Published May 1, 2020 | Version v1
Publication Open

Improved Fuzzy Logic Controller Implemented on FPGA Circuit for Photovoltaic Systems

Creators

  • 1. Cadi Ayyad University
  • 2. École Royale de l'Air de Marrakech

Description

To be the photovoltaic arrays capable to transport the maximum power obtainable, it must be combined with Maximum Power Point Tracking (MPPT).To succeed, we will improve a Maximum Power Point Tracking (MPPT) method, based on intelligent technique such as Fuzzy Logic Controller (FLC), compared with a conventional method which is P&O.This improved method applied to a stand-alone photovoltaic system under loading conditions and atmospheric data (temperature and irradiance).The goal of this controller is to prove that the FLC is the best technique of MPPT to extract the maximum power of photovoltaic modules.The main objective of this work is the implementation on a "Cyclone II" circuit using "EP2C35F672C6" Development Board reconfigurable Field-Programmable Gate Array (FPGA) with Hardware Description Language (VHDL).Thus, we show the advantages of using the FPGA circuits, which are their short progress time, their low price and their suppleness of process.The close optimum design of this technique is based on the best choice membership functions and control rules for two-input, one-output digital Fuzzy Logic Controller (FLC) based on "Mamdani" mechanism.The simulation and implementation results obtained respectively with waveform under Quartus software and on Cyclone II, both show a satisfactory performance and confirm the good tracking efficacy and speedy response to various atmospheric conditions.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

لكي تكون المصفوفات الكهروضوئية قادرة على نقل أقصى طاقة يمكن الحصول عليها، يجب دمجها مع تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT). للنجاح، سنقوم بتحسين طريقة تتبع نقطة الطاقة القصوى (MPPT)، بناءً على تقنية ذكية مثل وحدة التحكم المنطقية الضبابية (FLC)، مقارنةً بالطريقة التقليدية وهي P&O. هذه الطريقة المحسنة المطبقة على نظام كهروضوئي مستقل في ظل ظروف التحميل والبيانات الجوية (درجة الحرارة والإشعاع) الهدف من وحدة التحكم هذه هو إثبات أن FLC هو أفضل تقنية لـ MPPT لاستخراج أقصى طاقة للوحدات الكهروضوئية. الهدف الرئيسي من هذا العمل هو التنفيذ على دائرة "Cyclone II" باستخدام "EP2C35F672C6" صفيف بوابة قابل للبرمجة الميدانية قابل لإعادة التكوين (FPGA) مع لغة وصف الأجهزة (VHDL). وبالتالي، فإننا نعرض مزايا استخدام دوائر FPGA، وهي وقت تقدمها القصير، وسعرها المنخفض ومرونتها في العملية. يعتمد التصميم الأمثل الوثيق لهذه التقنية على أفضل وظائف عضوية الاختيار وقواعد التحكم في وحدة التحكم المنطقية الضبابية الرقمية ثنائية المدخلات أحادية الخرج (FLC) على آلية "ممداني". تظهر نتائج المحاكاة والتنفيذ التي تم الحصول عليها على التوالي مع الشكل الموجي تحت برنامج Quartus وعلى Cyclone II، أداءً مرضيًا وتؤكد فعالية التتبع الجيدة والاستجابة السريعة للظروف الجوية المختلفة.

Translated Description (French)

Pour être les réseaux photovoltaïques capables de transporter la puissance maximale pouvant être obtenue, elle doit être combinée avec le suivi du point de puissance maximale (MPPT).Pour réussir, nous allons améliorer une méthode de suivi du point de puissance maximale (MPPT), basée sur une technique intelligente telle que le contrôleur logique flou (FLC), par rapport à une méthode conventionnelle qui est P&O.Cette méthode améliorée appliquée à un système photovoltaïque autonome dans des conditions de charge et de données atmosphériques (température et irradiance).Le but de ce contrôleur est de prouver que le FLC est la meilleure technique de MPPT pour extraire la puissance maximale des modules photovoltaïques. L'objectif principal de ce travail est la mise en œuvre sur un circuit « Cyclone II » en utilisant « EP2C35F672C6 ». La carte de développement reconfigurable Field-Programmable Gate Array (FPGA) avec langage de description matériel (VHDL). Ainsi, nous montrons les avantages de l'utilisation des circuits FPGA, qui sont leur court temps de progression, leur faible prix et leur souplesse de processus. La conception optimale proche de cette technique est basée sur les meilleures fonctions d'adhésion de choix et les règles de contrôle pour deux entrées, une sortie numérique Fuzzy Logic Controller (FLC) basé sur le mécanisme « Mamdani ». Les résultats de simulation et de mise en œuvre obtenus respectivement avec la forme d'onde sous le logiciel Quartus et sur Cyclone II, montrent tous deux une performance satisfaisante et confirment la bonne efficacité de suivi et la réponse rapide aux différentes conditions atmosphériques.

Translated Description (Spanish)

Para ser los arreglos fotovoltaicos capaces de transportar la máxima potencia obtenible, debe combinarse con el Seguimiento del Punto de Máxima Potencia (MPPT).Para tener éxito, mejoraremos un método de Seguimiento del Punto de Máxima Potencia (MPPT), basado en una técnica inteligente como el Controlador Lógico Difuso (FLC), en comparación con un método convencional que es P&O. Este método mejorado se aplica a un sistema fotovoltaico independiente en condiciones de carga y datos atmosféricos (temperatura e irradiancia).El objetivo de este controlador es demostrar que el FLC es la mejor técnica de MPPT para extraer la máxima potencia de los módulos fotovoltaicos. El objetivo principal de este trabajo es la implementación en un circuito "Cyclone II" utilizando la matriz de puertas programables en campo (FPGA) reconfigurable de la placa de desarrollo "EP2C35F672C6" con lenguaje de descripción de hardware (VHDL). Así, mostramos las ventajas de utilizar los circuitos FPGA, que son su corto tiempo de progreso, su bajo precio y su flexibilidad de proceso. El diseño óptimo de esta técnica se basa en las funciones de membresía de mejor elección y las reglas de control para el controlador lógico difuso digital (FLC) de dos entradas y una salida. en el mecanismo "Mamdani". Los resultados de simulación e implementación obtenidos respectivamente con la forma de onda bajo el software Quartus y en Cyclone II, muestran un rendimiento satisfactorio y confirman la buena eficacia de seguimiento y la rápida respuesta a diversas condiciones atmosféricas.

Files

jcssp.2020.671.685.pdf.pdf

Files (1.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:656ac21aacf6849e030f517da5fda0ef
1.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تم تنفيذ وحدة تحكم منطقية ضبابية محسنة على دائرة FPGA للأنظمة الكهروضوئية
Translated title (French)
Contrôleur de logique floue amélioré mis en œuvre sur le circuit FPGA pour les systèmes photovoltaïques
Translated title (Spanish)
Controlador de lógica difusa mejorado implementado en el circuito FPGA para sistemas fotovoltaicos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3033261311
DOI
10.3844/jcssp.2020.671.685

Is supplement to
https://openalex.org/W3004362061 (Other)
https://openalex.org/W2381993707 (Other)
https://openalex.org/W2367445858 (Other)
https://openalex.org/W2366644717 (Other)
https://openalex.org/W2366001104 (Other)
https://openalex.org/W2364622490 (Other)
https://openalex.org/W2351307261 (Other)
https://openalex.org/W2093748482 (Other)
https://openalex.org/W2090575600 (Other)
https://openalex.org/W1956655372 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W1527946051
  • https://openalex.org/W1971169973
  • https://openalex.org/W1973876743
  • https://openalex.org/W1974725520
  • https://openalex.org/W2038164787
  • https://openalex.org/W2071767247
  • https://openalex.org/W2072637731
  • https://openalex.org/W2075251143
  • https://openalex.org/W2094299658
  • https://openalex.org/W2104061959
  • https://openalex.org/W2111139814
  • https://openalex.org/W2156234870
  • https://openalex.org/W2484215240
  • https://openalex.org/W2532294903
  • https://openalex.org/W2584208229
  • https://openalex.org/W2767465733
  • https://openalex.org/W2772311202
  • https://openalex.org/W2947115460
  • https://openalex.org/W3139915793