Fuzzy maximum power point tracking compared to sliding mode technique for photovoltaic systems based on DC-DC boost converter

Aim. This paper presents the amelioration of maximum power point tracking using fuzzy logic methods for photovoltaic system supplying a standalone system. Method. The main role of the maximum power tracking is to force the system for working at the maximum point for each change of meteorological conditions. The classic technique Perturb and Observe is more attractive due to its simple and high efficiency. Sliding mode is a non-linear control technique; characterised by robustness against the parameters change or disturbances, it gives a good maximum power operation under different conditions such as changing solar radiation and photovoltaic cell temperature. Novelty. Fuzzy logic tracking technique is treated. Fuzzy rules construction is based on Perturb and Observe behaviour when the appropriate disturbance step is produced in order to obtain a fast system with an acceptable precision. We use in our study 60 W photovoltaic panel associated to boost chopper converter in order to supply a standalone system. Results. As show in results figures using fuzzy maximum power point tracking the ameliorate performances especially the very low oscillation rate (nearly 0.6 W), and very acceptable response time 0.1 s.Мета. У цій роботі представлено покращення відстеження точки максимальної потужності з використанням методів нечіткої логіки для фотоелектричної системи, що постачає електроенергію до автономної системи. Метод. Основна роль відстеження максимальної потужності – примусити систему працювати в максимальній точці при кожній зміні метеорологічних умов. Класична техніка збурення та спостереження є більш привабливою завдяки своїй простоті та високій ефективності. Режим ковзання – це нелінійний метод керування; характеризується стійкістю до зміни параметрів або порушень, дає хорошу максимальну потужність роботи в різних умовах, таких як зміна сонячного випромінювання та температури фотоелектричних елементів. Новизна. Використовується методика відстеження з використанням нечіткої логіки. Побудова нечітких правил базується на поведінці збурення та спостереження, коли виробляється відповідний крок збурення, щоб отримати швидку систему з прийнятною точністю. У цьому дослідженні використовується фотоелектрична панель потужністю 60 Вт, підключена до перетворювача, що підвищує, для постачання електроенергії до автономної системи. Результати. Як показують результати, дані використовують нечітку максимальну точку потужності, яка відстежує покращені характеристики, особливо дуже низьку швидкість коливань (майже 0,6 Вт) і дуже прийнятний час відгуку 0,1 с

Fuzzy maximum power point tracking compared to sliding mode technique for photovoltaic systems based on DC-DC boost converter

Aim. This paper presents the amelioration of maximum power point tracking using fuzzy logic methods for photovoltaic system supplying a standalone system. Method. The main role of the maximum power tracking is to force the system for working at the maximum point for each change of meteorological conditions. The classic technique Perturb and Observe is more attractive due to its simple and high efficiency. Sliding mode is a non-linear control technique; characterised by robustness against the parameters change or disturbances, it gives a good maximum power operation under different conditions such as changing solar radiation and photovoltaic cell temperature. Novelty. Fuzzy logic tracking technique is treated. Fuzzy rules construction is based on Perturb and Observe behaviour when the appropriate disturbance step is produced in order to obtain a fast system with an acceptable precision. We use in our study 60 W photovoltaic panel associated to boost chopper converter in order to supply a standalone system. Results. As show in results figures using fuzzy maximum power point tracking the ameliorate performances especially the very low oscillation rate (nearly 0.6 W), and very acceptable response time 0.1 s.Мета. У цій роботі представлено покращення відстеження точки максимальної потужності з використанням методів нечіткої логіки для фотоелектричної системи, що постачає електроенергію до автономної системи. Метод. Основна роль відстеження максимальної потужності – примусити систему працювати в максимальній точці при кожній зміні метеорологічних умов. Класична техніка збурення та спостереження є більш привабливою завдяки своїй простоті та високій ефективності. Режим ковзання – це нелінійний метод керування; характеризується стійкістю до зміни параметрів або порушень, дає хорошу максимальну потужність роботи в різних умовах, таких як зміна сонячного випромінювання та температури фотоелектричних елементів. Новизна. Використовується методика відстеження з використанням нечіткої логіки. Побудова нечітких правил базується на поведінці збурення та спостереження, коли виробляється відповідний крок збурення, щоб отримати швидку систему з прийнятною точністю. У цьому дослідженні використовується фотоелектрична панель потужністю 60 Вт, підключена до перетворювача, що підвищує, для постачання електроенергії до автономної системи. Результати. Як показують результати, дані використовують нечітку максимальну точку потужності, яка відстежує покращені характеристики, особливо дуже низьку швидкість коливань (майже 0,6 Вт) і дуже прийнятний час відгуку 0,1 с

SENSORLESS DIRECT POWER CONTROL FOR THREE-PHASE GRID SIDE CONVERTER INTEGRATED INTO WIND TURBINE SYSTEM UNDER DISTURBED GRID VOLTAGES

Wind turbines with permanent magnet synchronous generator (PMSG) are widely used as sources of energy connected to a grid. The studied system is composed of a wind turbine based on PMSG, a bridge rectifier, a boost converter, and a controlled inverter to eliminate low-order harmonics in grid currents under disturbances of grid voltage. Traditionally, the grid side converter is controlled by using the control VFOC (Virtual Flux Oriented Control), which decouple the three-phase currents indirect components (id) and in quadratic (iq) and regulate them separately. However, the VFOC approach is dependent on the parameters of the system. This paper illustrates a new scheme for the grid-connected converter controller. Voltage imbalance and harmonic contents in the three-phase voltage system cause current distortions. Hence, the synchronization with the network is an important feature of controlling the voltage converter. Thus, a robust control method is necessary to maintain the adequate injection of the power during faults and/or a highly distorted grid voltage. The proposed new control strategy is to use the direct power control based virtual flux to eliminate side effects induced by mains disturbances. This control technique lowers remarkably the fluctuations of the active and reactive power and the harmonic distortion rate. The estimated powers used in the proposed control approach is calculated directly by the positive, negative, and harmonic items of the estimated flux and the measured current without line sensor voltage.Ветряные турбины с синхронным генератором на постоянных магнитах (PMSG) широко используются в качестве источников энергии, подключенных к сети. Исследуемая система состоит из ветряной турбины на основе PMSG, мостового выпрямителя, повышающего преобразователя и управляемого инвертора для устранения гармоник низкого порядка в токах сетки при возмущениях напряжения сети. Традиционно преобразователь на стороне сети управляется с помощью виртуального потокоориентированного управления VFOC (Virtual Flux Oriented Control), который разделяет трехфазные токи на косвенные компоненты (id) и на квадратичные компоннеты (iq) и регулирует их отдельно. Однако подход VFOC зависит от параметров системы. Данная статья иллюстрирует новую схему для контроллера преобразователя, подключенного к сети. Дисбаланс напряжения и содержание гармоник в трехфазной системе напряжения вызывают искажения тока. Следовательно, синхронизация с сетью является важной особенностью управления преобразователем напряжения. Таким образом, надежный метод управления необходим для поддержания адекватной подачи энергии во время неисправностей и/или значительно искаженного напряжения сети. Предложенная новая стратегия управления заключается в использовании виртуального потока на основе прямого управления мощностью для устранения побочных эффектов, вызванных помехами в сети. Этот метод управления значительно снижает колебания активной и реактивной мощности и уровень гармонических искажений. Оценочные мощности, используемые в предлагаемом подходе к управлению, рассчитываются непосредственно по положительным, отрицательным и гармоническим элементам оцененного потока и измеренного тока без напряжения линейного датчика

AMELIORATE DIRECT POWER CONTROL OF STANDALONE WIND ENERGY GENERATION SYSTEM BASED ON PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS GENERATOR BY USING FUZZY LOGIC CONTROL

Purpose. Electricity is a basic energy for life and its consumption increased so we need the discovery of new sources of energy such as wind energy .for this ameliorate the quality of generated wind energy by using the intelligent artificial control, this control is made to optimize the performance of three-phase PWM rectifier working. Methodology. These strategies are based on the direct control of the instantaneous power, namely: the control direct power control (DPC) with classic PI regulator and direct power control with fuzzy logic regulator. The fuzzy characterized by its ability to deal with the imprecise, the uncertain has been exploited to construct a fuzzy voltage regulator. The simulation of these methods was implemented using Matlab/Simulink. Results. A comparison with the results obtained by the classic PI showed the improvement in dynamic performance. This makes the fuzzy controller an acceptable choice for systems requiring quick, precise adjustments and less sensitive to outside disturbances. Originality. The proposed this control strategy using for to obtain a performance adjustment of the DC bus voltage and sinusoidal currents on the network side. Practical value. Fuzzy logic is proven to be effective in terms of reducing the harmonic distortion rate of the currents absorbed, correct adjustment of the active and reactive power and DC voltage and unit power factor operation.Мета. Електроенергія є основною енергією для життя, і її споживання збільшується, тому нам необхідно відкриття нових джерел енергії, таких як енергія вітру. Для поліпшення якості енергії вітру, що генерується за допомогою управління на основі штучного інтелекту, таке управління призначене для оптимізації продуктивності роботи трифазного ШІМ випрямляча. Методологія. Дані стратегії засновані на прямому управлінні миттєвою потужністю, а саме: пряме управління потужністю з класичним ПІ-регулятором і пряме управління потужністю регулятором з нечіткою логікою. Нечіткість, що характеризується її здатністю справлятися з неточністю, невизначеністю, була використана для створення нечіткого регулятора напруги. Моделювання цих методів було реалізовано за допомогою Matlab/Simulink. Отримані результати. Порівняння з результатами, отриманими за допомогою класичного ПІ-регулятора, показало поліпшення динамічних характеристик. Це робить нечіткий контролер прийнятним вибором для систем, що вимагають швидкої і точної настройки і менш чутливих до зовнішніх перешкод. Оригінальність. Запропоновано стратегію управління, що використовує для отримання регулювання продуктивності напруги шини постійного струму і синусоїдальні струми на стороні мережі. Практична цінність. Доведено, що нечітка логіка ефективна з точки зору зниження коефіцієнта гармонійних спотворень поглинаються струмів, коректного регулювання активної і реактивної потужності і постійної напруги, а також коефіцієнта потужності роботи блоку.

New application of artificial neural network-based direct power control for permanent magnet synchronous generator

Purpose. This article proposes a new strategy for Direct Power Control (DPC) based on the use of Artificial Neural Networks (ANN-DPC). The proposed ANN-DPC scheme is based on the replacement of PI and hysteresis regulators by neural regulators. Simulation results for a 1 kW system are provided to demonstrate the efficiency and robustness of the proposed control strategy during variations in active and reactive power and in DC bus voltage. Methodology. Our strategy is based on direct control of instant active and reactive powers. The voltage regulator and hysteresis are replaced by more efficient and robust artificial neuron networks. The proposed control technique strategy is validated using MATLAB / Simulink software to analysis the working performances. Results. The results obtained clearly show that neuronal regulators have good dynamic performances compared to conventional regulators (minimum response time, without overshoots). Originality. Regulation of continuous bus voltage and sinusoidal currents on the network side by using artificial neuron networks. Practical value. The work concerns the comparative study and the application of DPC based on ANN techniques to achieve a good performance control system of the permanent magnet synchronous generator. This article presents a comparative study between the conventional DPC control and the ANN-DPC control. The first strategy based on the use of a PI controller for the control of the continuous bus voltage and hysteresis regulators for the instantaneous powers control. In the second technique, the PI and hysteresis regulators are replaced by more efficient neuronal controllers more robust for the system parameters variation. The study is validated by the simulation results based on MATLAB / Simulink software.Мета. У статті пропонується нова стратегія прямого керування потужністю (DPC), яка базується на використанні штучних нейронних мереж (ANN-DPC). Запропонована схема ANN-DPC заснована на заміні пропорційно-інтегрального (ПІ) та гістерезисного регуляторів на нейронні регулятори. Наведено результати моделювання для системи потужністю 1 кВт для демонстрації ефективності та надійності запропонованої стратегії керування при зміні активної та реактивної потужності, а також напруги на шині постійного струму. Методологія. Запропонована стратегія базується на прямому керуванні миттєвими активними та реактивними потужностями. Регулятор напруги та гістерезисний регулятор замінені більш ефективними та надійними штучними нейронними мережами. Запропонована методика керування перевірена з використанням програмного забезпечення MATLAB / Simulink для аналізу робочих характеристик. Результати. Отримані результати показують, що нейронні регулятори мають хороші динамічні характеристики порівняно зі звичайними регуляторами (мінімальний час відгуку, без викидів). Оригінальність. Регулювання постійної напруги на шині та синусоїдальних струмів на стороні мережі за допомогою штучних нейронних мереж. Практична цінність. Робота стосується порівняльного дослідження та застосування прямого керування потужністю (DPC) на основі методів штучної нейронної мережі (ANN) для досягнення хороших показників системи керування синхронного генератора з постійними магнітами. У цій статті представлено порівняльне дослідження між звичайним керуванням DPC та керуванням ANN-DPC. Перша стратегія заснована на використанні ПІ-регулятора для керування постійною напругою на шині та гістерезисних регуляторів для керування миттєвою потужністю. У другому методі ПІ- та гістерезисні регулятори замінюються більш ефективними нейронними контролерами, більш стійкими до зміни параметрів системи. Дослідження підтверджено результатами моделювання на основі програмного забезпечення MATLAB / Simulink