Solar shunt active power filter based on optimized direct power control strategy with disturbance rejection principle - Boudechiche, Ghania; Aissa, Oualid; Sarra, Mustapha; Griche, Issam (Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024)
Introduction. This paper focuses on a renewable energy system coupled to a dual purpose power grid via a parallel active power filter for injecting photovoltaic energy into the grid and improving the power quality in the presence of the non-linear load. The novelty of the work consists in the combination of two advanced techniques – Fuzzy Logic Controller (FLC) and the optimized Anti-Windup Fractional Order Proportional-Integral Differentiator (AW-FOPID) regulator based on Particle Swarm Optimization with the Spreading Factor (PSO-SF) algorithm, applied to the improved Direct Power Control (DPC) strategy under different conditions related to climate changes and healthy or infected electrical network. Purpose. Its main role is to improve the power quality and reject the perturbations deforming the electrical network under distorted, unbalanced and balanced grid voltage conditions. Besides, the FLC is employed the Maximum Power Point Tracking (MPPT) under any weather conditions. In addition, the optimized AW-FOPID controller leads to keep the DC bus voltage at its reference value with small undershoots and overshoots in the voltage with a short response time in steady or dynamic states. Methods. The rejection of disturbances affecting the grid is offered by the improved DPC. On the other hand, an intelligent method based on fuzzy logic was used MPPT under any weather conditions. Furthermore, an AW-FOPID regulator based on PSO-SF algorithm is used to keep the DC bus voltage at its reference value with small undershoots and overshoots in the voltage, while keeping a fast response time. Results. The proposed system control is evaluated in various states of power source: distorted, unbalanced, and balanced by simulation using MATLAB/Simulink. The simulation results illustrate the effectiveness and performance of the studied control strategies.

Вступ. У цій статті основна увага приділяється системі відновлюваної енергії, що з'єднана з енергосистемою подвійного призначення через паралельний фільтр активної потужності для подачі фотоелектричної енергії в мережу та покращення якості електроенергії за наявності нелінійного навантаження. Новизна роботи полягає у поєднанні двох передових методик – Fuzzy Logic Controller (FLC) та оптимізованого регулятора Anti-Windup Fractional Order Proportional-Integral Differentiator (AWFOPID) на основі оптимізації рою частинок з коефіцієнтом розширення (PSO-SF), що застосовується до покращеної стратегії прямого управління потужністю (DPC) у різних умовах, пов'язаних зі змінами клімату та справною або зараженою електричною мережею. Мета. Його основна роль полягає в покращенні якості електроенергії та усуненні збурень, що деформують електричну мережу в умовах спотвореної, незбалансованої та збалансованої напруги мережі. Крім того, у FLC використовується система відстеження точки максимальної потужності (MPPT) за будь-яких погодних умов. Крім того, оптимізований контролер AWFOPID дозволяє підтримувати напругу шини постійного струму на опорному значенні з невеликими відхиленнями і викидами напруги з коротким часом відгуку в стані динамічного стану. Методи. Відмова від перешкод, що впливають на мережу, забезпечує покращений DPC. З іншого боку, інтелектуальний метод, заснований на нечіткій логіці, використовувався MPPT за будь-яких погодних умов. Крім того, регулятор AW-FOPID, заснований на алгоритмі PSO-SF, використовується для підтримки опорного значення напруги постійного струму шини з невеликими відхиленнями і викидами напруги, зберігаючи при цьому малий час відгуку. Результати. Пропоноване управління системою оцінюється у різних станах джерела живлення: спотвореному, незбалансованому та збалансованому шляхом моделювання з використанням MATLAB/Simulink. Результати моделювання ілюструють ефективність та продуктивність вивчених стратегій управління.
Keywords: improved direct power control; particle swarm optimization; disturbance rejection principle; fuzzy maximum power point tracking; покращене пряме керування потужністю; оптимізація рою частинок; принцип придушення перешко; нечітке відстеження точки максимальної потужності