سیستم پمپاژ آب یک سطحی با منبع هیبریدی فوتوولتائیک- باتری با استفاده از موتور BLDC

پمپاژ آب یکی از کاربرد های مهم انرژی خورشیدی است. سیستم پمپاژ را می توان با توجه به تعداد مراحل تبدیل توان به دو دسته یک سطحی و چند سطحی دسته بندی کرد. در سیستم های پمپاژ خورشیدی چند سطحی همواره یک مبدل DC-DC برای ردیابی نقطه حداکثر توان(MPPT) نیاز است. این تبدیل توان منجر به افزایش هزینه، اندازه، پیچیدگی و کاهش بازده سیستم می شود. در این مقاله یک سیستم پمپاژ یک سطحی متشکل از یک موتور BLDC تغذیه شده با آرایه فوتوولتائیک ارائه شده است که در آن مبدل DC-DC حذف شده است. سیستم یک سطحی با توجه به مزیت های فراوان آن، به سیستم چند سطحی ترجیح داده می شود. همچنین به دلیل اینکه موتور BLDC با توجه به ویژگی های آن برای سیستم خورشیدی بسیار مناسب است، در این مقاله از این موتور استفاده می شود. در این سیستم برای دستیابی به پمپاژ با حجم حداکثر و ثابت بدون توجه به شرایط آب و هوایی، از یک منبع هیبریدی فوتوولتائیک با پشتیبانی باتری استفاده شده است، به این صورت که آرایه PV  منبع تغذیه اصلی است و باتری به عنوان پشتیبان عمل می کند. نحوه عملکرد باتری در این سیستم به این شکل است که، باتری فقط در شرایط نامناسب آب وهوایی یا در طول شب که توان تولیدی آرایه PV برای تغذیه موتور در دسترس نیست، تخلیه می شود. از سوی دیگر زمانی که به پمپاژ آب نیاز نباشد یا میزان توان PV مازاد بر مقدار توان مورد نیاز موتور- پمپ باشد، باتری شارژ می شود. کنترل شارژ و دشارژ باتری به طور خودکار توسط یک مبدل دو جهته باک و بوست کنترل می شود. یک سیستم کنترل ساده برای کنترل آرایه PV به منظور دریافت حداکثر توان و از طریق اینورتر منبع ولتاژ استفاده می شود. همچنین از یک روش ساده و مقرون به صرفه برای  کلیدزنی اینورتر به منظور راه اندازی و کنترل سرعت موتورBLDC استفاده شده است.