter ampy.
Amin'ity dingana ity, ny fidirana dia ovaina ho variana manjavozavo amin'ny alàlan'ny fiasa mpikambana (MF) sy ny teny linguistika.
Ny fiasan'ny mpikambana telo ho an'ny fidirana voalohany (εφ) dia ratsy (N), tsara (P), ary aotra (Z), araka ny aseho amin'ny sary 3.
Ny asan'ny mpikambana dimy ho an'ny fampidirana faharoa (\(\varepsilon\)Tem) dia ny Negative Large (NL) Negative Small (NS) Zero (Z) Positive Small (PS) ary Positive Large (PL), araka ny aseho amin'ny sary 4.
Ny làlam-pandehan'ny stator dia misy sehatra 12, izay asehon'ny seta manjavozavo amin'ny asan'ny mpikambana isosceles triangular, araka ny aseho amin'ny sary 5.
Tabilao 1 vondrona 180 fitsipika manjavozavo izay mampiasa ny fandraisan'anjaran'ny mpikambana mba hisafidianana ireo toetry ny switch mety.
Ny fomba fanatsoahan-kevitra dia atao amin'ny fampiasana ny teknikan'i Mamdani.
aiza\(\mu Ai \left( {e\varphi} \right)\),\(\mu Bi\left( {eT} \right) ,\) \(\mu Ci\left( \theta \right) \): Ny sandan'ny maha-mpikambana ao amin'ny andriamby flux, torque sy stator flux zoro fahadisoana.
Ny sary 6 dia mampiseho ny soatoavina maranitra azo avy amin'ny soatoavina manjavozavo amin'ny fampiasana ny fomba ambony indrindra natolotry ny Eq.(20).
Amin'ny fampitomboana ny fahombiazan'ny môtô, dia azo ampitomboina ny taham-pidirana, izay mampitombo ny paompy rano isan'andro (sary 7).
Fantatra tsara fa ny sandan'ny flux magnetika dia zava-dehibe amin'ny fahombiazan'ny maotera.
Noho izany, ny fampihenana ny fatiantoka amin'ny IM dia mifandray mivantana amin'ny fisafidianana ny haavon'ny flux.
Ny fomba atolotra dia mifototra amin'ny modeling ny fatiantoka Joule mifandray amin'ny ankehitriny mikoriana amin'ny alalan'ny stator windings ao amin'ny milina. Izany dia ahitana ny fanitsiana ny sandan'ny rotor flux amin'ny optimum sandany, amin'izany manamaivana ny motera fatiantoka mba hampitombo efficiency.Joule fatiantoka azo ambara toy izao manaraka izao (tsy miraharaha ny fatiantoka fototra):
Ny torque elektromagnetika \ (C_ {em} \) sy ny flux rotor \ (\ phi_ {r} \) dia kajy ao amin'ny rafitra dq toy izao:
Ny torque elektromagnetika \ (C_ {em} \) sy ny flux rotor \ (\ phi_ {r} \) dia kajy amin'ny reference (d,q) toy ny:
amin'ny famahana ny equation.(30), dia afaka mahita ny tsara indrindra stator ankehitriny izay miantoka ny tsara indrindra rotor flux sy ny kely fatiantoka:
Ny simulation samihafa dia natao tamin'ny fampiasana rindrambaiko MATLAB / Simulink mba hanombanana ny fahamendrehana sy ny fahombiazan'ny teknika natolotra. Ny mari-pamantarana mampiavaka azy dia aseho amin'ny tabilao 3. Ny singa ao amin'ny rafitra paompy PV dia aseho amin'ny tabilao 4.
Amin'ity fizarana ity, ny rafi-pamokarana rano photovoltaic mampiasa FDTC miaraka amin'ny reference flux tsy tapaka dia ampitahaina amin'ny rafitra natolotra mifototra amin'ny flux tsara indrindra (FDTCO) eo ambanin'ny fepetra miasa mitovy.
Ity fizarana ity dia manolotra ny tolo-kevitry ny fanombohana ny rafitra paompy mifototra amin'ny tahan'ny insolation 1000 W / m2. Ny sary 8e dia mampiseho ny valin'ny hafainganam-pandeha elektrika. Raha oharina amin'ny FDTC, ny teknika atolotra dia manome fotoana tsara kokoa, mahatratra ny fanjakana tsy miovaova amin'ny 1.04 s, ary miaraka amin'ny FDTC, tonga amin'ny 1.93 s. Ny sary 8f dia mampiseho ny paompy ireo paikady fanaraha-maso roa. Hita fa ny FDTCO dia mampitombo ny habetsaky ny paompy, izay manazava ny fanatsarana ny angovo novain'ny IM.Figures 8g ary ny 8h dia maneho ny komandin'ny stator voasintona.Ny komandin'ny fanombohana mampiasa ny FDTC dia 20 A, raha toa kosa ny paikadin'ny fanaraha-maso natolotra dia manolotra 10 A ny fanombohana, izay mampihena ny fatiantoka Joule.Ny sary 8i sy 8j dia mampiseho ny flux stator namboarina. Ny PVPWS dia miasa amin'ny flux reference tsy tapaka amin'ny 1.2 Wb, raha amin'ny fomba natolotra, ny flux reference dia 1 A, izay tafiditra amin'ny fanatsarana ny fahombiazan'ny rafitra photovoltaic.
(a)Masoandrotaratra (b) Fitrandrahana herinaratra (c) Fihodinana adidy (d) Volon'ny bus DC (e) Hafainganam-pamokarana (f) Rano fanondrahana (g) Anjerimanontolon'ny dingan'ny stator ho an'ny FDTC (h) Fiarahan'ny dingan'ny stator ho an'ny FDTCO (i) Valin'ny flux mampiasa FLC (j) Valin'ny flux mampiasa FDTCO (k) Trajectory flux stator mampiasa FDTC (l) trajectory flux stator mampiasa FDTCO.
nymasoandroNy taratra dia miovaova amin'ny 1000 hatramin'ny 700 W / m2 amin'ny 3 segondra ary avy eo amin'ny 500 W / m2 amin'ny 6 segondra (sary 8a). .Ny sary 8c sy 8d dia mampiseho ny tsingerin'ny adidy sy ny voltase rohy DC, tsirairay avy. Ny sary 8e dia mampiseho ny hafainganam-pandehan'ny herinaratra amin'ny IM, ary azontsika tsikaritra fa ny teknika atolotra dia manana hafainganam-pandeha sy fotoana famaliana kokoa raha oharina amin'ny rafitra photovoltaic mifototra amin'ny FDTC. Figure 8f dia mampiseho ny paompy rano ho an'ny haavon'ny irradiance samihafa azo amin'ny fampiasana FDTC sy FDTCO.Ny paompy bebe kokoa dia azo atao amin'ny FDTCO noho ny amin'ny FDTC. Ny sary 8g sy 8h dia mampiseho ny valin-kafatra amin'izao fotoana izao amin'ny fampiasana ny fomba FDTC sy ny paikady fanaraha-maso natolotra. Amin'ny fampiasana ny teknika fanaraha-maso natolotra. , Ny amplitude amin'izao fotoana izao dia mihena, izay midika fa kely kokoa ny fatiantoka varahina, ka mampitombo ny fahombiazan'ny rafitra.Noho izany, ny fiakarana avo lenta dia mety hitarika amin'ny fampihenana ny fahombiazan'ny milina.Ny sary 8j dia mampiseho ny fivoaran'ny valin'ny flux mba hisafidianana nyny flux tsara indrindra mba hahazoana antoka fa mihena ny fatiantoka, noho izany, ny teknika natolotra dia mampiseho ny fahombiazany. Mifanohitra amin'ny Figure 8i, ny flux dia tsy miova, izay tsy maneho ny asa tsara indrindra. 8l dia mampiseho ny fivoaran'ny flux tsara indrindra ary manazava ny hevi-dehibe amin'ny paikady fanaraha-maso natolotra.
Fiovana tampoka amin'nymasoandroNy taratra dia nampiharina, nanomboka tamin'ny irradiance 1000 W / m2 ary nihena tampoka ho 500 W / m2 taorian'ny 1,5 s (sary 9a). W/m2.Ny sary 9c sy 9d dia mampiseho ny tsingerin'ny adidy sy ny voltase rohy DC. Araka ny hita amin'ny sary 9e, ny fomba atolotra dia manome fotoana tsara kokoa hamaly. miaraka amin'ny FDTCO dia avo kokoa noho ny amin'ny FDTC, manompa 0,01 m3/s amin'ny taratra 1000 W/m2 raha oharina amin'ny 0,009 m3/s amin'ny FDTC;Ankoatra izany, rehefa 500 W amin'ny / m2 ny irradiance, ny FDTCO dia nanondraka 0,0079 m3 / s, raha 0,0077 m3 / s kosa ny FDTC. Sary 9g sy 9h. ny paikady fanaraha-maso natolotra dia mampiseho fa ny amplitude amin'izao fotoana izao dia mihena amin'ny fiovan'ny irradiance tampoka, ka miteraka fatiantoka varahina. dia mampiseho ny fahombiazany amin'ny flux 1Wb sy ny irradiance 1000 W / m2, raha ny flux dia 0.83Wb ary ny irradiance dia 500 W / m2. Mifanohitra amin'ny sary 9i, ny flux dia tsy miova amin'ny 1.2 Wb, izay tsy Ny sary 9k sy 9l dia mampiseho ny fivoaran'ny lalan'ny flux stator.Ny sary 9l dia mampiseho ny fivoaran'ny flux tsara indrindra ary manazava ny hevi-dehibe momba ny paikady fanaraha-maso natolotra sy ny fanatsarana ny rafitra paompy natolotra.
(a)Masoandrotaratra (b) Hery azo alaina (c) Fihodinana adidy (d) Volon'ny bus DC (e) Hafainganam-pamokarana (f) Fikorianan'ny rano (g) Anjerimanontolon'ny dingan'ny stator ho an'ny FDTC (h) Anjerimanontolon'ny dingan'ny stator ho an'ny FDTCO (i)) Valin'ny flux mampiasa FLC (j) Valin'ny flux mampiasa FDTCO (k) Trajectory flux stator mampiasa FDTC (l) trajectory flux stator mampiasa FDTCO.
Ny famakafakana fampitahana ny teknolojia roa amin'ny lafin'ny sandan'ny flux, ny amplitude amin'izao fotoana izao ary ny paompy dia aseho amin'ny tabilao 5, izay mampiseho fa ny PVWPS mifototra amin'ny teknolojia natolotra dia manome fampisehoana avo lenta miaraka amin'ny fikorianan'ny pumping ary mampihena ny amplitude ankehitriny sy ny fatiantoka, izay tokony hatao. amin'ny fisafidianana flux tsara indrindra.
Mba hanamarinana sy hitsapana ny paikadin'ny fanaraha-maso natolotra, dia atao ny fitsapana PIL mifototra amin'ny solaitrabe STM32F4. Ao anatin'izany ny kaody famokarana izay hapetraka sy hapetraka eo amin'ny solaitrabe napetraka. Ny birao dia misy microcontroller 32-bit miaraka amin'ny 1 MB Flash, 168 MHz Ny faharetan'ny famantaranandro, ny singa mitsingevana, ny torolalana DSP, 192 KB SRAM. Nandritra ity fitsapana ity dia nisy bloc PIL novolavolaina noforonina tao amin'ny rafitra fanaraha-maso misy ny kaody novokarina mifototra amin'ny board hardware discovery STM32F4 ary nampidirina tao amin'ny rindrambaiko Simulink. Ny fitsapana PIL izay amboarina amin'ny fampiasana ny board STM32F4 dia aseho amin'ny sary 10.
Ny fitiliana PIL miaraka amin'ny simulation amin'ny STM32F4 dia azo ampiasaina ho teknika mora vidy hanamarinana ny teknika atolotra. Amin'ity taratasy ity, ny maodely optimized izay manome ny flux reference tsara indrindra dia ampiharina ao amin'ny STMicroelectronics Discovery Board (STM32F4).
Ity farany dia tanterahina miaraka amin'ny Simulink ary mifanakalo vaovao mandritra ny fiaraha-mientana amin'ny fampiasana ny fomba PVWPS natolotra. Ny sary 12 dia mampiseho ny fampiharana ny subsystem teknolojia optimization ao amin'ny STM32F4.
Ny teknikan'ny flux reference tsara indrindra ihany no aseho amin'ity simulation ity, satria io no fari-panaraha-maso lehibe indrindra amin'ity asa ity izay mampiseho ny fitondran-tena mifehy ny rafi-pamokarana rano photovoltaic.
Fotoana fandefasana: Apr-15-2022
