Dual PV Source Based Dual DC-DC Boost Converter for Pumping Application.
Proposé et dirigé par : Dr. KHADAR Saad
Realized By : Menzou Mohaned and Kobbi Mohammed EL-Amine
Sector: Electrotechnics, Specialty: Electrical Control.
Abstract:
Due to insufficient electricity availability and soaring diesel costs, solar energy-based water pumping systems have emerged as promising alternatives to conventional electricity and diesel-based systems in rural, urban, and remote regions for community water supplies and irrigation.
This work presents an integrated solution for a solar photovoltaic (PV)-fed pumping system utilizing a three-phase Open-End Winding Induction Motor (OEWIM) coupled to a centrifugal water pump.
The utilization of a three-phase induction motor offers a
superior alternative to commercial DC motor-based water pumping systems, aiming
for improved efficiency, reliability, maintenance-free operation, and
cost-effectiveness.
The OEWIM is connected via two-level three-phase inverters
powered by independent DC-DC Boost converters, controlled by a Maximum Power
Point Tracking (MPPT) algorithm to optimize the voltage for harnessing maximum
PV energy.
The dual inverter-fed OEWIM drive is controlled using
Backstepping control with Pulse Width Modulation (PWM) technique, employing a
nonlinear control approach based on Lyapunov function to ensure local stability
of the system.
Simulation results demonstrate favorable performance in both transient and steady states.
Additionally, an economic comparison among different water
pumping methods highlights the cost per cubic meter of water, considering
various influential factors. The findings suggest that the cost may vary based
on location-specific parameters.
While our calculations provide insights into cost levels, the future is expected to witness price reductions in system components and further optimization of PV pumping system elements. The developed system holds great promise for deployment in isolated locations and to provide water access to the poor communities.
Résumé
En raison du manque d'électricité et de la flambée des
coûts du diesel, les systèmes de pompage d'eau basés sur l'énergie solaire se
présentent comme une alternative prometteuse aux systèmes de pompage
conventionnels utilisant l'électricité et le diesel dans les zones rurales,
urbaines et isolées pour l'approvisionnement en eau des communautés et
l'irrigation.
Ce travail présente une solution intégrée pour un système
de pompage alimenté par des panneaux solaires photovoltaïques (PV), utilisant
un moteur à induction à enroulement ouvert triphasé (OEWIM) couplé à une pompe
à eau centrifuge. L'utilisation d'un moteur à induction triphasé offre une
solution supérieure aux systèmes de pompage d'eau commerciaux à moteur DC,
visant à améliorer l'efficacité, la fiabilité, le fonctionnement sans entretien
et le rapport coût-efficacité.
L'OEWIM est connecté via des onduleurs triphasés à deux
niveaux alimentés par des convertisseurs de boost DC-DC indépendants, contrôlés
par un algorithme de suivi du point de puissance maximale (MPPT) pour optimiser
la tension afin d'exploiter au maximum l'énergie solaire PV.
L'entraînement OEWIM alimenté par deux onduleurs est
contrôlé par une technique de commande par Backstepping avec modulation de
largeur d'impulsion (PWM), utilisant une approche de commande non linéaire
basée sur la fonction de Lyapunov pour assurer la stabilité locale du système.
Les résultats des simulations démontrent de bonnes
performances à la fois en régime transitoire et en régime permanent.
De plus, une
comparaison économique entre différentes méthodes de pompage d'eau met en
évidence le coût par mètre cube d'eau, en tenant compte de divers facteurs
influents. Les résultats suggèrent que le coût peut varier en fonction de
paramètres spécifiques à l'emplacement.
Bien que nos calculs fournissent des informations sur les
niveaux de coût, l'avenir devrait connaître une baisse des prix des composants
du système et une optimisation supplémentaire des éléments du système de
pompage PV.
Le système développé présente de grandes perspectives
d'utilisation dans les zones isolées et pour fournir de l'eau aux pauvres
communautés.