Control de una bomba centrífuga monofásica comercial para irrigación de huertas rurales utilizando energía solar fotovoltaica

Abstract

Se propone en este trabajo, una estrategia de control para bombas centrífugas monofásicas, comandadas por inversores monofásicos PWM alimentados en tensión, desde un banco de baterías, las cuales se cargan por un conjunto de paneles fotovoltaicos. La estrategia consta de un control indirecto de torque a través del control de la corriente del estator, conformando el mismo un lazo interno, y de un lazo externo de control de la velocidad angular del eje. Para evitar el uso de sensores de velocidad, se implementa un estimador de velocidad adaptativo robusto, con base en la medida de la corriente y tensión del estator del motor impulsor. Para el lazo de corriente son propuestos dos controladores: un proporcional-integral (PI) y otro basado en el Principio del Modelo Interno (PMI), específicamente un resonante, a modo de realizar un análisis comparativo de desempeño transitorio y de régimen estacionario; y, en cada caso operando con el lazo de velocidad anteriormente descrito. El desarrollo presentado se valida mediante resultados de simulación, los cuales presentan un muy buen desempeño con un buen rechazo a perturbaciones de torque.

It is proposed in this work, a control strategy for single-phase centrifugal pumps, powered by voltage-fed single-phase PWM inverters,from a battery bank that are charged by a set of photovoltaic solar panels. The strategy consists of direct torque control through the control of the stator current, forming an inner loop, andan external loop to control the angular velocity of the shaft. To Avoid the use of velocity encoders,an adaptive robust speed estimator is implemented, based on the measurement of the motor applied voltage and the coils current.Twocontrollers are proposed for the inner current loop: a classic proportional-integral (PI) anda resonant controller based on the Internal Model Principle (IMP),to carry out a comparative analysis of transient and steady-state performance.Both cases operated with the outer speed control loop described above.The study and design developed inthisworkare validatedby simulation results, which present a very good performance in steady-state and a good torque disturbances rejection.