Design and implementation of MPPT Fuzzy Logic controller for inverter connected to water pump

• Autorzy: Pamuji Feby Agung , Saputra Kurniawan Dwi , Riawan Dedet Candra , Soedibyo Soedibyo , Suryoatmojo Heri , Ashari Mochamad , Arumsari Nurvita

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2022.08.27

Warianty tytułu

PL

Projekt i wdrożenie sterownika MPPT Fuzzy Logic dla falownika podłączonego do pompy wodnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

At present, renewable energy sources such as Photovoltaic (PV) are prevalent because the energy sources are unlimited and free of emissions. One example of its application is as a supply for water pumps. In this application, the value of the power produced by solar cells is very influential, because of the more optimal the power generated by solar cells, the more optimal the water that can be pumped by this water pump. However, PV is a non-linear energy source whose output power changes depending on irradiance and ambient temperature. Therefore we need a method to optimize the power released by the PV. This method is called MPPT (Maximum Power Point Tracking). Using MPPT with conventional algorithms such as Perturb and Observe (P&O) has a slow response and oscillations when in maximum power. In this study, an MPPT will be designed with the Fuzzy Logic Controller (FLC) algorithm to accelerate the system's response to load changes and reduce oscillations that occur when maximum power is available. From the results of research that has been done so as to get the MPPT FLC energy efficiency results with irradiation changes of 98.9% (simulation) or 97.62% (implementation) and load changes of 98.8% (simulation) or 96.51% (application). The use of MPPT FLC, when connected to a Water Pump, has an average total water flow more than without MPPT with a ratio of 1.58: 1 so that the use of MPPT with the FLC algorithm produces better response and energy efficiency.

PL

Obecnie dominują odnawialne źródła energii, takie jak fotowoltaika (PV), ponieważ źródła energii są nieograniczone i wolne od emisji. Jednym z przykładów jego zastosowania jest zasilanie pomp wodnych. W tej aplikacji bardzo ważna jest wartość energii wytwarzanej przez ogniwa słoneczne, ponieważ im bardziej optymalna moc wytwarzana przez ogniwa słoneczne, tym bardziej optymalna jest woda, którą ta pompa może przepompować. Jednak fotowoltaika jest nieliniowym źródłem energii, którego moc wyjściowa zmienia się w zależności od natężenia promieniowania i temperatury otoczenia. Dlatego potrzebujemy metody optymalizacji mocy uwalnianej przez PV. Ta metoda nazywa się MPPT (Maximum Power Point Tracking). Używanie MPPT z konwencjonalnymi algorytmami, takimi jak Perturb i Obserwacja (P&O), ma powolną reakcję i oscylacje przy maksymalnej mocy. W tym badaniu MPPT zostanie zaprojektowany z algorytmem Fuzzy Logic Controller (FLC), aby przyspieszyć reakcję systemu na zmiany obciążenia i zredukować oscylacje, które występują, gdy dostępna jest maksymalna moc. Z wyników badań przeprowadzonych w celu uzyskania wyników efektywności energetycznej MPPT FLC przy zmianach napromieniowania 98,9% (symulacja) lub 97,62% (wdrożenie) i zmianach obciążenia 98,8% (symulacja) lub 96,51% (aplikacja). Użycie MPPT FLC, po podłączeniu do pompy wodnej, ma średni całkowity przepływ wody większy niż bez MPPT ze stosunkiem 1,58:1, dzięki czemu użycie MPPT z algorytmem FLC zapewnia lepszą reakcję i wydajność energetyczną.

Słowa kluczowe

EN

photovoltaic; water pump; MPPT; fuzzy logic controller

PL

zasilanie fotowoltaiczne; pompa wodna; falownik

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 8
• Strony: 146--153
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pamuji Feby Agung

• Institut Teknologi Sepuluh Nopember

autor

Saputra Kurniawan Dwi

• Institut Teknologi Sepuluh Nopember

autor

Riawan Dedet Candra

• Institut Teknologi Sepuluh Nopember

autor

Soedibyo Soedibyo

• Institut Teknologi Sepuluh Nopember

autor

Suryoatmojo Heri

• Institut Teknologi Sepuluh Nopember

autor

Ashari Mochamad

• Institut Teknologi Sepuluh Nopember

autor

Arumsari Nurvita

• Shipbuilding Institute of Polytechnic Surabay

Bibliografia

• [1] R. Faranda, S. Leva, and V. Maugeri, “MPPT techniques for PV Systems: Energetic and cost comparison,” in 2008 IEEE Power and Energy Society General Meeting - Conversion and Delivery of Electrical Energy in the 21st Century, Pittsburgh, PA, USA, Jul. 2008, pp. 1–6, doi: 10.1109/PES.2008.4596156.
• [2] A. D. Karlis, T. L. Kottas, and Y. S. Boutalis, “A novel maximum power point tracking method for PV systems using fuzzy cognitive networks (FCN),” Electr. Power Syst. Res., vol.77, no. 3–4, pp. 315–327, Mar. 2007, doi: 10.1016/j.epsr.2006.03.008.
• [3] P. Choudhary, R. K. Srivatava, and S. De, “Solar powered induction motor based water pumping system: A review of components, parameters and control methodologies,” in 2017 4th IEEE Uttar Pradesh Section International Conference on Electrical, Computer and Electronics (UPCON), Mathura, Oct. 2017, pp. 666–678, doi: 10.1109/UPCON.2017.8251129.
• [4] H. Rezk and A. M. Eltamaly, “A comprehensive comparison of different MPPT techniques for photovoltaic systems,” Sol. Energy, vol. 112, pp. 1–11, Feb. 2015, doi: 10.1016/j.solener.2014.11.010.
• [5] G. M. Masters, “Renewable and Efficient Electric Power Systems,” p. 676.
• [6] A. Lazizi, M. Kesraoui, and A. Chaib, “Fuzzy logic MPPT control for a solar PV module applied to water pumping,” Int. J. Ind. Electron. Drives, vol. 3, no. 1, p. 1, 2016, doi: 10.1504/IJIED.2016.077676.
• [7] T. Logeswaran and A. SenthilKumar, “A Review of Maximum Power Point Tracking Algorithms for Photovoltaic Systems under Uniform and Non-uniform Irradiances,” Energy Procedia, vol. 54, pp. 228–235, 2014, doi: 10.1016/j.egypro.2014.07.266.
• [8] M. Fannakh, M. L. Elhafyani, and S. Zouggar, “Hardware implementation of the fuzzy logic MPPT in an Arduino card using a Simulink support package for PV application,” IET Renew. Power Gener., vol. 13, no. 3, pp. 510–518, Feb. 2019, doi: 10.1049/iet-rpg.2018.5667.
• [9] R. Sankarganesh and S. Thangavel, “Maximum power point tracking in PV system using intelligence based P&O technique and hybrid cuk converter,” in 2012 International Conference on Emerging Trends in Science, Engineering and Technology (INCOSET), Tiruchirappalli, Tamilnadu, India, Dec. 2012, pp. 429–436, doi: 10.1109/INCOSET.2012.6513945.
• [10] B. Bendib, F. Krim, H. Belmili, M. F. Almi, and S. Boulouma, “Advanced Fuzzy MPPT Controller for a Standalone PV System,” Energy Procedia, vol. 50, pp. 383–392, 2014, doi: 10.1016/j.egypro.2014.06.046.
• [11] M. Ashari, Desain Konverter Elektronika Daya. 2017.
• [12] M. H. Rashid, Power Electronics Handbook, Third. 2011.
• [13] P. J. Pritchard, Fox and McDonald’s Introduction to Fluid Mechanics, Eighth. 2011.
• [14] “American Wire Gauge Conductor Size Table,” vol. 0000, pp. 53–55

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).