Nguyễn Thái Sơn * , Nguyễn Chánh Nghiệm Quách Ngọc Thịnh

* Tác giả liên hệ (thaison@ctu.edu.vn)

Abstract

The main objective of wind energy system is to convert wind energy into electric energy via a wind turbine system. To obtain the maximum power from a wind energy conversion system, many algorithms to find the maximum power point (MPPT - Maximum Power Point Tracking) have been studied and applied. This paper will analyze and compare different algorithms to find the maximum power point from the Wind Energy Conversion System based on a PMSG (Permanent magnet synchronous generator) wind generator 200 W. These algorithms are the perturbation and observation (P&O) and fuzzy logic control (FLC). The simulation results have shown that the FLC algorithm is superior and more efficient than the P&O algorithm in terms of stability, faster tracking ability and response.

Keywords: MPPT, PMSG, FLC, wind turbin

Tóm tắt

Mục đích chính của hệ thống điện gió là chuyển đổi năng lượng gió thành điện năng thông qua hệ thống tuabin gió. Để thu được công suất lớn nhất từ hệ thống điện gió, nhiều thuật toán tìm điểm công suất cực đại (MPPT - Maximum Power Point Tracking) đã từng được nghiên cứu và áp dụng. Bài báo này sẽ phân tích và so sánh các thuật toán điều khiển khác nhau để tìm điểm công suất cực đại từ hệ thống chuyển đổi năng lượng gió dựa trên máy phát điện gió PMSG (Permanent magnet synchronous generator) 200 W. Các thuật toán được so sánh là thuật toán nhiễu loạn và quan sát (P&O) và thuật toán điều khiển mờ. Kết quả mô phỏng cho thấy thuật toán điều khiển mờ vượt trội và hiệu quả hơn thuật toán P&O về tính ổn định, khả năng theo dõi điểm công suất cực đại và đáp ứng nhanh hơn.

Từ khóa: Điểm công suất cực đại, máy phát điện đồng bộ nam châm vĩnh cửu, thuật toán điều khiển mờ, tuabin gió

Article Details

Tài liệu tham khảo

Ahmad M. Eid, Mazen A. & M. Tharwat (2006). Vertical axis wind turbine modeling and performance with axial flux permanent magnet synchronous generator for battery charging applications, Eleventh International Middle East Power Systems Conference, 162-166.

Belkacem, B., Bouhamri, N., Koridak, L. A., & Allali, A. (2022). Fuzzy optimization strategy of the maximum power point tracking for a variable wind speed system. International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE), 12(4), 4264-4275. DOI: 10.11591/ijece.v12i4.pp4264-4275

Bharanikumar, R., Yazhini, A. C., & Kumar, A. N. (2010). Modeling and Simulation of Wind Turbine Driven Permanent Magnet Generator with New MPPT Algorithm. Asian Power Electronics Journal, 4(2), 52-58.

Borkar, R., & Kulkarni, V. A. (2015). Modelling and Simulation of Wind Powered Permanent Magnet Direct Current (PMDC) Motor Using Matlab. International Journal of Science and Research (IJSR), 4(4), 2975-2979.

Dalala, Z. M., Zahid, Z. U., Yu, W., Cho, Y., & Lai, S-J. (2013). Design and Analysis of an MPPT Technique for Small-Scale Wind Energy Conversion Systems. IEEE Transactions on Energy Conversion, 28(3), 756-767.

Dương, C. T., Dung, D. T., Dương, P. T., Dũng, N. T., Chúc, H. T. H., Chi, H. T. L., Chi, V. Q., Chi, N. H., Dương, N. C Diễm, L. T. D. (2021). Biến đổi khí hậu, cạn kiệt nguồn năng lượng và hiệu ứng nhà kính. Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội. DOI: 10.31219/osf.io/24tqz

Haque, M. E., Negnevitsky, M., & Muttaqi, K. M. (2010). A Novel Control Strategy for a Variable-Speed Wind Turbine With a Permanent-Magnet Synchronous Generator. IEEE Transactions on Industry Applications, 46(1), 331-339.

Hassan, A. & Said, E.B., (2017). New MPPT Control for Wind conversion System based PMSG and a comparaison to Conventionals approachs. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 38-43.

Kim, K. H., Tan, L. V., Lee, D. C., Song, S. H., & Kim, E. H. (2013). Maximum Output Power Tracking Control in Variable-Speed Wind Turbine Systems Considering Rotor Inertial Power. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 60(8), 3207-3217. DOI: 10.1109/TIE.2012.2200210

Kumar, D., & Chatterjee, K. (2016). A review of conventional and advanced MPPT algorithms for wind energy systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 55, 957–970. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.11.013

Lahfaoui, B., Zouggar, S., Elhafyani, M. L., & Seddik, M. (2015). Experimental study of P&O MPPT control for wind PMSG turbine. 3rd International Renewable and Sustainable Energy Conference (IRSEC). DOI:10.1109/irsec.2015.7455020

Parvin, K., Kit, Y. K., Jern, K. P., Hoque, M. M., & Hannan, M. A. (2019). Particle Swarm Optimization Based Fuzzy Logic MPPT Inverter Controller for Grid Connected Wind Turbine. International Journal of Renewable Energy Research, 9(1), 164-174

Petrila, D., Blaabjerg, F., Muntean, N., & Lascu, C. (2012). Fuzzy logic based MPPT controller for a small wind turbine system. 13th International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment (OPTIM) 2012 (993-999). DOI: 10.1109/OPTIM.2012.6231936

Omijeh, B.O., Nmom, C.S., & Nlewem, E. (2013). Modeling of a Vertical Axis Wind Turbine with Permanent Magnet Synchronous Generator for Nigeria. International Journal of Engineering and Technology, 3(2), 212-220.

Sơn, N. T., Lợi, N. P., Thành, Q. D., Nhân, L., & Danh, T. H. (2019). Tìm điểm Công suất cực đại của Máy phát điện gió PMSG 200 W. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 55(4), 11-20. DOI:10.22144/ctu.jvn.2019.091

Wang, Y. J. (2013). Constant Force Feedback Controller Design Using PID-Like Fuzzy Technique for Tapping Mode Atomic Force Microscopes. Intelligent Control and Automation, 4(3), 263-279. DOI: 10.4236/ica.2013.43031.