I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   10 ,   No .   5 Octo b er   2 0 2 0 ,   p p .   4 5 3 4 ~ 4 5 4 2   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 1 0 i 5 . pp 4 5 3 4 - 4 5 4 2          4534       J o ur na ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m/in d ex . p h p /I JE C E   Standa lo ne photo v o ltaic a rray  f ed i nduction  m o tor  d riv en    w a ter  pu m ping  sy ste m       At a rsia   L o ub na 1 ,   T o ufo uti  R ia d 2 ,   M ez i a ne  S a li m a 3   1 De p a rtme n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Ou m   El   Bo u a g h U n iv e rsity ,   A l g e ria   2, 3 De p a rtm e n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   L a b o ra to ry   o f   El e c tri c a a n d   Re n e w a b le E n e rg ies   L EE R,   S o u k   A h ra s Un iv e rsit y ,   A l g e ria       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   1 6 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   Ma r   4 ,   2 0 2 0   A cc ep ted   Ma r   2 1 ,   2 0 2 0       Du e   to   th e   a b se n c e   o e n e rg y   tran sm issio n   li n e c o n n e c ted   to   th e   w a te r   p u m p in g   sites   in   re m o te  a re a s,   p ro b lem re late d   to   th e   e lec tri c a p o w e r   o u tag e a n d   t h e   e n v iro n m e n tal  d e g ra d a ti o n   c a u se d   b y   f o ss il   f u e l.   F o th is  o n e   o f   th e   m o st  c o n c e iv e d   so lu ti o n is  th e   p h o to v o l taic   wa ter   p u m p in g   tec h n o l o g y   w h ich   h a th e   a d v a n tag e   o b e in g   su sta in a b le  a n d   re sp e c tf u o th e   e n v iro n m e n to   su p p ly   w a ter  to   ru ra a re a s.   T o   e n su re   th e   n e e d   o f   w a te r,   e sp e c iall y   f o d o m e stic  u se   a n d   sm a l c o m m u n it ies ,   in   th is  a rti c le   th e   p h o to v o lt a ic  e n e rg y   s y ste m   f o r   a u to n o m o u w a ter  p u m p in g   u sin g     th e   in d u c ti o n   m o to w a p re se n ted ,   p a rti c u larly   a d a p ted   t o   t h e   iso late d   re g io n s.  P u m p in g   s y ste m   c o n sists   o f   f o u p h o t o v o lt a ic  ( P V p a n e ls,  b o o st   c o n v e rter,  in v e rter,  in d u c ti o n   m o to r,   c e n tri f u g a p u m p   a n d   a   st o ra g e   tan k .   In   th is  st u d y ,   th e   o u tp u p o w e o f   a   P V   so lar  c e ll   is  f u ll y   u se d   b y   p ro p o si n g   th e   P & a lg o rit h m ,   w h e re   it   is  u se d   t o   f o ll o w   a   m a x i m u m   p o w e p o in trac k in g   (M P P T tec h n iq u e .   T h e   re c o m m e n d e d   s y ste m   is  d e sig n e d ,   m o d e led   a n d   sim u late d   o n   t h e   M A TL AB  S im u l in k   p latf o rm .   T h e   e fficie n c y   o f   th e   p r o p o se d   a lg o rit h m   is o b se rv e d   w it h   v a riab le so lar su n sh i n e .   K ey w o r d s :   B atter y   s to r ag e   B o o s t c o n v er ter   I n d u ctio n   m o to r   MP PT   P O   So lar   p h o to v o ltaic  ar r ay   Vo ltag s o u r ce   i n v er ter   W ater   p u m p     Co p y rig h ©   2 0 2 0   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   R iad   T o u f o u ti,    Dep ar t m en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,     So u k   Ah r as U n i v er s it y ,   An n ab R o ad ,   4 1 0 0 0 1   So u k   Ah r as  A l g er ia.   E m ail:  r iad . to u f o u ti @ u n iv - s o u k a h r as.d z       1.   I NT RO D UCT I O N   T h I n   th n ea r   f u t u r th w o r ld   en er g y   cr i s is   i s   ex p ec ted ,   d u to   th g r o w i n g   d e m a n d   f o r   elec tr icit y   an d   th ex h au s tio n   o f   co n v e n tio n al  s o u r ce s ,   th e s m ai n   ca u s e s   ar d u to   th b o o m   in   in d u s tr ies  an d     th p o p u latio n   ex p lo s io n   [ 1 2 ] I n   ad d itio n ,   th co n s eq u e n ce s   o f   t h ese  f o s s il  f u els  ar e   q u ite  o b v io u s   i n     th f o r m   o f   en v ir o n m en ta p o llu tio n   w h ic h   d is ti n g u i s h e s   it  f r o m   ab r u p cli m a te  ch an g a n d   g lo b al  w ar m i n g .   T h ex tr e m s o lu tio n   f o r   th es p r o b lem s   is   th r is i n   ad v a n tag o f   r en e w ab le  e n er g y   p r o d u ctio n s ,   So - ca l led   u n co n v e n tio n al  e n er g y ,   w o r ld w id e.   Fo r   th i s ,   r esear c h er s   h av o r ien ted   th e ir   r esear ch   to w ar d s   h ea lt h y   a n d   s u s tai n ab le  r en e w ab le  e n er g i es  f o r   t h f u t u r e,   s u ch   as  s o lar ,   w i n d ,   g eo th er m al,   etc   [ 2 - 4 ] I n   t h is   co n te x t   s ev er al  r esear ch   w o r k s   h a v b ee n   s tar ted   in   d if f er en r esea r ch   lab o r ato r ie s   to   ex p lo it  th ese  r eso u r ce s .   I n   [ 5 ]   th au th o r s   h av u s ed   t h s c alar   co m m a n d   to   co n tr o d u al - p o w er   as y n ch r o n o u s   g en e r ato r   ( GA D A ) ,   f o r   is o lated   r eg io n s   u s i n g   w i n d   en er g y ,   s i m u lat io n   an d   ex p er i m en tal  r esu lt s   in   t h f ac o f   v ar iatio n s   in   w i n d   s p ee d   h av s h o w n   t h at  t h a p p licatio n   o f   G A D A   g i v es  g o o d   p e r f o r m a n ce .   I n   [ 6 ]   th au th o r s   p r ese n ted   an   ex p er i m e n tal  s t u d y   o n   v ec to r   co n tr o l.  I is   ef f icien f o r   o p tim izi n g   t h en er g y   p r o d u ctio n   o f   w i n d   tu r b in e   co n v er s io n   ch ai n   b ased   o n   th h ex ap h a s as y n c h r o n o u s   g e n er ato r .   In   th ar ticle  [ 7 ]   p u m p i n g   s y s te m   i s   p r esen ted   u s i n g   w i n d   en er g y   ( W E C S),   an   SP ar r ay   a n d   b atter y .   Kn o w i n g   th at   w ater   i s   v it al  av ailab il it y   an d   to   r ed u ce   m o n s o o n   d ep en d en ce   i n   r u r al  ar ea s .   T h p u m p in g   o f   w ater   h a s   b e co m e   n ec e s s ar y   n ee d   i n   e v e r y d a y   li f [ 8 9 ] p u m p in g   w a ter   u s i n g   t h e   s o lar   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       S ta n d a l o n p h o to v o lta ic  a r r a y   fed   in d u ctio n   mo to r   d r iven   w a ter p u mp in g   s ystem   ( A ta r s ia   Lo u b n a )   4535   s y s te m   ca n   g i v s u b s ta n tial  r esu lt s   a n d   s atis f y   t h d e m a n d s   o f   ir r ig atio n   i n   ag r ic u lt u r e ,   u s f o r   d o m e s tic   p u r p o s es,  to   li v esto c k   a n d   f o r   in d u s tr ial  u s e.   T h u s e   o f   s o lar   en er g y   is   an   i n ter est in g   ap p licatio n   f o r   s tan d alo n e   p o w er   g en er atio n   s y s te m   [ 8 10 11 ] .   E f f o r ts   ar u n d er w a y   to   e x p lo it   s o lar   en er g y   f or   p u m p i n g   [ 8 12 13 ] .   I n   [ 14 ] th a u t h o r s   p r ese n ted   a n   in - d ep th   s t u d y   o f   a   p u m p in g   s y s te m   p o w er ed   b y   th P s o lar   s y s te m ,   b y   d e v el o p in g   th M A T L A B   S i m u li n k   m o d el  o f   th co m p lete  s y s te m   .   I n   [ 15 ]   th a u t h o r s   tr ea t   p u m p in g   s y s te m   d r i v en   b y   b r u s h les s   D C   m o to r   ( B L D C )   p o w er ed   b y   th P s o lar   s y s te m   an d   a n   ac cu m u lato r .   U s i n g   t h SP V   b att er y - b ased   h y b r id   g e n er atio n   a s   a n   e n er g y   s o u r ce .   Si m u latio n   s t u d y   w a s   d o n b y   d ev elo p in g   t h Ma tlab   / Si m u lin k   m o d el  o f   t h co m p lete  s y s te m .   I n   o u r   ar ticle  w ar in ter ested   in   p h o to v o ltaic  s o lar   e n er g y   ( P VP )   w h ich   ta k es  t h lead   o f   u n co n v e n tio n al  en er g y   s o u r ce s   [ 2 8 ] B ec au s it  h as  m a n y   ad v an tag e s ,   s i m p le  a n d   co n s is te n i n s talla tio n ,   av ailab ilit y ,   lo w   p r o tectio n ,   n o   en er g y   a n d   tr a n s p o r co s t s ,   r o b u s tn es s ,   u n atten d ed   p r o ce d u r e   [ 4 16 ] .   I n   t h is   co n tex s ev er al  r esear c h   p r o jects  h a v b ee n   s tar ted ,   in   [ 17 ]   th e   au t h o r s   h a v ex p lo ite d   th p h o to v o ltaic   g en er ato r   at  th e   MP P T   b y   m e an s   o f   D C /D C   b o o s co n v er t er Am o n g   th m a n y   MP P T   al g o r ith m s ,   t h P & O   MP PT   tech n iq u e   is   th e   m o s u s ed   b ec a u s o f   i ts   g o o d   co m p eten c y   to   v ar iatio n s   i n   s u n li g h t   as   ev id en ce d   b y   th s i m u lat io n   r esu l ts   u n d er   Ma tlab   / Si m u li n k   i n   t h ar ticle.   T h s ec o n d   p ar t   o f   o u r   w o r k   p r esen ts   t h m o d eli n g   o f   th d if f er e n ele m en ts   o f   t h s o la r   p u m p in g   s y s te m   s u ch   as  t h p h o to v o lta ic  p an el ,   b o o s co n v er ter ,   in d u ctio n   m o to r   an d   t h ce n tr i f u g al  p u m p .   T h th ir d   s ec tio n   p r esen ts   t h p h o to v o l taic  g e n er ato r   i n   o p er at io n   at  th p o in t   o f   m a x i m u m   p o wer   ( MPPT ) ,   h en ce     th ar ch itect u r o f   th p r o p o s ed   MPPT ,   as  w ell  as  t h b asi m o d eli n g   n ec es s ar y   to   th u n d er s tan d i n g   o f   its   p r in cip le  o f   o p er atio n .   T h r e s u lt s   ar tr ea te d   in   th M A T L A B / Si m u li n k   en v ir o n m en f o r   th s o lar   p u m p in g   s y s te m   i n   o r d er   to   s tu d y   th p er f o r m a n ce s   in   s tead y   an d   d y n a m ic  r e g i m ar r ep o r ted   in   s ec tio n s   4 .     T h co n clu s io n s   an d   co n cl u d i n g   r e m ar k s   ar r ep o r ted   in   s ec tio n   5 .       2.   S T RUC T UR E   O F   SYS T E M   2 . 1 .     Co nfig ura t io n o f   t he  pro po s ed  s y s t e m   I n   th f o llo w i n g   F ig u r e   1   p r esen t h s o lar   p u m p i n g   s y s te m   s tu d ied   i n   th i s   ar ticle,   w h ich   c o n s is ts   o f   th p h o to v o ltaic  g en er ato r   P V G,   p o w er   co n v er ter s   ( B o o s c o n v er ter   a n d   DC - AC   co n v er te r ) ,   in d u ctio n   m o to r   an d   ce n tr if u g al  p u m p   [ 18 ] .   Th is   p ar in cl u d es  th m o d elin g   o f   th d i f f er e n ele m en t s   o f   th s o lar   p u m p i n g   s y s te m   s u c h   as t h p h o to v o ltai p an el    P V ,   th in d u ctio n   m o t o r   an d   th ce n tr i f u g al  p u m p .           Fig u r 1 .   S y n o p tic  s tr u ct u r e   o f   p h o to v o ltaic  w a ter   p u m p i n g       2 . 2 .     M o delin g   o f   ph o t o v o lt a ic  g e nera t o r   T h e   p h o t o v o l t ai c   g en e r at o r   is   u s e d   t o   p r o d u c e   e le c t r ic i ty   f r o m   s u n l ig h t ,   th e   g en e r a ti o n   o f   th e   en e r g y   s u p p li e d   t o   th e   b o o s t   c o n v e r t e r ,   w h i ch   h e l p s   t o   o p e r a t e   th e   P V   a r r ay   t o   th e   M PP T .   T h i s   c o n v e r t e r   th en   s u p p li e s   e n e r g y   t o   th e   i n d u ct i o n   m o t o r   w h ic h   i s   c o u p le d   t o   th e   w at e r   p u m p   [ 19 20 ] .   T h e   m o d e l in g   o f   th e   p h o t o v o l t ai Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 2 0     4 5 3 4   -   4542   4536   d e v i c e   c an   b e   g iv en   b y   th e   e q u iv a le n t   c i r cu it   i l lu s t r a te d   i n   F ig u r e   2 .   w h i ch   c o n s is ts   o f   a   cu r r en t   s o u r ce   c o n n e c t e d   in   p a r a ll e l   w i th   d i o d e   a c c o r d i n g   w it h   s h u n t   in c lu d e s   a   p a r al l e r e s i s t o r   ( R s h )   ex p r e s s in g   l e ak ag c u r r en t ,   an d   s e r i es   r e s i s t o r   n o ted   b y   ( R s h )   a n d   ( R s e )   d e s c r i b in g   an   in t e r n al   r e s i s t an c e   [ 18 20 ] .           Fig u r 2 P h o to v o ltaic  ar r ay   ci r cu it       T h e   p h o t o v o l ta i c   m o d u l h a s   n o n - l in e a r   c h a r a c t e r i s ti cs   ( V& I )   a n d   d e p en d s   o n   th e   s o l a r   r ad i a t i o n   an d   t h e   t em p e r a tu r e   o f   th e   c el ls   [ 21 ] .   E q u a t i o n   ( 1 )   p r e s en t   th e   r e l ati o n s h i p   o f   t h e   o u t p u t   v o l t ag e - cu r r en t   [ 18 21 ] :     sh sh S se pv sh S pv s se pv sh S pv 0 sh ph sh pv R N N R I N N V a K Tn R I N N V q e x p I N I N I       ( 1 )     w h er e,   th r ev er s s at u r atio n   c u r r en t o f   t h ce lls   d ep en d s   to   t h te m p er at u r ( T )   as f o llo w s :     T 1 K qE K qE e x p T T I I a G a G 3 r or 0                ( 2 )     I a d d it i o n ,   s o l a r   r a d ia t i o n   ( G )   a n d   c e ll   t em p e r atu r e   ( T )   h av a   d i r e ct   r e la t i o n s h i p   o n   th e   p h o t o c u r r en I p h   a s   f o ll o w s :     r i s c r ph G G 298 T K I I                 ( 3 )     w h er e:   I ph   an d   I d   :   ar r esp ec tiv el y   t h p h o to cu r r en t a n d   t h j u n ctio n   d io d cu r r en t.   I 0   :   is   t h r ev er s e   s at u r atio n   c u r r en t, V t =N s k t /q is   th e   th er m al   v o ltag e   o f   t h ar r a y   w it h   N s   ce ll s   co n n ec ted   in   s er ies.   A   :   is   t h d io d id ea lit y   co n s ta n t, k:   is   t h B o ltz m an n s   co n s tan t,  T[ K ] T em p er atu r o f   t h p - j u n ctio n .     [ J/K ]   :   B o ltzm a n n   co n s ta n t, q [ C ] :   E le ctr o n   ch ar g e .     2 . 3   B o o s t   c o nv er t er   T o   im p r o v t h p er f o r m a n ce   o f   t h p h o to v o ltaic  s y s te m .   p o w e r   co n v er ter   is   in s er te d   b et w ee n   th p h o to v o lta ic  g e n er ato r   an d   th lo ad   [ 20 ] ,   th is   g e n er at o r   is   s u p p lied   b y   t h D C - D C   v o l ta g co n v er ter   " B o o s t",   s ee   Fig u r e   3 ,   w h er t h o u tp u v o lta g o f   th e   P VG  is   en s u r ed   f r o m   t h al g o r ith m s   m a x i m u m   p o w er   p o in t tr ac k er   MP PT   w h ic h   d ep en d s   o n   cli m atic  co n d itio n s   [ 18 20 ] .   T h f o llo w i n g   r elat io n   p r esen t s   th o u tp u t v o lta g ( Vd c) :     pv dc V 1 1 V                 ( 4 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       S ta n d a l o n p h o to v o lta ic  a r r a y   fed   in d u ctio n   mo to r   d r iven   w a ter p u mp in g   s ystem   ( A ta r s ia   Lo u b n a )   4537   A l s o :     pv dc I 1 I                 ( 5 )           Fig u r 3 Diag r a m   o f   th b o o s t c o n v er ter       2 . 4 .     I nd uct io m o t o rs  m o le   T h r ee - p h ase  in d u ctio n   m o to r s   w er ch o s e n   f o r   o u r   s t u d y   b ec au s o f   t h eir   b r o ad   ad v an tag es,  s u c h   as   r o b u s co n s tr u ctio n ,   g o o d   s p ee d   r eg u lat io n   a n d   h ig h   p o w er   f ac to r   [ 22 ] .   T h m o d el  o f   t h I in   a   co o r d in ate   s y s te m   ( d , q )   co n n ec ted   to   th r o tatin g   f ield     s y n c h r o n o u s   at  t h s p ee d   is   g i v e n   as  f o llo w   [ 23 24 ] :     u x g x f x ). ( ) (                       ( 6 )     W ith :   T rq rd sq sd I I x ] [ T sq sd u u u ] [     ) ( 1 ) ( 1 1 ) ( f L T J sd I rq sq I rd r JL M p rq r T rd p sq I r T M rq p rd r T sd I r T M rq r T K rd K p sq I rq K p rd r T K sd I x f T S S T L L g g g 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 2 1    ( 7 )     W ith   r o to r   an d   s tato r   ti m es c o n s ta n t a r e:     r r r R L T s s s R L T   T h co ef f icie n t o f   d is p er s io n   i s s r L L M 2 1 an d   . 1 ; 1 1 1 M K T T r s       T h en   th e   ex p r es s io n   o f   t h ele ctr o m a g n etic  co u p le  w ill b as   f o llo w s   [ 7 ] :     ) ( rd rq sq rd r em I I L PM T                   ( 8 )     r L em r f T T dt d J                       ( 9 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 2 0     4 5 3 4   -   4542   4538   2 . 5   Cent rif ig ua l p u m p   T h im p o r tan p ar o f   p h o to v o ltaic  w a ter   p u m p i n g   s y s te m s   i s   th h y d r au l ic  p u m p   [ 21 ] .   an d   th m o s t   co m m o n l y   u s ed   t y p o f   p u m p in g   tec h n o lo g y   i s   th ce n tr i f u g al  p u m p ,   b ec au s it  s i m p l w o r k ed ,   f le x ib le   m o d u lar 1 ,   r elativ el y   h i g h   ef f ic ien c y   a n d   ca p ab le  o f   p u m p i n g   h ig h   v o l u m o f   w ater   [ 18 20 ] .     2 2 1 0 p u m p Q k Q k k H               ( 1 0 )     W h er e   k0 ,   k1 ,   k 2   : a r th co n s ta n t o f   t h p u m p ,     H[ m ]   an d   [ L / s ]   :   ar r esp ec tiv el y ,   t h h ea d   an d   th f lo w   r ate  o f   t h p u m p   [ 25 26 ] .   T h e   c en t r if u g a p u m p   i s   m e ch an i c al ly   c o u p l e d   t o   th in d u c t i o n   m o t o r ,   w h e r e   i t   p r es en ts   th m e ch an ic a l o a d   o f   th is   I M   m o t o r   [ 21 ] T h m e ch an ic a l   e q u a ti o n   o f   th e   s y s t em   i s   g i v e n   b y   th e   f o ll o w in g   ex p r e s s i o n   [ 22 ] :     p u m p em T - T dt d J                 ( 1 1 )     Usi n g   t h to r q u e - s p ee d   r elatio n s h ip ,   th ce n tr if u g al  p u m p   ca n   b p r esen ted   as f o llo w s :     2 T2 T1 T0 p u m p k k k T               ( 1 2 )     w h er e,   k T0 k T1 k T2   th e m p ir ic al  co n s ta n ts   o f   t h p u m p   th a t c an   b o b tain ed   f r o m   th m ea s u r e m e n ts       3.   O P T I M I Z AT I O O F   T H E   P H O T O VO L T A I WA T E P UM P I NG   SYST E M   T h m o d el  o f   P s y s te m   P & co n tr o o f   DC - D C   b o o s co n v er ter   is   s h o w n   i n   F ig u r 4 .   T h lev el  o f   in s u latio n   an d   th o p er atin g   te m p er atu r h a v s tr o n g   r ela tio n s h ip   an d   d ep en d   o n   th m ax i m u m   p o w er   t h at   ca n   b s u p p lied   b y   P p an el.   T h er ef o r e,   th MPP   m u s b f o llo w ed   all  t h ti m e.   B ec a u s t h is   m et h o d   h as   th ad v a n tag o f   b ei n g   r o b u s t   an d   r elativ el y   s i m p le  to   d esi g n   w h er it  d o es  n o r eq u ir k n o w i n g   th e x ac t   m o d el  [ 18 ] .   T h P & tech n iq u is   o n o f   th e   s i m p lest   a n d   m o s p o p u lar   tec h n iq u es  o f   M P PT.   I r eq u ir es  f e m at h e m a tical  ca lc u latio n s   th a m a k th i m p le m en ta tio n   o f   th is   al g o r ith m   q u ite  s i m p le  [ 21 ] .   T h p ar am o u n t   id ea   o f   th is   m et h o d   is   to   p u s h   th s y s te m   to   o p er ate  in   th d ir ec tio n   w h er th o u tp u p o w er   s u p p lied   f r o m   th P s y s te m   b o o s t u p   [ 22 ] .           Fig u r 4 .   P s y s te m   P & co n tr o l o f   DC - DC   b o o s t c o n v er ter       C o n s eq u en tl y ,   t h p er tu r b atio n   an d   o b s e r v atio n   m e th o d   ( P& O)   in cr e m en ts /d ec r ea s es  p e r io d ically ,   d u to   t h co m p ar i s o n   o f   t h e   p an el  v o lta g ( P o u tp u p o w er )   a n d   t h at  o f   t h p r ev io u s   c y cle   [ 27 ] .   I n   th i s   d is tu r b an ce   lead s   to   an   in c r ea s e/ d ec r e ase  in   t h p o w er   o f   t h e   m o d u le,   t h is   d is t u r b an ce   o cc u r s   in   th s a m e/o p p o s ite  d ir ec tio n .   Var iatio n s   i n   v o ltag e   an d   o u t p u p o w er   b ef o r an d   a f ter   t h ch an g es   ar th e n   o b s er v ed   an d   co m p ar ed   to   b th b en c h m ar k   f o r   in cr ea s in g   o r   d ec r ea s in g   t h lo ad   in   t h n ex t   s tep .   Fo r   b etter   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       S ta n d a l o n p h o to v o lta ic  a r r a y   fed   in d u ctio n   mo to r   d r iven   w a ter p u mp in g   s ystem   ( A ta r s ia   Lo u b n a )   4539   clar if icatio n   th f o llo w i n g   d iag r a m   clea r l y   s h o w s   w h at  c o r r esp o n d s   to   th alg o r ith m   i m p le m en ted   [ 20 ] ,   s ee   Fig u r 5 .       Fig u r 5 .   Flo w c h ar t o f   P MP PT   alg o r ith m       4.   SI M UL AT I O R E S UL T S   T h p r o p o s ed   P w a ter   p u m p in g   s y s te m   i s   ill u s tr ated   in   Ma tla b   b y   t h f o llo w i n g   Fig u r 6 .     T h p r o p o s ed   p u m p in g   s y s te m   i s   m o d eled   a n d   s i m u l ated   u n d er   M A T L A B / Si m u l in k   u n d er   v ar io u s   co n d itio n s ,   i n   s tar t - u p ,   i n   s tea d y   s tate  an d   f o r   o th er   d y n a m ic s .         Me asu r e   C alcu late      Me asu r     Is   Is     C alcu late          Yes   Yes   No       No   Yes   No   Is     L PV   L PV       IM   P u m p   T an k   I PV   V PV   M P P T   P & O   I PV   d   V PV       PV   G e n e r a t o r       P W M   I n v e r t e r   D   V B us   C o u t   C PV   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 2 0     4 5 3 4   -   4542   4540     Fig u r 6 .   T h s i m u la tio n   b lo o f   s y s te m   Fig u r es  7   a n d   8   r esp ec tiv el y   s h o w   t h v ar iatio n s   i n   i n s o lat io n   an d   t h D C   v o ltag at   th e   o u tp u o f   th p h o to v o ltaic  p an e l .   T h m an o m etr ic  h eig h i s   w ell  m ain tai n ed   f o r   th v ar iatio n   o f   th te m p er at u r th at   th at  o b tain ed   f o r   a   v ar iatio n   o f   th s u n s h i n s ee   F ig u r 9 .   Fro m   Fi g u r 1 0 ,   w n o tice  t h at   th p u m p   h a s   n o t   d eb ited   f r o m   t h w ater   a f ter   r ea ch in g   a   ce r tain   s p ee d   v a lu e   o f   t h M AS.   Fi g u r 1 1 ,   s h o w s   g o o d   r o to r   s p ee d   r esp o n s es  i n   s tead y   s ta te  an d   i s   n o a f f ec ted   b y   t h ch a n g es  o f   in s o latio n .   F ig u r 1 2   s h o w s   g o o d   r esp o n s es  o f   elec tr o m ag n etic   an d   p u m p   to r q u es  i n   s tead y   s tate.   We   ca n   o b s er v th a t h to r q u r ea c h e s   it s   r ef er e n ce   w i th   v er y   f ast d y n a m ic.   Fi g u r 1 3   s h o w s   t h p h ase  s tato r   cu r r en t.  Fig u r 1 4   p r esen t th v o lta g o f   in v er t er .             Fig u r 7 .   Var iatio n   o f   th i n s o latio n         Fig u r 8 .   Ou tp u t D C   v o lta g o f   P v   p an el         Fig u r 9 .   T o tal  h ea d   m o n o m er ic         Fig u r 10 .   Flo w   r ate           0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 400 500 600 700 800 900 1000 T i m e   [ s ] G   [ W / m 2 ] 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 T i m e [ s ] V o l t a g e   V b o o s t   [ V ] 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 0 5 10 15 20 25 30 35 40 T i m e   [ s ] H e a d   [ m ] 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 T i m e   [ s ] F l o w   [ m 3 / s ] 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 0 50 100 150 200 250 300 T i m e   [ s ] S p e e d   [ R a d / s ] 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 - 2 0 - 1 0 0 10 20 30 40 T i m e   [ s ] T o r q u e   [ N . m ]     Te Tr Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       S ta n d a l o n p h o to v o lta ic  a r r a y   fed   in d u ctio n   mo to r   d r iven   w a ter p u mp in g   s ystem   ( A ta r s ia   Lo u b n a )   4541   Fig u r 11 .   R o to r   s p ee d      Fig u r 12 .   E lectr o m a g n et ic  an d   p u m p   to r q u es         Fig u r 13 .   P h ase  s tato r   cu r r en t     Fig u r 14 .   Vo ltag o f   in v er ter   ( zo o m )       5.   CO NCLU SI O N   I n   t h is   w o r k ,   w e   h av e   p r esen ted   t h m o d elin g   o f   a   w ate r   p u m p i n g   s y s te m b ased   o n   r en e w ab le   en er g y   in   o u r   ca s t h p h o to v o ltaic  s o lar   en er g y   ( P VP ) .   a   s tan d - alo n p h o to v o ltaic  p o w e r ed   w ater   p u m p in g   s y s te m   u s i n g   i n d u ctio n   m o to r   d r iv e,   esp ec iall y   s u i ted   f o r   u s ag i n   r u r al  o r   r e m o te   ar ea s .   F r o m   t h s i m u lat io n   r esu lt s   o b tain ed   w n o te  th at  t h in te g r atio n   o f   th MP P T ,   a llo w ed   u s   to   o p er ate  o u r   p u m p in g   s y s te m   e v e n   i n   th p r esen ce   o f   f lu c tu at io n s   i n   m etr o lo g ica co n d itio n s ,   b ec au s t h p h o to v o ltaic  g e n er ato r   o p e r ates  at  its   m ax i m u m   p o w er   b ec au s th e   MP PT   alg o r ith m   p er f o r m s   it s   r o le  co r r ec tly   f o r   t h s ea r c h   o f   th m a x i m u m   p o in o f   t h p o w er ,   w h er th p o in o f   m ax i m u m   p o w er   m o v es  to   r ea ch   t h n e m a x i m u m   p o in t   co r r esp o n d in g   to   th i s   n e w   i n s o latio n   o r   te m p er atu r e.       RE F E R E NC E S   [1 ]   R.   Ku m a r   a n d   B.   S in g h ,   " S in g le  sta g e   so lar  P V   f e d   b ru sh les DC  m o to d riv e n   w a ter   p u m p , "   I EE J o u rn a o f   Eme rg in g   a n d   S e lec ted   T o p ics   in   Po we r E lec tro n ics ,   v o l .   5 ,   p p .   1 3 7 7 - 1 3 8 5 ,   2 0 1 7 .   [2 ]   B.   S in g h   a n d   S .   S h u k la,  " In d u c ti o n   m o to d riv e   f o P V   w a te p u m p in g   w it h   re d u c e d   se n so rs,"   IET   Po we El e c tro n ics ,   v o l.   1 1 ,   p p .   1 9 0 3 - 1 9 1 3 ,   2 0 1 8 .   [3 ]   G .   D a d h ich   a n d   V .   S h riv a sta v a ,   " Eco n o m ic  c o m p a riso n   o f   so lar  P V   a n d   d ies e w a ter   p u m p in g   s y ste m , "   in   2 0 1 7   In ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   I n fo r ma ti o n ,   C o mm u n ic a ti o n ,   I n stru m e n ta ti o n   a n d   C o n tr o ( ICICIC) ,   p p .   1 - 6 ,   2 0 1 7 .   [4 ]   A .   V a rsh n e y   a n d   B.   S in g h ,   " Dire c to rq u e   c o n tr o ll e d   sy n c h ro n o u re lu c tan c e   m o to d riv e   f o P V   a rra y   fe d   wa ter  pu m p in g , "   in   2 0 1 8   I EE M En g i n e e r In fi n it e   C o n fer e n c e   ( e T e c h Nx T ) ,   p p .   1 - 6 ,   2 0 1 8 .   [5 ]   S .   Drid ,   M . - S .   Na it - S a i d ,   a n d   A .   M a k o u f ,   " Re g u lar  p a p e Do u b l y   F e d   In d u c ti o n   G e n e ra to M o d e li n g   a n d   S c a lar   Co n tr o ll e d   f o S u p p ly in g   a n   Iso la ted   S it e , "   J .   El e c trica l   S y ste ms ,   v o l.   2 ,   p p .   1 0 3 - 1 1 5 ,   2 0 0 6 .   [6 ]   A .   P a n tea ,   A .   S iv e rt,   A .   Ya z id i,   F .   Be ti n ,   S .   Ca rriere ,   a n d   G . - A .   Ca p o li n o ,   " Eff icie n f ield   o rien te d   c o n tro l   w it h   p o w e lo ss e o p ti m isa ti o n   o f   a   six - p h a se   in d u c ti o n   g e n e ra to f o w in d   tu r b in e s,"   i n   IECON  2 0 1 6 - 4 2 n d   An n u a l   Co n fer e n c e   o th e   IEE In d u stri a El e c tro n ics   S o c iety ,   p p .   1 9 1 2 - 1 9 1 7 ,   2 0 1 6 .   [7 ]   A .   Ku m a r,   E.   Ko c h h a r,   a n d   K.  Up a m a n y u ,   " P h o to v o l taic   a n d   w in d   e n e rg y   h y b rid   so u rc e d   v o lt a g e   b a se d   in d irec t   v e c to c o n tro ll e d   d riv e   f o Wat e P u m p in g   S y st e m , "   in   2 0 1 5   IEE In ter n a t io n a Co n fer e n c e   o n   El e c trica l ,   Co mp u ter   a n d   Co mm u n ica ti o n   T e c h n o l o g ies   ( ICECCT ) ,   p p .   1 - 5 ,   2 0 1 5 .   [8 ]   U.  S h a rm a ,   B.   S in g h ,   a n d   S .   K u m a r,   " In telli g e n g rid   in terf a c e d   so lar  w a ter  p u m p in g   s y ste m , "   IET   Ren e wa b le   Po we r Ge n e ra ti o n ,   v o l .   1 1 ,   p p .   6 1 4 - 6 2 4 ,   2 0 1 6 .   [9 ]   M .   C.   M o ra n i,   A .   Ca rra v e tt a ,   G .   De G iu d ice ,   A .   M c Na b o la,  a n d   O.  F e c a ro tt a ,   " c o m p a riso n   o f   e n e rg y   re c o v e r y   b y   P A Ts  a g a in st d irec v a riab le s p e e d   p u m p in g   in   w a ter d istri b u ti o n   n e tw o rk s,"   Fl u id s,  v o l.   3 ,   n o .   2 ,   p p .   4 1 ,   2 0 1 8 .   [1 0 ]   R.   Ku m a a n d   B.   S in g h ,   " BL DC  m o to r - d riv e n   so lar  P a rr a y - f e d   wa ter  p u m p in g   sy st e m   e m p lo y in g   z e ta   c o n v e rter,"   IEE T ra n sa c ti o n o n   In d u stry   Ap p li c a t io n s,  v o l.   5 2 ,   p p .   2 3 1 5 - 2 3 2 2 ,   2 0 1 6 .   [1 1 ]   R.   Ku m a ri  a n d   R.   Da h iy a ,   " S p e e d   c o n tr o o f   so lar  wa ter  p u m p in g   w it h   in d irec v e c to c o n tro tec h n iq u e , "   in   2 0 1 8   2 n d   In ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   In v e n ti v e   S y ste ms   a n d   Co n tro ( ICIS C) ,   p p .   1 4 0 1 - 1 4 0 6 ,   2 0 1 8 .   [1 2 ]   S .   Ja in ,   R.   Ka ra m p u ri,   a n d   V .   S o m a se k h a r,   " A n   in teg ra ted   c o n tro a lg o rit h m   f o a   sin g le - sta g e   P p u m p in g   sy ste m   u si n g   a n   o p e n - e n d   w in d i n g   in d u c ti o n   m o to r , "   IEE T ra n s a c ti o n s   o n   In d u stri a El e c tro n ics ,   v o l.   6 3 ,   p p .   9 5 6 - 9 6 5 ,   2 0 1 5 .   [1 3 ]   M .   Ko lh e ,   J.  Jo sh i,   a n d   D.  Ko th a ri,   " P e rf o rm a n c e   a n a l y sis  o f   a   d irec tl y   c o u p led   p h o to v o lt a ic  w a t e r - p u m p in g   s y ste m , "   IEE T ra n s a c ti o n s o n   E n e rg y   Co n v e rs io n ,   v o l .   1 9 ,   p p .   6 1 3 - 6 1 8 ,   2 0 0 4 .   [1 4 ]   B.   Ku m a r,   Y.  K.  Ch a u h a n ,   a n d   V .   S h riv a sta v a ,   " P e rf o r m a n c e   a n a l y sis  o f   a   w a ter   p u m p in g   s y st e m   su p p li e d   b y   a   p h o t o v o lt a ic  g e n e ra to w it h   d iff e r e n m a x i m u m   p o we p o in tr a c k in g   tec h n iq u e s,"   S o n g k la n a k a rin   J o u rn a o f   S c ien c e   &   T e c h n o lo g y ,   v o l.   3 6 ,   n o .   1 p p .   1 0 7 - 1 1 3 ,   2 0 1 4 .   0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 - 3 0 - 2 0 - 1 0 0 10 20 30 T i m e   [ s ] C u r r e n t   I s d   [ A ] 1 . 5 1 . 5 5 1 . 6 - 1 0 0 10 0 . 5 0 . 5 5 0 . 6 0 . 6 5 0 . 7 0 . 7 5 0 . 8 - 5 0 0 - 4 0 0 - 3 0 0 - 2 0 0 - 1 0 0 0 100 200 300 400 500 T i m e   [ s ] V a   [ V ] Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   5 Octo b e r   2 0 2 0     4 5 3 4   -   4542   4542   [1 5 ]   R.   Ku m a a n d   B.   S in g h ,   " S o lar  P V - b a tt e ry   b a se d   h y b rid   w a t e p u m p in g   s y ste m   u sin g   BLDC  m o to d riv e , "   in   2 0 1 6   IEE 1 st  I n ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   Po we El e c tro n ics ,   In telli g e n Co n tro a n d   E n e rg y   S y ste ms   ( ICPE ICES ) ,   p p .   1 - 6 ,   2 0 1 6 .   [1 6 ]   V .   K h a re ,   S .   Ne m a ,   a n d   P .   Ba re d a r,   " S o lar w in d   h y b rid   re n e w a b le  e n e rg y   s y ste m A   re v ie w , "   Ren e wa b le  a n d   S u sta in a b le E n e rg y   Rev iews ,   v o l.   5 8 ,   p p .   2 3 - 3 3 ,   2 0 1 6 .   [1 7 ]   R.   A n to n e ll o ,   M .   Ca rra ro ,   A .   Co sta b e b e r,   F .   T in a z z i,   a n d   M .   Zi g l io tt o ,   " En e rg y - e ff ici e n a u to n o m o u s o lar  w a ter - p u m p in g   sy ste m   f o p e r m a n e n t - m a g n e s y n c h ro n o u s m o to rs,"   IEE T ra n sa c ti o n o n   I n d u stri a El e c tr o n ics ,   v o l.   6 4 ,   p p .   4 3 - 5 1 ,   2 0 1 7 .   [1 8 ]   H.  Bo u z e ria,  C.   F e th a ,   T .   Ba h i,   I.   A b a d li a ,   Z.   L a y a te,   a n d   S .   L e k h c h in e ,   " F u z z y   lo g ic   sp a c e   v e c t o d irec to r q u e   c o n tro o f   P M S M   f o p h o t o v o lt a i c   wa ter p u m p in g   sy ste m , "   En e rg y   Pro c e d ia ,   v o l.   7 4 ,   p p .   7 6 0 - 7 7 1 ,   2 0 1 5 .   [1 9 ]   M .   Ka sh if ,   S .   M u rsh id ,   a n d   B.   S in g h ,   " S tan d a lo n e   so lar  P V   a rra y   fe d   S M b a se d   P M S M   d r iv e n   w a t e p u m p in g   s y ste m , "   in   2 0 1 8   IEE M E n g i n e e r In fi n it e   Co n fer e n c e   ( e T e c h Nx T ) ,   p p .   1 - 6 .   2 0 1 8 .   [2 0 ]   S .   Ja z iri   a n d   K.  Je m li ,   " Op ti m iz a ti o n   o f   a   p h o t o v o lt a ic  p o w e re d   w a ter  p u m p in g   s y ste m , "   in   2 0 1 3   In ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   Co n tro l ,   De c isio n   a n d   In f o rm a ti o n   T e c h n o lo g ies   ( Co DIT) ,   p p .   4 2 2 - 4 2 8 ,   2 0 1 3 .   [2 1 ]   M .   S a li m a ,   A .   L o u b n a ,   a n d   T .   Ri a d ,   " A   G lo b a S tab il it y   o L in e a r izin g   Co n tr o o f   In d u c ti o n   M o to r   f o P V   W a ter   P u m p in g   A p p li c a ti o n , "   I n ter n a t io n a J o u rn a o S y ste m Dy n a mic s A p p li c a ti o n s ( IJ S DA),   v o l.   7 ,   p p .   3 1 - 5 6 ,   2 0 1 8 .   [2 2 ]   G .   J a in   a n d   S .   Um a sh a n k a r,   " M o d e ll i n g   a n d   sim u latio n   o f   so lar  p h o t o v o lt a ic  f e d   in d u c ti o n   m o to f o w a ter  p u m p in g   a p p l ica ti o n   u si n g   p e rtu rb   a n d   o b se rv e M P P T   a lg o rit h m , "   in   2 0 1 6   In ter n a ti o n a C o n fe re n c e   o n   E n e rg y   Ef fi c ien T e c h n o lo g ies   fo S u st a in a b il i ty ( ICEE T S ) ,   p p .   2 5 0 - 2 5 4 ,   2 0 1 6 .   [2 3 ]   L .   A tars ia,  A .   Ou k a c i,   R.   T o u f o u ti ,   a n d   S .   M e z ian e ,   " Dire c T o rq u e   Co n tro Of   In d u c ti o n   M o to A n d   Re g u latio n   S p e e d   Us in g   T h e   A d a p ti v e   Co n tro l. "   In ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   Au t o ma ti c   c o n tr o l,   T e lec o mm u n ica t io n s   and  S ig n a ls ( ICAT S 1 5 ) p p .   1 - 7 ,   2 0 1 5 .   [2 4 ]   M .   M o u tch o u   a n d   H .   M a h m o u d i ,   " S e n so rles e x a c in p u t - o u t p u t   li n e a riza ti o n   c o n tr o o f   th e   in d u c ti o n   m a c h in e ,   b a se d   o n   p a ra ll e sta to r   re sista n c e   a n d   sp e e d   m ra o b se rv e r,   w i th   a   f lu x   sli d in g   m o d e   o b se rv e r, "   In ter n a ti o n a l   J o u rn a o n   E lec trica En g i n e e rin g   a n d   In f o rm a ti c s,  v o l .   6 ,   n o .   2 ,   p p .   3 2 4 - 3 4 1 ,   2 0 1 4 .   [2 5 ]   M .   Be larb i,   " M o d é li sa ti o n   e S im u latio n   d ' u n   S y s m e   d e   P o m p a g e   P h o to v o l taïq u e , "   M é mo i re   d e   M a g ister   Un ive rs it é   d e s S c ien c e s e d e   la   T e c h n o l o g ie  d ' Or a n   M o h a me d   BO UD IAF ,   2 0 0 6 .   [2 6 ]   R.   Ka ra m p u ri,   S .   Ja in ,   a n d   V.  S o m a se k h a r,   " A   sin g le - st a g e   so l a P V   p o w e fe d   Op e n - En d   W in d i n g   In d u c ti o n   M o to p u m p   d riv e   w it h   M P P T , "   in   2 0 1 4   IEE In ter n a ti o n a Co n fe re n c e   o n   Po we El e c tro n ics ,   Dr iv e a n d   En e rg y   S y ste ms   ( PE DES ) ,   p p .   1 - 6 ,   2 0 1 4 .   [2 7 ]   A .   M o h a p a tra,  B.   Na y a k ,   P .   Da s,  a n d   K.  B.   M o h a n ty ,   " A   re v ie w   o n   M P P T   tec h n iq u e o f   P V   sy ste m   u n d e p a rti a sh a d in g   c o n d it io n , "   Ren e wa b le a n d   S u st a in a b le E n e rg y   Rev i e ws,  v o l.   8 0 ,   p p .   8 5 4 - 8 6 7 ,   2 0 1 7 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.