Intelligent cascaded adaptive neuro fuzzy interface system controller fed KY converter for hybrid energy based microgrid applications

Abstract

Purpose. This article proposes a new control strategy for KY (DC-DC voltage step up) converter. The proposed hybrid energy system fed KY converter is utilized along with adaptive neuro fuzzy interface system controller. Renewable energy sources have recently acquired immense significance as a result of rising demand for electricity, rapid fossil fuel exhaustion and the threat of global warming. However, due to their inherent intermittency, these sources offer low system reliability. So, a hybrid energy system that encompasses wind/photovoltaic/battery is implemented in order to obtain a stable and reliable microgrid. Both solar and wind energy is easily accessible with huge untapped potential and together they account for more than 60 % of yearly net new electricity generation capacity additions around the world. Novelty. A KY converter is adopted here for enhancing the output of the photovoltaic system and its operation is controlled with the help of a cascaded an adaptive neuro fuzzy interface system controller. Originality. Increase of the overall system stability and reliability using hybrid energy system fed KY converter is utilized along with adaptive neuro fuzzy interface system controller. Practical value. A proportional integral controller is used in the doubly fed induction generator based wind energy conversion system for controlling the operation of the pulse width modulation rectifier in order to deliver a controlled DC output voltage. A battery energy storage system, which uses a battery converter to be connected to the DC link, stores the excess power generated from the renewable energy sources. Based on the battery’s state of charge, its charging and discharging operation is controlled using a proportional integral controller. The controlled DC link voltage is fed to the three phase voltage source inverter for effective DC to AC voltage conversion. The inverter is connected to the three phase grid via an LC filter for effective harmonics mitigation. A proportional integral controller is used for achieving effective grid voltage synchronization. Results. The proposed model is simulated using MATLAB/Simulink, and from the obtained outcomes, it is noted that the cascaded adaptive neuro fuzzy interface system controller assisted KY converter is capable of maintaining the stable operation of the microgrid with an excellent efficiency of 93 %.Мета. У цій статті пропонується нова стратегія управління перетворювачем KY (підвищення напруги постійного струму). Пропонована гібридна енергетична система, що живиться перетворювачем KY, використовується разом із контролером системи адаптивного нейро-нечіткого інтерфейсу. Відновлювані джерела енергії останнім часом набули величезного значення внаслідок зростання попиту на електроенергію, швидкого виснаження викопного палива та загрози глобального потепління. Однак через властиву їм уривчастість ці джерела забезпечують низьку надійність системи. Таким чином, гібридна енергетична система, що включає енергію вітру/фотоелектричних елементів/акумулятору, реалізована для отримання стабільної і надійної мікромережі. Як сонячна, так і вітрова енергія доступні з величезним невикористаним потенціалом, і разом вони забезпечують понад 60 % щорічного чистого приросту нових потужностей з виробництва електроенергії в усьому світі. Новизна. Перетворювач KY використовується тут для підвищення вихідної потужності фотоелектричної системи, і його робота керується за допомогою каскадного контролера системи з адаптивним нейро-нечітким інтерфейсом. Оригінальність. Підвищення загальної стабільності та надійності системи за допомогою гібридної енергетичної системи, що живиться перетворювачем KY і використовується разом з контролером системи з адаптивним нейро-нечітким інтерфейсом. Практична цінність. Пропорційний інтегральний контролер використовується в системі перетворення енергії вітру на основі асинхронного генератора з подвійним живленням для управління випрямлячою роботою з широтно-імпульсною модуляцією для забезпечення регульованої вихідної напруги постійного струму. Акумуляторна система накопичення енергії, в якій використовується акумуляторний перетворювач для підключення до кола постійного струму, зберігає надмірну потужність, що виробляється з відновлюваних джерел енергії. Залежно від стану заряду акумулятора, процес його зарядки і розрядки контролюється за допомогою пропорційного інтегрального контролера. Керована напруга кола постійного струму подається на трифазний інвертор джерела напруги для ефективного перетворення постійної напруги змінну. Інвертор підключений до трифазної мережі через LC-фільтр для ефективного придушення гармонік. Пропорційний інтегральний регулятор використовується для досягнення ефективної синхронізації напруги мережі. Результати. Запропонована модель змодельована з використанням MATLAB/Simulink, і з отриманих результатів випливає, що каскадний адаптивний нейро-нечіткий інтерфейс із системним контролером та перетворювачем KY здатний підтримувати стабільну роботу мікромережі з чудовим ККД 93 %.