Optimization of Load Frequency Control Gain Parameters for Stochastic Microgrid Power System

Interconnected multi-area microgrids are vital for the future of sustainable and reliable power systems. Effective load frequency control (LFC) is indispensable for ensuring their stable operation. This paper introduces a PID-based LFC system tailored for a stochastic microgrid with diverse power sources, including solar, wind, diesel engine generators, and electrical batteries. The gain parameters of the proposed microgrid PID LFC controller are optimized using genetic algorithms (GA), teaching learning-based optimization (TLBO), and cohort intelligence algorithms. Integral time-multiplied absolute error (ITAE) and integral time-squared error (ITSE) serve as the cost functions for all optimization algorithms. The study evaluated the performance of these optimized microgrid PID LFC configurations under random step load disruptions. Our primary findings reveal that the cohort intelligence-optimized PID LFC controller excels in minimizing computation time (upto 76% and 94% lesser than GA and TLBO respectively) and exhibits superior robust response characteristics. Moreover, the cohort intelligence algorithm requires fewer iterations (upto 66% and 90% lesser than GA and TLBO respectively) and enhances power supply quality within the multi-power microgrid electrical framework, specifically in terms of effective load frequency control

A novel technique for load frequency control of multi-area power systems

In this paper, an adaptive type-2 fuzzy controller is proposed to control the load frequency of a two-area power system based on descending gradient training and error back-propagation. The dynamics of the system are completely uncertain. The multilayer perceptron (MLP) artificial neural network structure is used to extract Jacobian and estimate the system model, and then, the estimated model is applied to the controller, online. A proportional–derivative (PD) controller is added to the type-2 fuzzy controller, which increases the stability and robustness of the system against disturbances. The adaptation, being real-time and independency of the system parameters are new features of the proposed controller. Carrying out simulations on New England 39-bus power system, the performance of the proposed controller is compared with the conventional PI, PID and internal model control based on PID (IMC-PID) controllers. Simulation results indicate that our proposed controller method outperforms the conventional controllers in terms of transient response and stability

Optimal frequency control in microgrid system using fractional order PID controller using Krill Herd algorithm

This paper investigates the use of fractional order Proportional, Integral and Derivative (FOPID) controllers for the frequency and power regulation in a microgrid power system. The proposed microgrid system composes of renewable energy resources such as solar and wind generators, diesel engine generators as a secondary source to support the principle generators, and along with different energy storage devices like fuel cell, battery and flywheel. Due to the intermittent nature of integrated renewable energy like wind turbine and photovoltaic generators, which depend on the weather conditions and climate change this affects the microgrid stability by considered fluctuation in frequency and power deviations which can be improved using the selected controller. The fractional-order controller has five parameters in comparison with the classical PID controller, and that makes it more flexible and robust against the microgrid perturbation. The Fractional Order PID controller parameters are optimized using a new optimization technique called Krill Herd which selected as a suitable optimization method in comparison with other techniques like Particle Swarm Optimization. The results show better performance of this system using the fractional order PID controller-based Krill Herd algorithm by eliminates the fluctuations in frequency and power deviation in comparison with the classical PID controller. The obtained results are compared with the fractional order PID controller optimized using Particle Swarm Optimization. The proposed system is simulated under nominal conditions and using the disconnecting of storage devices like battery and Flywheel system in order to test the robustness of the proposed methods and the obtained results are compared.У статті досліджено використання регуляторів пропорційного, інтегрального та похідного дробового порядку (FOPID) для регулювання частоти та потужності в електромережі. Запропонована мікромережева система складається з поновлюваних джерел енергії, таких як сонячні та вітрогенератори, дизельних генераторів як вторинного джерела для підтримки основних генераторів, а також з різних пристроїв для накопичування енергії, таких як паливна батарея, акумулятор і маховик. Через переривчасту природу інтегрованої відновлювальної енергії, наприклад, вітрогенераторів та фотоелектричних генераторів, які залежать від погодних умов та зміни клімату, це впливає на стабільність мікромережі, враховуючи коливання частоти та відхилення потужності, які можна поліпшити за допомогою вибраного контролера. Контролер дробового порядку має п’ять параметрів порівняно з класичним PID-контролером, що робить його більш гнучким та надійним щодо збурень мікромережі. Параметри PID-контролера дробового порядку оптимізовані за допомогою нової методики оптимізації під назвою «зграя криля», яка обрана як підходящий метод оптимізації порівняно з іншими методами, такими як оптимізація методом рою частинок. Результати показують кращі показники роботи цієї системи за допомогою алгоритму «зграя криля», заснованого на PID-контролері дробового порядку, виключаючи коливання частоти та відхилення потужності порівняно з класичним PID-контролером. Отримані результати порівнюються з PID-контролером дробового порядку, оптимізованим за допомогою оптимізації методом рою частинок. Запропонована система моделюється в номінальному режимі роботи та використовує відключення накопичувальних пристроїв, таких як акумулятор та маховик, щоб перевірити надійність запропонованих методів та порівняти отримані результати

Chaotic multi-objective optimization based design of fractional order PI{\lambda}D{\mu} controller in AVR system

In this paper, a fractional order (FO) PI{\lambda}D\mu controller is designed to take care of various contradictory objective functions for an Automatic Voltage Regulator (AVR) system. An improved evolutionary Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA II), which is augmented with a chaotic map for greater effectiveness, is used for the multi-objective optimization problem. The Pareto fronts showing the trade-off between different design criteria are obtained for the PI{\lambda}D\mu and PID controller. A comparative analysis is done with respect to the standard PID controller to demonstrate the merits and demerits of the fractional order PI{\lambda}D\mu controller.Comment: 30 pages, 14 figure