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A variable step size fuzzy MPPT controller improving energy conversion of variable speed DFIG wind turbine

A. Harrag 1,2 and S. Messalti 3

1 Physics Department, Faculty of Sciences, Ferhat Abbas University Setif 1, El Bez, 19000 Setif, Algeria.
2 CCNS Laboratory, Electronics Department, Faculty of Technology, Ferhat Abbas University, 19000 Setif, Algeria.
3 Electrical Engineering Department, Faculty of Technology, Mohamed Boudiaf University, 28000 M ’Sila, Algeria.

Abstract

With the world’s fastest growing rate and the prominent part of installed renewable energy sources, it is clear that wind is now a mainstream source of energy supply that will play a leading role in the proclaimed fight against climate change. But becoming mainstream means also assuming new responsibilities, including ensuring the reliable and cost-effective functioning of the overall energy system. In this context, this paper deals with the problem of extracting the wind turbine maximum power, power that depends on the random nature of wind speed and the nonlinear characteristic P = f(w) making it more difficult to extract. For this task, we propose a variable step size fuzzy maximum power point tracking controller. The proposed controller is tested on wind turbine based on a doubly-fed induction generator controlled by a field-oriented control implemented using Matlab/Simulink environment. Simulation results are presented showing a net improvement using the proposed MPPT to converge toward the optimal point with good accuracy and low oscillations around the MPP point achieving better performances.

Résumé

Avec le taux de croissance le plus rapide au monde et la part dominante des sources d’énergie renouvelables installées, il est clair que le vent est maintenant une source d’approvisionnement en énergie qui jouera un rôle de premier plan dans la lutte proclamée contre le changement climatique. Mais le fait de devenir grand public implique également de nouvelles responsabilités, notamment en assurant le fonctionnement fiable et rentable du système énergétique global. Dans ce contexte, cet article traite le problème de l’extraction de la puissance maximale de l’éolienne, la puissance qui dépend de la nature aléatoire de la vitesse du vent et de la caractéristique non linéaire P = f(w), ce qui la rend plus difficile à extraire. Pour cela, nous proposons un contrôleur de suivi de point de puissance maximum flou à pas variable. Le contrôleur proposé est testé sur l’éolienne à base de DFIG contrôlé par flux orienté est implémenté sous l’environnement Matlab/Simulink. Les résultats de la simulation sont présentés montrant une amélioration nette en utilisant le MPPT proposé pour converger vers le point optimal avec une bonne précision et de faibles oscillations autour du point de MPP pour obtenir de meilleures performances.

Keywords

DFIG - Fuzzy logic - MPPT - Perturbe & Observe - Tip speed ratio - Wind turbine.

A variable step size fuzzy MPPT controller improving energy conversion of variable speed DFIG wind turbine
Texte intégral

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