IM-चालित सोलर फोटोव्होल्टेइक फीड पंप प्रणालीसाठी सुधारित नियंत्रणाचे डिझाइन आणि प्रोसेसर-इन-द-लूप अंमलबजावणी

अलिकडच्या वर्षांत, फोटोव्होल्टेइक वॉटर पंपिंग सिस्टीम (PVWPS) च्या कार्यक्षमतेतील सुधारणांमुळे संशोधकांमध्ये मोठी आवड निर्माण झाली आहे, कारण त्यांचे कार्य स्वच्छ विद्युत उर्जा उत्पादनावर आधारित आहे. या पेपरमध्ये, PVWPS साठी एक नवीन फजी लॉजिक कंट्रोलर-आधारित दृष्टीकोन विकसित केला आहे. ऍप्लिकेशन्स जे इंडक्शन मोटर्स (IM) वर लागू केलेले नुकसान कमी करण्याच्या तंत्राचा समावेश करतात. प्रस्तावित नियंत्रण IM नुकसान कमी करून इष्टतम फ्लक्स परिमाण निवडते. याशिवाय, व्हेरिएबल-स्टेप पर्चरबेशन निरीक्षण पद्धत देखील सादर केली जाते. प्रस्तावित नियंत्रणाची उपयुक्तता ओळखली जाते. सिंक करंट कमी करणे;त्यामुळे, मोटरचे नुकसान कमी केले जाते आणि कार्यक्षमता सुधारली जाते. प्रस्तावित नियंत्रण धोरणाची तोटा कमी न करता पद्धतींशी तुलना केली जाते. तुलना परिणाम प्रस्तावित पद्धतीची परिणामकारकता स्पष्ट करतात, जी विद्युत गती, शोषून घेतलेला प्रवाह, प्रवाहातील तोटा कमी करण्यावर आधारित आहे. water, and developing flux.A प्रोसेसर-इन-द-लूप (PIL) चाचणी प्रस्तावित पद्धतीची प्रायोगिक चाचणी म्हणून केली जाते. यामध्ये STM32F4 डिस्कवरी बोर्डवर व्युत्पन्न केलेल्या C कोडची अंमलबजावणी समाविष्ट आहे. एम्बेडेडमधून मिळालेले परिणाम बोर्ड संख्यात्मक सिम्युलेशन परिणामांसारखे आहेत.
अक्षय ऊर्जा, विशेषतःसौरफोटोव्होल्टेईक तंत्रज्ञान, वॉटर पंपिंग सिस्टीममध्ये जीवाश्म इंधनाचा एक स्वच्छ पर्याय असू शकतो 1,2. फोटोव्होल्टेइक पंपिंग सिस्टमला वीज नसलेल्या दुर्गम भागात लक्षणीय लक्ष दिले गेले आहे3,4.
पीव्ही पंपिंग ऍप्लिकेशन्समध्ये विविध इंजिनांचा वापर केला जातो. PVWPS चा प्राथमिक टप्पा डीसी मोटर्सवर आधारित आहे. या मोटर्स नियंत्रित करणे आणि कार्यान्वित करणे सोपे आहे, परंतु एनोटेटर आणि ब्रशेसच्या उपस्थितीमुळे त्यांची नियमित देखभाल आवश्यक आहे. कायम चुंबक मोटर्स सादर करण्यात आल्या, ज्याचे वैशिष्ट्य ब्रशलेस, उच्च कार्यक्षमता आणि विश्वासार्हता आहे6. इतर मोटर्सच्या तुलनेत, IM-आधारित PVWPS ची कार्यक्षमता चांगली आहे कारण ही मोटर विश्वासार्ह, कमी किमतीची, देखभाल-मुक्त आहे आणि नियंत्रण धोरणांसाठी अधिक शक्यता प्रदान करते7 अप्रत्यक्ष फील्ड ओरिएंटेड कंट्रोल (IFOC) तंत्र आणि डायरेक्ट टॉर्क कंट्रोल (DTC) पद्धती सामान्यतः वापरल्या जातात8.
IFOC Blaschke आणि Hasse द्वारे विकसित केले गेले आहे आणि IM गती 9,10 च्या विस्तृत श्रेणीमध्ये बदलण्याची परवानगी देते. स्टेटर करंट दोन भागांमध्ये विभागलेला आहे, एक चुंबकीय प्रवाह निर्माण करतो आणि दुसरा dq समन्वय प्रणालीमध्ये रूपांतरित करून टॉर्क निर्माण करतो. स्थिर स्थिती आणि गतिमान परिस्थितीत फ्लक्स आणि टॉर्कचे स्वतंत्र नियंत्रण. Axis (d) हे रोटर फ्लक्स स्पेस वेक्टरसह संरेखित केले जाते, ज्यामध्ये रोटर फ्लक्स स्पेस वेक्टरचा q-अक्ष घटक नेहमी शून्य असतो.FOC चांगला आणि जलद प्रतिसाद देतो11 ,12, तथापि, ही पद्धत गुंतागुंतीची आहे आणि पॅरामीटर भिन्नतेच्या अधीन आहे13. या उणीवांवर मात करण्यासाठी, Takashi आणि Noguchi14 ने DTC सादर केला, ज्याची उच्च गतिमान कार्यक्षमता आहे आणि ती मजबूत आणि पॅरामीटर बदलांसाठी कमी संवेदनशील आहे. DTC मध्ये, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक टॉर्क आणि स्टेटर फ्लक्स संबंधित अंदाजांमधून स्टेटर फ्लक्स आणि टॉर्क वजा करून नियंत्रित केले जातात. परिणाम नियंत्रित करण्यासाठी योग्य व्होल्टेज वेक्टर तयार करण्यासाठी हिस्टेरेसिस कंपॅरेटरमध्ये दिले जाते.स्टेटर फ्लक्स आणि टॉर्क दोन्ही.

या नियंत्रण धोरणाची मुख्य गैरसोय म्हणजे स्टेटर फ्लक्स आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक टॉर्क रेग्युलेशन15,42 साठी हिस्टेरेसिस रेग्युलेटरच्या वापरामुळे मोठे टॉर्क आणि फ्लक्स चढउतार. रिपल कमी करण्यासाठी मल्टीलेव्हल कन्व्हर्टरचा वापर केला जातो, परंतु पॉवर स्विच 16 च्या संख्येमुळे कार्यक्षमता कमी होते. अनेक लेखकांनी स्पेस वेक्टर मॉड्युलेशन (SWM)17, स्लाइडिंग मोड कंट्रोल (SMC)18 वापरले आहेत, जी शक्तिशाली तंत्रे आहेत परंतु अनिष्ट चटपटीत प्रभावांना बळी पडतात19. बर्‍याच संशोधकांनी कंट्रोलरची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी कृत्रिम बुद्धिमत्ता तंत्राचा वापर केला आहे, त्यापैकी (1) न्यूरल नेटवर्क्स, एक नियंत्रण धोरण ज्याच्या अंमलबजावणीसाठी हाय-स्पीड प्रोसेसर आवश्यक आहे20 आणि (2) अनुवांशिक अल्गोरिदम21.
अस्पष्ट नियंत्रण मजबूत आहे, नॉनलाइनर नियंत्रण धोरणांसाठी योग्य आहे आणि अचूक मॉडेलचे ज्ञान आवश्यक नाही. यात हायस्टेरेटिक कंट्रोलरऐवजी फजी लॉजिक ब्लॉक्सचा वापर आणि फ्लक्स आणि टॉर्क रिपल कमी करण्यासाठी निवड टेबल स्विच करणे समाविष्ट आहे. हे लक्षात घेण्यासारखे आहे. FLC-आधारित DTCs उत्तम कामगिरी देतात22, परंतु इंजिनची कार्यक्षमता वाढवण्यासाठी पुरेसे नाहीत, म्हणून नियंत्रण लूप ऑप्टिमायझेशन तंत्र आवश्यक आहे.
मागील बर्याच अभ्यासांमध्ये, लेखकांनी संदर्भ प्रवाह म्हणून स्थिर प्रवाह निवडले, परंतु संदर्भाची ही निवड इष्टतम सराव दर्शवत नाही.
उच्च-कार्यक्षमता, उच्च-कार्यक्षमतेच्या मोटर ड्राइव्हला जलद आणि अचूक गती प्रतिसाद आवश्यक असतो. दुसरीकडे, काही ऑपरेशन्ससाठी, नियंत्रण इष्टतम असू शकत नाही, त्यामुळे ड्राइव्ह सिस्टमची कार्यक्षमता ऑप्टिमाइझ केली जाऊ शकत नाही. वापरून चांगली कामगिरी मिळवता येते. सिस्टम ऑपरेशन दरम्यान व्हेरिएबल फ्लक्स संदर्भ.
बर्‍याच लेखकांनी शोध नियंत्रक (SC) प्रस्तावित केला आहे जो इंजिनची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी वेगवेगळ्या लोड परिस्थितीत (जसे की in27) नुकसान कमी करतो. तंत्रात पुनरावृत्ती d-axis वर्तमान संदर्भ किंवा स्टेटर फ्लक्सद्वारे इनपुट पॉवर मोजणे आणि कमी करणे समाविष्ट आहे. संदर्भ. तथापि, ही पद्धत एअर-गॅप फ्लक्समध्ये अस्तित्त्वात असलेल्या दोलनांमुळे टॉर्क रिपलचा परिचय देते आणि या पद्धतीची अंमलबजावणी वेळखाऊ आणि संगणकीयदृष्ट्या संसाधन-केंद्रित आहे. कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी पार्टिकल स्वॉर्म ऑप्टिमायझेशन देखील वापरले जाते28, परंतु हे तंत्र स्थानिक मिनिमामध्ये अडकले, ज्यामुळे नियंत्रण पॅरामीटर्सची खराब निवड होते29.
या पेपरमध्ये, मोटर नुकसान कमी करून इष्टतम चुंबकीय प्रवाह निवडण्यासाठी FDTC शी संबंधित तंत्र प्रस्तावित आहे. हे संयोजन प्रत्येक ऑपरेटिंग पॉइंटवर इष्टतम प्रवाह पातळी वापरण्याची क्षमता सुनिश्चित करते, ज्यामुळे प्रस्तावित फोटोव्होल्टेइक वॉटर पंपिंग सिस्टमची कार्यक्षमता वाढते. त्यामुळे, फोटोव्होल्टेइक वॉटर पंपिंग ऍप्लिकेशन्ससाठी हे अतिशय सोयीचे असल्याचे दिसते.
शिवाय, प्रायोगिक प्रमाणीकरण म्हणून STM32F4 बोर्ड वापरून प्रस्तावित पद्धतीची प्रोसेसर-इन-द-लूप चाचणी केली जाते. या गाभ्याचे मुख्य फायदे म्हणजे अंमलबजावणीची साधेपणा, कमी खर्च आणि जटिल कार्यक्रम विकसित करण्याची आवश्यकता नाही 30 .याव्यतिरिक्त , FT232RL USB-UART रूपांतरण बोर्ड STM32F4 शी संबंधित आहे, जो संगणकावर व्हर्च्युअल सीरियल पोर्ट (COM पोर्ट) स्थापित करण्यासाठी बाह्य संप्रेषण इंटरफेसची हमी देतो. ही पद्धत उच्च बॉड दरांवर डेटा प्रसारित करण्यास अनुमती देते.

प्रस्तावित तंत्राचा वापर करून PVWPS च्या कार्यक्षमतेची तुलना PV प्रणालींशी केली जाते जी वेगवेगळ्या ऑपरेटिंग परिस्थितीत तोटा कमी न करता. प्राप्त परिणाम दर्शविते की प्रस्तावित फोटोव्होल्टेइक वॉटर पंप सिस्टम स्टेटर करंट आणि कॉपर लॉस कमी करण्यासाठी, फ्लक्स ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी आणि पाणी पंप करण्यासाठी अधिक चांगली आहे.
उर्वरित पेपरची रचना खालीलप्रमाणे आहे: प्रस्तावित प्रणालीचे मॉडेलिंग "फोटोव्होल्टेइक सिस्टमचे मॉडेलिंग" या विभागात दिले आहे. "अभ्यास केलेल्या प्रणालीचे नियंत्रण धोरण" या विभागात, FDTC, प्रस्तावित नियंत्रण धोरण आणि MPPT तंत्र आहेत. तपशीलवार वर्णन केले आहे. निष्कर्षांची चर्चा "सिम्युलेशन परिणाम" विभागात केली आहे. "STM32F4 शोध मंडळासह पीआयएल चाचणी" विभागात, प्रोसेसर-इन-द-लूप चाचणीचे वर्णन केले आहे. या पेपरचे निष्कर्ष " निष्कर्ष" विभाग.
आकृती 1 स्टँड-अलोन पीव्ही वॉटर पंपिंग सिस्टमसाठी प्रस्तावित सिस्टम कॉन्फिगरेशन दर्शवते. सिस्टममध्ये IM-आधारित सेंट्रीफ्यूगल पंप, एक फोटोव्होल्टेइक अॅरे, दोन पॉवर कन्व्हर्टर [बूस्ट कन्व्हर्टर आणि व्होल्टेज सोर्स इन्व्हर्टर (VSI)] यांचा समावेश आहे. या विभागात , अभ्यासलेल्या फोटोव्होल्टेइक वॉटर पंपिंग सिस्टमचे मॉडेलिंग सादर केले आहे.
हा पेपर एकल-डायोड मॉडेलचा अवलंब करतोसौरफोटोव्होल्टेइक पेशी. पीव्ही सेलची वैशिष्ट्ये 31, 32 आणि 33 द्वारे दर्शविली जातात.
अनुकूलन करण्यासाठी, बूस्ट कन्व्हर्टर वापरला जातो. DC-DC कनवर्टरच्या इनपुट आणि आउटपुट व्होल्टेजमधील संबंध खालील समीकरण 34 द्वारे दिलेला आहे:
IM च्या गणितीय मॉडेलचे वर्णन संदर्भ फ्रेममध्ये (α,β) खालील समीकरण 5,40 द्वारे केले जाऊ शकते:
कुठे \(l_{s }\),\(l_{r}\): स्टेटर आणि रोटर इंडक्टन्स, M: म्युच्युअल इंडक्टन्स, \(R_{s }\), \(I_{s }\): स्टेटर रेझिस्टन्स आणि स्टेटर करंट, \(R_{r}\), \(I_{r }\): रोटर रेझिस्टन्स आणि रोटर करंट, \(\phi_{s}\), \(V_{s}\): स्टेटर फ्लक्स आणि स्टेटर व्होल्टेज , \(\phi_{r}\), \(V_{r}\): रोटर फ्लक्स आणि रोटर व्होल्टेज.
IM गतीच्या चौरसाच्या प्रमाणात सेंट्रीफ्यूगल पंप लोड टॉर्क याद्वारे निर्धारित केले जाऊ शकते:
प्रस्तावित वॉटर पंप सिस्टमचे नियंत्रण तीन वेगळ्या उपविभागांमध्ये विभागले गेले आहे. पहिला भाग MPPT तंत्रज्ञानाशी संबंधित आहे. दुसरा भाग फजी लॉजिक कंट्रोलरच्या डायरेक्ट टॉर्क कंट्रोलवर आधारित IM चालविण्याशी संबंधित आहे. शिवाय, विभाग III संबंधित तंत्राचे वर्णन करतो FLC-आधारित DTC जे संदर्भ प्रवाहांचे निर्धारण करण्यास अनुमती देते.
या कामात, जास्तीत जास्त पॉवर पॉईंटचा मागोवा घेण्यासाठी व्हेरिएबल-स्टेप P&O तंत्र वापरले जाते. ते जलद ट्रॅकिंग आणि कमी दोलन (आकृती 2)37,38,39 द्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे.
DTC ची मुख्य कल्पना म्हणजे मशीनच्या फ्लक्स आणि टॉर्कवर थेट नियंत्रण ठेवणे, परंतु इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक टॉर्क आणि स्टेटर फ्लक्स रेग्युलेशनसाठी हिस्टेरेसिस रेग्युलेटरचा वापर केल्याने उच्च टॉर्क आणि फ्लक्स रिपल होते. म्हणून, एक अस्पष्ट तंत्र वाढविण्यासाठी सुरू केले आहे. DTC पद्धत (Fig. 7), आणि FLC पुरेशी इन्व्हर्टर वेक्टर अवस्था विकसित करू शकते.
या चरणात, सदस्यत्व कार्ये (MF) आणि भाषिक संज्ञांद्वारे इनपुटचे अस्पष्ट व्हेरिएबल्समध्ये रूपांतर होते.
प्रथम इनपुट (εφ) साठी तीन सदस्यत्व कार्ये आहेत नकारात्मक (N), सकारात्मक (P), आणि शून्य (Z), आकृती 3 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे.
दुसऱ्या इनपुटसाठी (\(\varepsilon\)Tem) पाच सदस्यत्व कार्ये आहेत निगेटिव्ह लार्ज (NL) निगेटिव्ह स्मॉल (NS) शून्य (Z) पॉझिटिव्ह स्मॉल (PS) आणि पॉझिटिव्ह लार्ज (PL), आकृती 4 मध्ये दाखवल्याप्रमाणे.
आकृती 5 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे स्टेटर फ्लक्स ट्रॅजेक्टोरीमध्ये 12 सेक्टर असतात, ज्यामध्ये अस्पष्ट संच समद्विभुज त्रिकोणीय सदस्यत्व कार्याद्वारे दर्शविला जातो.
टेबल 1 गट 180 अस्पष्ट नियम जे योग्य स्विच स्थिती निवडण्यासाठी इनपुट सदस्यत्व कार्ये वापरतात.
ममदानीच्या तंत्राचा वापर करून अनुमान काढली जाते. i-th नियमाचा वजन घटक (\(\alpha_{i}\)) खालीलप्रमाणे दिला जातो:
कुठे\(\mu Ai \left( {e\varphi } \right)\),\(\mu Bi\left( {eT} \right) ,\) \(\mu Ci\left( \theta \right) \) : चुंबकीय प्रवाह, टॉर्क आणि स्टेटर फ्लक्स कोन त्रुटीचे सदस्यत्व मूल्य.
आकृती 6 Eq.(20) ने प्रस्तावित केलेल्या कमाल पद्धतीचा वापर करून अस्पष्ट मूल्यांमधून मिळवलेली तीक्ष्ण मूल्ये स्पष्ट करते.
मोटर कार्यक्षमता वाढवून, प्रवाह दर वाढवता येतो, ज्यामुळे दररोज पाणी उपसणे (आकृती 7) वाढते. खालील तंत्राचा उद्देश हानी कमी करण्यावर आधारित धोरण थेट टॉर्क नियंत्रण पद्धतीशी जोडणे हा आहे.
हे सर्वज्ञात आहे की मोटरच्या कार्यक्षमतेसाठी चुंबकीय प्रवाहाचे मूल्य महत्त्वाचे आहे. उच्च प्रवाह मूल्यांमुळे लोहाचे नुकसान तसेच सर्किटचे चुंबकीय संपृक्तता वाढते. याउलट, कमी प्रवाह पातळीमुळे उच्च जूल नुकसान होते.
म्हणून, IM मधील नुकसान कमी करणे थेट फ्लक्स पातळीच्या निवडीशी संबंधित आहे.
प्रस्तावित पद्धत मशिनमधील स्टेटर विंडिंग्समधून वाहणाऱ्या विद्युत् प्रवाहाशी संबंधित ज्युल लॉसच्या मॉडेलिंगवर आधारित आहे. यामध्ये रोटर फ्लक्सचे मूल्य इष्टतम मूल्यामध्ये समायोजित करणे समाविष्ट आहे, ज्यामुळे कार्यक्षमता वाढवण्यासाठी मोटरचे नुकसान कमी केले जाते. जूल नुकसान खालीलप्रमाणे व्यक्त केले जाऊ शकते (मुख्य नुकसानाकडे दुर्लक्ष करून):
इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक टॉर्क\(C_{em}\) आणि रोटर फ्लक्स\(\phi_{r}\) dq समन्वय प्रणालीमध्ये मोजले जातात:
इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक टॉर्क\(C_{em}\) आणि रोटर फ्लक्स\(\phi_{r}\) संदर्भानुसार (d,q) मोजले जातात:
समीकरण सोडवून.(३०), आम्ही इष्टतम स्टेटर करंट शोधू शकतो जो इष्टतम रोटर फ्लक्स आणि कमीतकमी तोटा सुनिश्चित करतो:
MATLAB/Simulink सॉफ्टवेअर वापरून प्रस्तावित तंत्राची मजबूती आणि कार्यक्षमतेचे मूल्यमापन करण्यासाठी वेगवेगळे सिम्युलेशन केले गेले. तपासलेल्या प्रणालीमध्ये मालिकेत जोडलेले आठ 230 W CSUN 235-60P पटल (टेबल 2) आहेत. केंद्रापसारक पंप IM द्वारे चालविला जातो, आणि त्याचे वैशिष्ट्यपूर्ण मापदंड तक्ता 3 मध्ये दर्शविले आहेत. PV पंपिंग प्रणालीचे घटक तक्ता 4 मध्ये दर्शविले आहेत.
या विभागात, स्थिर प्रवाह संदर्भासह FDTC वापरून फोटोव्होल्टेइक वॉटर पंपिंग सिस्टीमची समान कार्य परिस्थितीमध्ये अनुकूलतम प्रवाह (FDTCO) वर आधारित प्रस्तावित प्रणालीशी तुलना केली जाते. दोन्ही फोटोव्होल्टेइक प्रणालींच्या कार्यक्षमतेची चाचणी खालील परिस्थितींचा विचार करून करण्यात आली:
हा विभाग 1000 W/m2 च्या पृथक्करण दरावर आधारित पंप प्रणालीची प्रस्तावित स्टार्ट-अप स्थिती सादर करतो. आकृती 8e विद्युत वेग प्रतिसाद दर्शवितो. FDTC च्या तुलनेत, प्रस्तावित तंत्र 1.04 वाजता स्थिर स्थितीत पोहोचून अधिक चांगला वाढ वेळ प्रदान करते. s, आणि FDTC सह, 1.93 s वर स्थिर स्थितीत पोहोचणे. आकृती 8f दोन नियंत्रण धोरणांचे पंपिंग दर्शवते. हे पाहिले जाऊ शकते की FDTCO पंपिंग रक्कम वाढवते, जे IM द्वारे रूपांतरित ऊर्जेतील सुधारणा स्पष्ट करते. आकृती 8g आणि 8h काढलेल्या स्टेटर प्रवाहाचे प्रतिनिधित्व करतात. FDTC वापरून स्टार्टअप करंट 20 A आहे, तर प्रस्तावित नियंत्रण धोरण 10 A चा स्टार्टअप करंट सुचवते, ज्यामुळे जौल नुकसान कमी होते. आकडे 8i आणि 8j विकसित स्टेटर प्रवाह दर्शवतात. FDTC-आधारित PVPWS 1.2 Wb च्या स्थिर संदर्भ प्रवाहावर कार्य करते, तर प्रस्तावित पद्धतीमध्ये, संदर्भ प्रवाह 1 A आहे, जो फोटोव्होल्टेइक प्रणालीची कार्यक्षमता सुधारण्यात गुंतलेला आहे.
(a)सौररेडिएशन (b) पॉवर एक्स्ट्रॅक्शन (c) ड्युटी सायकल (d) DC बस व्होल्टेज (e) रोटर स्पीड (f) पंपिंग वॉटर (g) FDTC साठी स्टेटर फेज करंट (h) FDTCO साठी स्टेटर फेज करंट (i) FLC वापरून फ्लक्स रिस्पॉन्स (j) FDTCO वापरून फ्लक्स प्रतिसाद (k) FDTC वापरून FDTC (l) FDTCO वापरून Stator flux trajectory.
दसौररेडिएशन 3 सेकंदात 1000 ते 700 W/m2 आणि नंतर 6 सेकंदात 500 W/m2 पर्यंत बदलते (चित्र 8a). आकृती 8b 1000 W/m2, 700 W/m2 आणि 500 ​​W/m2 साठी संबंधित फोटोव्होल्टेइक पॉवर दर्शवते. .आकृती 8c आणि 8d अनुक्रमे ड्यूटी सायकल आणि DC लिंक व्होल्टेज दर्शवितात. आकृती 8e IM च्या विद्युत गतीचे वर्णन करते आणि आम्ही लक्षात घेऊ शकतो की FDTC-आधारित फोटोव्होल्टेइक प्रणालीच्या तुलनेत प्रस्तावित तंत्राचा वेग आणि प्रतिसाद वेळ चांगला आहे. आकृती 8f FDTC आणि FDTCO वापरून मिळवलेल्या विविध विकिरण पातळीसाठी पाणी पंपिंग दर्शविते. FDTC पेक्षा FDTCO सह अधिक पंपिंग साध्य केले जाऊ शकते. आकृती 8g आणि 8h FDTC पद्धत आणि प्रस्तावित नियंत्रण धोरण वापरून सिम्युलेटेड वर्तमान प्रतिसादांचे वर्णन करतात. प्रस्तावित नियंत्रण तंत्र वापरून , वर्तमान मोठेपणा कमी केला जातो, ज्याचा अर्थ कमी तांब्याचे नुकसान होते, त्यामुळे सिस्टम कार्यक्षमता वाढते. म्हणून, उच्च स्टार्ट-अप करंट्समुळे मशीनची कार्यक्षमता कमी होऊ शकते. आकृती 8j निवडण्यासाठी फ्लक्स प्रतिसादाची उत्क्रांती दर्शवते.तोटा कमी केला जाईल याची खात्री करण्यासाठी इष्टतम प्रवाह, म्हणून, प्रस्तावित तंत्र त्याचे कार्यप्रदर्शन स्पष्ट करते. आकृती 8i च्या उलट, प्रवाह स्थिर असतो, जो इष्टतम ऑपरेशन दर्शवत नाही. आकृती 8k आणि 8l स्टेटर फ्लक्स प्रक्षेपणाची उत्क्रांती दर्शविते. आकृती 8l इष्टतम प्रवाह विकासाचे वर्णन करते आणि प्रस्तावित नियंत्रण धोरणाची मुख्य कल्पना स्पष्ट करते.
मध्ये अचानक बदलसौररेडिएशन लागू केले गेले होते, 1000 W/m2 च्या विकिरणाने सुरू होते आणि 1.5 s (चित्र 9a) नंतर अचानक 500 W/m2 पर्यंत कमी होत होते. आकृती 9b फोटोव्होल्टेइक पॅनेलमधून काढलेली फोटोव्होल्टेइक शक्ती दर्शवते, 1000 W/m2 आणि 2005/m शी संबंधित W/m2. आकृती 9c आणि 9d अनुक्रमे ड्यूटी सायकल आणि DC लिंक व्होल्टेज दर्शवितात. आकृती 9e वरून पाहिल्याप्रमाणे, प्रस्तावित पद्धत अधिक चांगला प्रतिसाद वेळ प्रदान करते. आकृती 9f दोन नियंत्रण धोरणांसाठी मिळालेले पाणी पंपिंग दर्शवते. पंपिंग FDTCO सह FDTC पेक्षा जास्त होते, FDTC सह 0.009 m3/s च्या तुलनेत 1000 W/m2 विकिरणांवर 0.01 m3/s पंप करणे;शिवाय, जेव्हा विकिरण 500 W at /m2, FDTCO ने 0.0079 m3/s पंप केले, तर FDTC ने 0.0077 m3/s पंप केले. आकृती 9g आणि 9h. FDTC पद्धत आणि प्रस्तावित नियंत्रण धोरण वापरून सिम्युलेट केलेल्या वर्तमान प्रतिसादाचे वर्णन करते. आम्ही ते लक्षात घेऊ शकतो. प्रस्तावित नियंत्रण रणनीती दर्शविते की अचानक विकिरण बदलांमुळे वर्तमान मोठेपणा कमी होतो, परिणामी तांबेचे नुकसान कमी होते. आकृती 9j हा तोटा कमी केला जाईल याची खात्री करण्यासाठी इष्टतम प्रवाह निवडण्यासाठी फ्लक्स प्रतिसादाची उत्क्रांती दर्शविते, म्हणून, प्रस्तावित तंत्र त्याचे कार्यप्रदर्शन 1Wb च्या फ्लक्ससह आणि 1000 W/m2 च्या विकिरणाने स्पष्ट करते, तर फ्लक्स 0.83Wb आहे आणि विकिरण 500 W/m2 आहे. Fig. 9i च्या उलट, फ्लक्स 1.2 Wb वर स्थिर आहे, जे नाही इष्टतम कार्याचे प्रतिनिधित्व करतात. आकृती 9k आणि 9l स्टेटर फ्लक्स ट्रॅजेक्टोरीची उत्क्रांती दर्शविते. आकृती 9l इष्टतम फ्लक्स विकासाचे वर्णन करते आणि प्रस्तावित नियंत्रण धोरणाची मुख्य कल्पना आणि प्रस्तावित पंपिंग प्रणालीच्या सुधारणेचे स्पष्टीकरण देते.
(a)सौररेडिएशन (b) एक्स्ट्रॅक्ट पॉवर (c) ड्युटी सायकल (d) DC बस व्होल्टेज (e) रोटर स्पीड (f) पाण्याचा प्रवाह (g) FDTC साठी स्टेटर फेज करंट (h) FDTCO साठी स्टेटर फेज करंट (i) वापरून फ्लक्स रिस्पॉन्स FLC (j) FDTCO वापरून फ्लक्स प्रतिसाद (k) FDTC वापरून FDTC (l) FDTCO वापरून Stator flux trajectory.
प्रवाह मूल्य, वर्तमान मोठेपणा आणि पंपिंग या दोन तंत्रज्ञानाचे तुलनात्मक विश्लेषण तक्ता 5 मध्ये दर्शविले आहे, जे दर्शविते की प्रस्तावित तंत्रज्ञानावर आधारित PVWPS वाढीव पंपिंग प्रवाह आणि कमी मोठेपणा प्रवाह आणि तोटा सह उच्च कार्यक्षमता प्रदान करते, ज्यामुळे इष्टतम फ्लक्स निवडीसाठी.
प्रस्तावित नियंत्रण धोरणाची पडताळणी आणि चाचणी करण्यासाठी, STM32F4 बोर्डवर आधारित पीआयएल चाचणी केली जाते. यात जनरेटिंग कोड समाविष्ट आहे जो एम्बेडेड बोर्डवर लोड केला जाईल आणि चालवला जाईल. बोर्डमध्ये 1 MB फ्लॅश, 168 MHz सह 32-बिट मायक्रोकंट्रोलर आहे. घड्याळाची वारंवारता, फ्लोटिंग पॉइंट युनिट, डीएसपी सूचना, 192 KB SRAM. या चाचणी दरम्यान, STM32F4 डिस्कवरी हार्डवेअर बोर्डवर आधारित व्युत्पन्न कोड असलेल्या नियंत्रण प्रणालीमध्ये विकसित पीआयएल ब्लॉक तयार करण्यात आला आणि सिमुलिंक सॉफ्टवेअरमध्ये सादर केला गेला. परवानगी देण्यासाठी पायऱ्या STM32F4 बोर्ड वापरून कॉन्फिगर करायच्या PIL चाचण्या आकृती 10 मध्ये दाखवल्या आहेत.
STM32F4 वापरून सह-सिम्युलेशन PIL चाचणीचा वापर प्रस्तावित तंत्राची पडताळणी करण्यासाठी कमी किमतीच्या तंत्राप्रमाणे केला जाऊ शकतो. या पेपरमध्ये, STMicroelectronics Discovery Board (STM32F4) मध्ये सर्वोत्तम संदर्भ प्रवाह प्रदान करणारे ऑप्टिमाइझ केलेले मॉड्यूल लागू केले आहे.
नंतरचे सिम्युलिंक सह एकाच वेळी कार्यान्वित केले जाते आणि प्रस्तावित PVWPS पद्धतीचा वापर करून सह-सिम्युलेशन दरम्यान माहितीची देवाणघेवाण करते. आकृती 12 STM32F4 मधील ऑप्टिमायझेशन तंत्रज्ञान उपप्रणालीची अंमलबजावणी स्पष्ट करते.
या सह-सिम्युलेशनमध्ये केवळ प्रस्तावित इष्टतम संदर्भ प्रवाह तंत्र दाखवले आहे, कारण ते फोटोव्होल्टेइक वॉटर पंपिंग सिस्टमच्या नियंत्रण वर्तनाचे प्रदर्शन करणारे या कामासाठी मुख्य नियंत्रण चल आहे.