مجلة مفتوحة الوصول

المجلة الدولية للعلوم والتقنية

International Science and Technology Journal

ISSN: 2519-9854 (Online)

ISSN: 2519-9846 (Print)

DOI: www.doi.org/10.62341/ISTJ

مجلة علمية محكّمة تهتم بنشر البحوث والدراسات في مجال العلوم التطبيقية، تصدر دورياً تحت إشراف نخبة من الأساتذة

ينشرها

تحت إشراف

Design Fuzzy Logic Controller of MPPT for Photovoltaic System

الملخص
تقدم هذه الورقة البحثية طريقة نظام المنطق الضبابي لتحسين استخلاص الطاقة في نظام طاقة كهروضوئي. (PV) تختلف الطاقة القصوى لوحدة (PV) بسبب تغير درجة الحرارة والإشعاع الشمسي والحمل. لتحقيق أقصى كفاءة، تستخدم أنظمة (PV) جهاز تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) لاستخلاص أعلى طاقة يمكن أن تنتجها اللوحة الشمسية باستمرار ثم توصيلها إلى الحمل. يتكون الهيكل العام لنظام (MPPT) من محول (DC-DC) وهو جهاز إلكتروني يحول مصدر التيار المستمر من مستوى جهد إلى آخر ووحدة تحكم. يقوم (MPPT) بالعثور على نقطة الطاقة القصوى والمحافظة على العمليات عند هذه النقطة باستخدام خوارزمية تتبع أثناء التغيرات في الظروف الجوية. بسبب السلوك غير الخطي لخصائص التيار والجهد لوحدات (PV) وعدم خطية محولات (DC-DC) نتيجة التبديل، فإن وحدات التحكم التقليدية غير قادرة على تقديم أفضل استجابة، خاصة عند التعامل مع التغيرات الواسعة في المعلمات والتحولات السريعة في الخطوط. الهدف من هذا العمل هو تصميم وتنفيذ جهاز تتبع نقطة الطاقة القصوى باستخدام خوارزمية تحكم تعتمد على المنطق الضبابي. يوفر المنطق الضبابي بشكل طبيعي وحدة تحكم متفوقة لهذا النوع من التطبيقات غير الخطية. كما تستفيد هذه الطريقة من نهج الذكاء الاصطناعي للتغلب على التعقيد في نمذجة الأنظمة غير الخطية. من أجل تحقيق النجاح في هذا العمل، تم تصميم نظام (MPPT) يتكون من وحدة (PV) ومحول (DC-DC) ووحدة تحكم بالمنطق الضبابي، وتمت محاكاته في (Simulink) ثم إجراء تحليلات لخصائص محول (buck-boost) لاختيار أفضل طوبولوجيا للنظام الشمسي المستخدم. تم محاكاة نموذج متكامل لوحدة PV مع المحول المحدد في برنامج الماتلاب لاشتقاق المعلومات الدقيقة اللازمة لصياغة وضبط وحدة التحكم بالمنطق الضبابي. تظهر نتائج المحاكاة أن وحدة التحكم بالمنطق الضبابي قادرة على تحقيق النتائج المرجوة وهي توليد الطاقة الفعلية للألواح الشمسية عند ظروف إشعاع ودرجة حرارة مختلفة............. الكلمات المفتاحية:...... المنطق الضبابي، الطاقة الكهروضوئية (PV) ، تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT) ، محول DC-DC ، برنامج ماتلاب.
Abstract
This research paper presents the method of fuzzy logic system to optimize the energy extraction in a photovoltaic (PV) power system. The maximum power of a (PV) module varies due to changing temperature, solar radiation, and load. To maximize efficiency, PV systems use a maximum power point tracker (MPPT) to constantly extract the highest power that can be produced by a solar panel and then deliver it to the load. The general structure of an (MPPT) system contains a (DC-DC) converter (an electronic device that converts a source of direct current DC from one voltage level to another) and a controller. The (MPPT) finds and maintains operations at the maximum power point using a tracking algorithm during variations in weather conditions. Because of the nonlinear behavior of (PV) module current-voltage characteristics and the nonlinearity of (DC-DC) converters due to switching, conventional controllers are unable to provide the best response, especially when dealing with wide parameter variations and line transients. The goal of this work is to design andimplement a maximum power point tracker that uses a fuzzy logic control algorithm. Fuzzy logic naturally provides a superior controller for this type of nonlinear application. This method also benefits from the artificial intelligence approach for overcoming the complexity in modeling nonlinear systems. In order to succeed in this work, an (MPPT) system consisting of a (PV) module, a (DC-DC) converter, and a fuzzy logic controller is designed and simulated in Simulink. Analyses of buck- boost converter characteristics are carried out to find the most suitable topology for the PV system used. An integrated model of the PV module with the identified converter is simulated in MATLAB to derive the expert knowledge needed to formulate and tune the fuzzy logic controller. The simulation results show that, the fuzzy logic controller is able to obtain the desired outcomes which are actual power generation of solar panels at different irradiance and temperature................ Keywords: ....Fuzzy logic, PV, MPPT, DC-DC converter, MATLAB programming.