استراتيجية تحكم جديدة لمضخات المياه التي تعمل بالطاقة الكهروضوئية والتي تعمل في ظل ظروف جوية متغيرة

استراتيجية تحكم جديدة لمضخات المياه التي تعمل بالطاقة الكهروضوئية والتي تعمل في ظل ظروف جوية متغيرة.

ابتكرت مجموعة بحثية تركية خوارزمية تحكم جديدة لمضخات المياه التي تعمل بالطاقة الكهروضوئية والتي تعمل تحت كثافة إشعاع متغيرة.

تستخدم مضخات المياه التي تعمل بالطاقة الكهروضوئية بشكل أساسي في الري الزراعي ، في المواقع التي يكون فيها نقل الطاقة مكلفا أو غير متوفر.

غالبا ما يستخدمون المحركات الحثية نظرا لعامل الشكل الصغير والمتانة والكفاءة العالية. ومع ذلك ، وفقا للباحثين ، فإن التحكم في المحركات الحثية من أجل إنتاج عزم دوران ثابت يمثل تحديا ، لأنها تنطوي على ديناميكيات غير خطية ومدخلات حمل غير معروفة ، بالإضافة إلى معلمات ميكانيكية وكهربائية متغيرة زمنيا.

وأوضح العلماء أن تقنيتهم الجديدة للتحكم في الطاقة التكيفية (APC) لها هيكل يمكن مضخة المياه من العمل بأداء وكفاءة عالية في كل نقطة تشغيل ، مع قدرة الخوارزمية على تحديد أقصى نقطة طاقة للنظام الكهروضوئي بدقة وسرعة الدوار للمحرك التعريفي في ظل ظروف جوية مختلفة.

“من خلال استخدام مستشعر إشعاع واحد والقضاء على الحاجة إلى مستشعر السرعة ، تصبح الطريقة أكثر فعالية من حيث التكلفة وعملية” ، كما ذكروا. “إن طريقة تعقب نقطة الطاقة القصوى (MPPT) المقترحة بدون مستشعر تتعقب بنجاح نقاط الطاقة القصوى للنظام الكهروضوئي وتنقل بكفاءة الطاقة المتغيرة التي ينتجها النظام الكهروضوئي إلى المضخة.”

من أجل حساب السرعة الحقيقية للمحرك بدون مستشعر السرعة ، تستخدم الطريقة الجديدة أيضا مرشح Extended Kalman-Bucy ، والذي يستخدم عادة لتقدير متجهات الحالة للأجسام في المسار. قال الأكاديميون: “تم اختيار مرشح Extended Kalman-Bucy نظرا لسمعته باعتباره مقدر الحالة والمعلمات الأكثر فعالية ومنهجية في الأدبيات”.

“إن قدرة المرشح على تطبيقه بسهولة على نموذج فضاء حالة النظام المعروف ، وقدرته على تقدير المعلمات ، والأهم من ذلك ، قدرته على تصفية الضوضاء هي أسباب اختيار هذه الخوارزمية.”

من خلال المحاكاة ، اختبرت المجموعة فعالية الخوارزمية على نظام ضخ المياه القائم على مجموعة PV 1.2 kW ومحرك حثي 1.1 kW. ووجدت أن المحرك يتبع بنجاح السرعة المرجعية الناتجة عن APC.

وخلص العلماء إلى أن “الطريقة التكيفية المطورة لا تحسن الكفاءة الكلية لنظام مضخة المياه الكهروضوئية فحسب ، بل تساهم أيضا في استدامة وجدوى تطبيقات الطاقة المتجددة”. “من خلال تقليل الاعتماد على أجهزة الاستشعار وأجهزة التحكم الإضافية ، توفر الطريقة المقترحة حلا فعالا من حيث التكلفة لتسخير الطاقة الشمسية في تطبيقات ضخ المياه.”

قدموا الخوارزمية في ورقة “التحكم في الطاقة التكيفية بدون مستشعر السرعة لمضخة المياه الكهروضوئية باستخدام مرشح كالمان-بوسي الممتد” ، المنشورة في تقارير الطاقة. يأتي الباحثون من جامعة باتمان وجامعة فرات في تركيا.

وبالتطلع إلى الأمام ، اقترحوا إجراء مزيد من الاختبارات على وحدة التحكم الجديدة في نظام مضخة مياه يعمل بالطاقة الكهروضوئية على نطاق واسع ، إلى جانب مزيجها مع تقنيات تخزين الطاقة المختلفة.

المصدر / pv-magazine.com