Optimization and adaptive control of wind water pumping system based on fuzzy RST and genetic RST

• Autorzy: Benguergour Ibrahim , Allaoui Tayeb , Abdeldjabbar Kouadria Mohamed , Mouloud Denai

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2020.02.45

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja i adaptacyjne sterowanie system,u pompowania wody wspomaganego elektrownia wiatrową

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The use of wind energy in water pumping is an economically viable and sustainable solution to rural communities without access to the electricity grid. The aim of this paper is to present a detailed modeling of the wind-powered pumping system, propose and compare some control schemes to optimize the performance of the system and enhance the quality of the generated power. The wind energy system used in this paper consists of a permanent magnet synchronous generator (PMSG) and static converters directly coupled to an asynchronous motor that drives a centrifugal pump. A typical control is applied to the proposed configuration for the purpose of controlling the generator to extract maximum wind power. Furthermore, four types of controllers (PI and conventional RST polynomials, adaptive RST-fuzzy and genetic algorithm are designed for the wind energy system and tested under various operating conditions.

PL

Wykorzystanie energii wiatru w pompowaniu wody jest opłacalnym i zrównoważonym rozwiązaniem dla społeczności wiejskich bez dostępu do sieci elektrycznej. Celem tego artykułu jest przedstawienie szczegółowego modelowania systemu pompowania napędzanego wiatrem, zaproponowanie i porównanie niektórych schematów sterowania, aby zoptymalizować wydajność systemu i poprawić jakość generowanej mocy. System energii wiatrowej zastosowany w tym artykule składa się z synchronicznego generatora z magnesami trwałymi (PMSG) i przekształtników statycznych bezpośrednio sprzężonych z silnikiem asynchronicznym, który napędza pompę odśrodkową. Typowe sterowanie jest stosowane do proponowanej konfiguracji w celu sterowania generatorem w celu wydobycia maksymalnej energii wiatru. Ponadto cztery typy sterowników (PI i konwencjonalne wielomiany RST, adaptacyjny algorytm rozmytego RST i genetyczny) są zaprojektowane dla systemu energii wiatrowej i testowane w różnych warunkach pracy).

Słowa kluczowe

EN

wind energy; water pumping; PMSG; RST control; fuzzy logic; genetic algorithm

PL

energia wiatru; pompowanie wody; PMSG; kontrola RST; logika rozmyta; algorytm genetyczny

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 96, nr 2
• Strony: 193--199
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Benguergour Ibrahim

• Unité de Recherche Matériaux et Energies Renouvelables, Faculté des sciences, Université Abou-bekr Belkaid, Tlemcen, Algerie

autor

Allaoui Tayeb

• Laboratoire de Génie Energétique et de Génie Informatique, Faculté de Téchnologie, Université Ibn Khaldoun, Tiaret, Algérie

autor

Abdeldjabbar Kouadria Mohamed

• Laboratoire de Génie Energétique et de Génie Informatique, Faculté de Téchnologie, Université Ibn Khaldoun, Tiaret, Algérie

autor

Mouloud Denai

• École d'Ingénierie et de Technologie, Université du Hertfordshire, Hatfield, Hertfordshire, Ukraine

Bibliografia

• [1] S. Chekkal, N. A. Lahaçani, D. Aouzellag, K. Ghedamsi, Fuzzy logic control strategy of wind generator based on the dualstator induction generator, International Journal of Electrical Power & Energy Systems, vol. 59:166-175, July. 2014.
• [2] M. N. M. Nasira, M. Y. Ladaa, M. F. Baharoma, H. I. Jaafara, A. N. Ramania, M. F. Sulaimaa, Photovoltaic-Wind Hybrid System for Permanent Magnet DC Motor, AIP Conf. Proc, vol. 1660: 070045-1-070045-8, 28-30 May 2014.
• [3] Baroudi JA, Dinavahi V, Knight AM. A review of power converter topologies for wind generators. Renew Energy 2007;32:2369-85
• [4] Abdin ES, Xu W. Control design and dynamic performance analysis of a wind turbine-induction generator unit. IEEE Trans Energy Convers 2000;15(1):5-8
• [5] J. Ivanqui, H. Voltolini, R. Carlson and E. H. Watanabe, “pq theory" control applied to wind turbine trapezoidal PMSG under symmetrical fault,IEEE International Electric Machines & Drives Conference (IEMDC):534-540, 2013.
• [6] M. Singh, A. Chandra, Power maximization and voltage sag/swell ride-through capability of PMSG based variable speed wind energy conversion system, Industrial Electronics, 34th Annual Conference of IEEE:2206-2211, 2008.
• [7] Poitiers F. Study and control of induction generators for wind energy conversion systems. PhD thesis, University of Nantes; 2003.
• [8] B. K. Bose, expert system, fuzzy logic, and neural network applications in power electronics and motion control, Proc IEEE, vol. 82, Issue. 8:1303-1321, August 1994.
• [9] Camblong H. Minimizing the impact of wind turbine disturbances in the electricity generation by wind turbines with variable speed. PhD thesis, ENSAM, Bordeaux; 2003.
• [10] Refoufi L, Al Zahawi BAT, Jack AG. Analysis and modelling of the steady state behavior of the static Kramer induction generator. IEEE Trans Energy Convers 1999;14(3):333-9.
• [11] A. A. Ghoneim, “Design optimization of photovoltaic powered water pumping systems," Energy Conversion and Management, vol. 47, pp.1449-1463, 2006.
• [12] M. Arrouf and S. Ghabrourb, “Modeling and simulation of a pumping system fed by photovoltaic generator in the Matlab/Simulink programming environment," Desalination, vol. 209, pp. 23-30, 2007.
• [13] M. Chebre, A. Meroufel and Y. Bendaha, “Speed controlof induction motor using genetic algorithm based PI controller indirect field oriented control of the IM [J]", Acta Polytechnica Hungarica, vol. 8, pp. 141-153, 2011.
• [14] L. Fan and E. MengJoo, "Design for Auto-tuning PID Controller Based on Genetic Algorithms", 4th IEEE Conference: Industrial Electronics and Applications, 25-27 May 2009.
• [15] D Seyoum, MF Rahman C Grantham. Terminal voltage control of a wind turbine driven isolated induction generator using stator oriented field control. Proc. IEEE APEC’03, Miami Beach, FL, USA. 2003; 2: 846-852
• [16] Caron, J. P.; Hautier, J. P., Modélisation et commande de la machine asynchrone, Ed Technip, 1995, 279p.
• [17] B. Hamane, M. L. Doumbia, M. Bouhamida, A. Draou, H. Chaoui and M.Benghanem, “ Comparative Study of PI, RST, Sliding Mode and Fuzzy Supervisory Controllers for DFIG based Wind Energy Conversion System ", International Journal of Renewable Energy Research, Vol.5, No.4, pp. 1174- 1185, 2015.
• [18] F. Poitiers, T. Bouaouiche, M. Machmoum, “Advanced control of a doubly-fed induction generator for wind energy conversion", Electric Power Systems Research, vol. 79, no. 7, pp. 1085-1096, 2009.
• [19] Tahir Khalfallah, C. Belfedal, Allaoui Tayeb, Gerard Champenois, A new control strategy of WFSG-based wind turbine to enhance the LVRT capability, 2016, International Journal of Electrical Power & Energy Systems 79:pp 172-187.
• [20] Lara DD, Merino GG, Pavez BJ, Tapia JA. Efficiency assessment of a wind pumping system. Energy Convers Manag 2011;52(2):795-803.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).