Published April 24, 2023 | Version v1
Publication Open

Performance enhancement of PV system using VSG with ANFIS controller

Creators

  • 1. Menoufia University
  • 2. Beni-Suef University

Description

Abstract With the enormous stress of energy lack and air pollution, renewable energy sources such as photovoltaic sources become an effective solution to solve these problems. The penetration of inertia-less photovoltaic sources into power system has adverse effects on the overall system inertia which threatens system stability. As a solution for this problem, virtual inertia technique can be used as a system controller in order to enhance the system performance and maintain its stability. In this paper, an adaptive virtual synchronous generator (VSG) controller based on the oscillation motion of the synchronous machine is introduced. Then, a proposed VSG with adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) is presented as an inverter controller. The system response is investigated and compared with other control methods under different operating scenarios. To verify the effectiveness of the proposed adaptive VSG, an experimental setup is presented with real-time implementation for the system using dSPACE DS1104 interfacing with MATLAB software, and the system response is investigated under different operating scenarios. Upon the presented results, there is an enhancement in the system response when the proposed adaptive VSG with ANFIS controller is used, and this emphasizes the superiority of using such controller in PV systems over other techniques.

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

Translated Description (Arabic)

مع الضغط الهائل لنقص الطاقة وتلوث الهواء، تصبح مصادر الطاقة المتجددة مثل المصادر الكهروضوئية حلاً فعالاً لحل هذه المشاكل. إن تغلغل المصادر الكهروضوئية الخالية من الجمود في نظام الطاقة له آثار ضارة على الجمود الكلي للنظام مما يهدد استقرار النظام. كحل لهذه المشكلة، يمكن استخدام تقنية القصور الذاتي الظاهري كوحدة تحكم في النظام من أجل تعزيز أداء النظام والحفاظ على استقراره. في هذه الورقة، يتم تقديم وحدة تحكم مولد متزامن افتراضي تكيفي (VSG) بناءً على حركة التذبذب للجهاز المتزامن. بعد ذلك، يتم تقديم VSG المقترح مع نظام الاستدلال العصبي الضبابي التكيفي (ANFIS) كوحدة تحكم في العاكس. يتم فحص استجابة النظام ومقارنتها بطرق التحكم الأخرى في ظل سيناريوهات تشغيل مختلفة. للتحقق من فعالية VSG التكيفي المقترح، يتم تقديم إعداد تجريبي مع التنفيذ في الوقت الفعلي للنظام باستخدام واجهة dSPACE DS1104 مع برنامج MATLAB، ويتم التحقيق في استجابة النظام في ظل سيناريوهات تشغيل مختلفة. بناءً على النتائج المقدمة، هناك تعزيز في استجابة النظام عند استخدام VSG التكيفي المقترح مع وحدة تحكم ANFIS، وهذا يؤكد على تفوق استخدام وحدة التحكم هذه في الأنظمة الكهروضوئية على التقنيات الأخرى.

Translated Description (French)

Résumé Avec l'énorme stress du manque d'énergie et de la pollution de l'air, les sources d'énergie renouvelables telles que les sources photovoltaïques deviennent une solution efficace pour résoudre ces problèmes. La pénétration de sources photovoltaïques sans inertie dans le système électrique a des effets néfastes sur l'inertie globale du système, ce qui menace la stabilité du système. Pour résoudre ce problème, la technique de l'inertie virtuelle peut être utilisée comme contrôleur du système afin d'améliorer les performances du système et de maintenir sa stabilité. Dans cet article, un contrôleur adaptatif de générateur synchrone virtuel (VSG) basé sur le mouvement d'oscillation de la machine synchrone est introduit. Ensuite, une VSG proposée avec un système d'inférence neuro-fuzzy adaptatif (ANFIS) est présentée comme un contrôleur d'onduleur. La réponse du système est étudiée et comparée à d'autres méthodes de contrôle dans différents scénarios de fonctionnement. Pour vérifier l'efficacité de la VSG adaptative proposée, une configuration expérimentale est présentée avec une mise en œuvre en temps réel pour le système utilisant l'interface dSPACE DS1104 avec le logiciel Matlab, et la réponse du système est étudiée dans différents scénarios de fonctionnement. Sur la base des résultats présentés, il y a une amélioration de la réponse du système lorsque le VSG adaptatif proposé avec contrôleur ANFIS est utilisé, ce qui souligne la supériorité de l'utilisation d'un tel contrôleur dans les systèmes PV sur d'autres techniques.

Translated Description (Spanish)

Resumen Con el enorme estrés de la falta de energía y la contaminación del aire, las fuentes de energía renovables como las fuentes fotovoltaicas se convierten en una solución efectiva para resolver estos problemas. La penetración de fuentes fotovoltaicas sin inercia en el sistema de energía tiene efectos adversos en la inercia general del sistema que amenaza la estabilidad del sistema. Como solución a este problema, se puede utilizar la técnica de inercia virtual como controlador del sistema con el fin de mejorar el rendimiento del sistema y mantener su estabilidad. En este documento, se introduce un controlador de generador síncrono virtual adaptativo (VSG) basado en el movimiento de oscilación de la máquina síncrona. A continuación, se presenta una propuesta de VSG con sistema de inferencia adaptativa neurofuzzy (ANFIS) como controlador inversor. La respuesta del sistema se investiga y compara con otros métodos de control en diferentes escenarios operativos. Para verificar la efectividad del VSG adaptativo propuesto, se presenta una configuración experimental con implementación en tiempo real para el sistema utilizando dSPACE DS1104 que interactúa con el software MATLAB, y la respuesta del sistema se investiga en diferentes escenarios operativos. Tras los resultados presentados, hay una mejora en la respuesta del sistema cuando se utiliza el VSG adaptativo propuesto con controlador ANFIS, y esto enfatiza la superioridad del uso de dicho controlador en sistemas fotovoltaicos sobre otras técnicas.

Files

s00202-023-01824-4.pdf.pdf

Files (2.9 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
md5:90310742b07ff2f03155509d28e8bb84
2.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحسين أداء النظام الكهروضوئي باستخدام VSG مع وحدة تحكم ANFIS
Translated title (French)
Amélioration des performances du système PV à l'aide de VSG avec contrôleur ANFIS
Translated title (Spanish)
Mejora del rendimiento del sistema fotovoltaico utilizando VSG con controlador ANFIS

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4366825548
DOI
10.1007/s00202-023-01824-4

Is supplement to
https://openalex.org/W4390103748 (Other)
https://openalex.org/W3006682059 (Other)
https://openalex.org/W2763641192 (Other)
https://openalex.org/W2392812934 (Other)
https://openalex.org/W2389800468 (Other)
https://openalex.org/W2386042020 (Other)
https://openalex.org/W2348289076 (Other)
https://openalex.org/W2263529430 (Other)
https://openalex.org/W2150377753 (Other)
https://openalex.org/W2114654021 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1740263521
  • https://openalex.org/W1981321957
  • https://openalex.org/W2035221773
  • https://openalex.org/W2040846055
  • https://openalex.org/W2072637731
  • https://openalex.org/W2104195154
  • https://openalex.org/W2148071400
  • https://openalex.org/W2281693041
  • https://openalex.org/W2548949292
  • https://openalex.org/W2571417642
  • https://openalex.org/W2800290414
  • https://openalex.org/W2810088368
  • https://openalex.org/W2889701049
  • https://openalex.org/W2913985269
  • https://openalex.org/W2942817421
  • https://openalex.org/W2952286565
  • https://openalex.org/W2981499454
  • https://openalex.org/W2993925213
  • https://openalex.org/W3005426446
  • https://openalex.org/W3006040850
  • https://openalex.org/W3008172713
  • https://openalex.org/W3016746569
  • https://openalex.org/W3023378000
  • https://openalex.org/W3036848251
  • https://openalex.org/W3049758119
  • https://openalex.org/W3089516421
  • https://openalex.org/W3108211772
  • https://openalex.org/W3121041758
  • https://openalex.org/W3132249897
  • https://openalex.org/W3203798668
  • https://openalex.org/W4224000031
  • https://openalex.org/W4226194429