Type-2 fuzzy logic controller-based maximum power point tracking for photovoltaic system

Abstract

Photovoltaic (PV) systems play a crucial role in converting solar energy into electricity, but their efficiency is highly influenced by environmental factors such as irradiance and temperature. To optimize power output, Maximum Power Point Tracking (MPPT) techniques are used. This paper introduces a novel approach utilizing a Type-2 Fuzzy Logic Controller (T2FLC) for MPPT in PV systems. The novelty of the proposed work lies in the development of a T2FLC that offers enhanced adaptability by managing a higher degree of uncertainty, we introduce an original method that calculates the error between the output voltage and a dynamically derived reference voltage, which is obtained using a mathematical equation. This reference voltage adjusts in real-time based on changes in environmental conditions, allowing for more precise and stable MPPT performance. The purpose of this paper is to design and validate the effectiveness of a T2FLC-based MPPT technique for PV systems. This approach seeks to enhance power extraction efficiency in response to dynamic environmental factors such as changing irradiance and temperature. The methods used in this study involve the implementation of T2FLC to adjust the duty cycle of a DC-DC converter for continuous and precise MPPT. The system was simulated under various environmental conditions, comparing the performance of T2FLC against T1FLC. The results show that the T2FLC MPPT system significantly outperforms traditional methods in terms of tracking speed, stability, and power efficiency. T2FLC demonstrated faster convergence to the MPP, reduced oscillations, and higher accuracy in rapidly changing environmental conditions. The findings of this study confirm the practical value of T2FLC logic in improving the efficiency and stability of PV systems, making it a promising solution for enhancing renewable energy technologies.Фотоелектричні (PV) системи відіграють вирішальну роль у перетворенні сонячної енергії в електрику, але їхня ефективність сильно залежить від факторів навколишнього середовища, таких як освітленість та температура. Для оптимізації вихідної потужності використовують методи відстеження точки максимальної потужності (MPPT). У цій статті наведено новий підхід з використанням контролера нечіткої логіки типу 2 (T2FLC) для MPPT у PV системах. Новизна запропонованої роботи полягає у розробці T2FLC, який забезпечує покращену адаптивність за рахунок управління вищим ступенем невизначеності; ми представляємо оригінальний метод, який обчислює помилку між вихідною напругою та динамічно отриманою опорною напругою, яка виходить за допомогою математичного рівняння. Ця опорна напруга регулюється в режимі реального часу на основі змін умов довкілля, що дозволяє забезпечити більш точну та стабільну роботу MPPT. Метою статті є розробка та перевірка ефективності методу MPPT на основі T2FLC для PV систем. Цей підхід спрямований на підвищення ефективності отримання енергії у відповідь на динамічні фактори навколишнього середовища, такі як зміна освітленості та температури. Методи, що використовуються у цьому дослідженні, включають реалізацію T2FLC для регулювання робочого циклу DC-DC-перетворювача для безперервного та точного MPPT. Система була змодельована у різних умовах навколишнього середовища, порівнюючи продуктивність T2FLC та T1FLC. Результати показують, що система MPPT T2FLC значно перевершує традиційні методи з погляду швидкості відстеження, стабільності та енергоефективності. T2FLC продемонструвала більш швидку збіжність до MPP, знижені коливання та більш високу точність у швидко мінливих умовах довкілля. Результати цього дослідження підтверджують практичну цінність логіки T2FLC для підвищення ефективності та стабільності PV систем, що робить її перспективним рішенням для покращення технологій відновлюваної енергії.