Cilt 20, Sayı 4, Sayfalar 1 - 8 2017-12-27

Adaptation of Optimized PID Controller with PSO Algorithm to Photovoltaic MPPT System
PSO Algoritması ile Optimize Edilmiş PID Denetleyicinin Fotovoltaik MPPT Sistemine Uyarlanması

Osman DOĞMUŞ [1] , Erdal KILIC [2] , Sami ŞİT [3] , Mahit GÜNEŞ [4]

70 64

Maximum power point tracking (MPPT) is used in photovoltaic (PV) systems to maximize output power by changing the switching duty cycle of DC-DC converters. In this work, MPPT algorithm with PID optimization based on particle swarm optimization (PSO) is presented for PV systems. In order to test the success of the proposed method, the results obtained are compared with the results of conventional PID controller and P&O methods commonly used in PV systems. The work was carried out in Matlab / Simulink environment. It has been observed that the proposed control structure is more successful than other methods in both transient and steady-state situations.
Maksimum güç noktası izleme (MPPT), fotovoltaik (PV) sistemlerde, DC-DC dönüştürücülerin anahtarlama darbe genişliğini (duty cycle) değiştirerek çıkış gücünü maksimize etmek için kullanılır. Bu çalışmada, PV sistemler için parçacık sürü optimizasyon (PSO) tabanlı PID ile MPPT algoritması sunulmuştur. Önerilen yöntemin başarısını test etmek amacıyla elde edilen sonuçlar, klasik PID denetleyici ve PV sistemlerde yaygın kullanılan değiştir ve gözle (P&O) yöntemlerinin sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Çalışmalar Matlab/Simulink ortamında gerçekleştirilmiştir. Önerilen denetim yapısının hem geçici hem de kararlı durumlarda diğer yöntemlere göre daha başarılı olduğu görülmüştür.
  • Akhtar, H.E., Sharma, V., Chandra, A., Al-Haddad, K., (2003) Modelling, Simulation and Performance Analysis of Switched Reluctance Motor Operating with Optimum Value of Fixed Turn-On and Turn-Off Switching Angles. IEEE Proceeding (2003), pp 397–402.
  • Anto, E.K., Asumadu, J.A., Okyere, P.Y., 2016. PID-based P&O MPPT Controller for Offgrid Solar PV Systems Using Ziegler-Nichols Tuning Method to Step, Ramp and Impulse Inputs. Journal of Multidisciplinary Engineering Science Studies (JMESS). Vol. 2 Issue 7, July - 2016
  • Avirajamanjula, P., PAlanivel, P., 2015. Development of a Universal Controller for Converter Based Switched Reluctance Motors. Power Electronics and Renewable Energy Systems, Lecture Notes in Electrical Engineering 326, DOI 10.1007/978-81-322-2119-7_79, pp. 811-818.
  • Baş, Z., Selçuk, T., Yılmaz, A.S., Analysis and Design of Boost Converter Using Peak Current Mode Control Technique. International Conference on Natural Science and Engineering (ICNASE’16). March 19-20, 2016, Kilis, Turkey.
  • Coello Coello, C.A., Reyes-Sierra, M. 2006. Multi-Objective Particle Swarm Optimizers: A Survey of the State-of-the-Art. Int. J. Comput. Int. Sys., 2(3): 287–308.
  • Erkol, H.O., 2017. GA ve PSO ile Kontrol Parametrelerinin Optimizasyonu. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, Vol: 7(1), pp.179-185.
  • Femia, N., Petrone, G., Spagnuolo, G., Vitelli, M. (2005). Optimization of Perturb and Observe Maximum Power Point Tracking Method. IEEE Trans. Power Electron., vol. 20, no. 4, pp. 963-973.
  • Anil, G., Murugan, N., Ubaid, M., 2013. “PI Controller based MPPT for a PV System”, IOSR Journal of Electrical and Electronics Engineering, Volume 6, No.5, pp,10-15.
  • Gani, A., Kılıç, E., Keçecioğlu, Ö.F., Açıkgöz, H., Tekin, M., Şekkeli, M., (2017). A Simulation Study on Controlling Excitation Current of Synchronous Motor and Reactive Power Compensation via PSO Based PID and PID Controllers. Akıllı Sistemlerde Yenilikler ve Uygulamaları Konferansı (ASYU 2017), 5-7 Ekim, Alanya.
  • Gules, R., Pacheco, J.D.P., Hey, H. L. and Imhoff, J., 2008. A Maximum Power Point Tracking System with Parallel Connection for PV Stand-Alone Applications, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 55, no. 7, pp. 2674–2683.
  • Hasaneen, BM., Elbaset Mohammed, AA., (2007) Design and Simulation of DC/DC Converter. 12th International Middle-East, Power System Conference, MEPCON 2008, pp.335–340.
  • Keçecioğlu, Ö.F., Tekin, M., Gani, A., Açıkgöz, H., Gemci, A., Şekkeli, M., 2015. Investigation of A Solar Power Plant’s Effect over The Power Quality Parameters on Power System. KSU. Journal of Engineering Sciences, Vol:18(2), pp.17-24.
  • Kumar, B.A., Venkatesh, M.S., Muralikrishna, G.M., 2015. Optimization of Photovoltaic Power Using PID MPPT Controller Based on Incremental Conductance Algorithm. Power Electronics and Renewable Energy Systems, Lecture Notes in Electrical Engineering 326, DOI 10.1007/978-81-322-2119-7_78 , pp. 803-809.
  • Kurak, E., Erdemir, V., Dursun, B., 2016. PV Sistemin İçin Maksimum Güç Noktası İzleyicisi Tasarımı ve Uygulaması. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 4 (2016), ss. 581-592.
  • Kwon, J.M., Kwon, B.H. and Nam, K.H., 2009. Grid-Connected Photovoltaic Multistring PCS with PV Current Variation Reduction Control,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 56, no. 11, pp. 4381–4388.
  • Marini, F., Walczak, B. 2015. Particle Swarm Optimization (PSO) A Tutorial. Chemometric. Intell. Lab. Syst., 149:153–165.
  • Midya, P., Krein, P.T., Greuel, M.F. 2007. Sensorless Current Mode Control-an Observer-Based Technique for DC-DC Converters. IEEE Trans Power Electron 16(4):522–526.
  • Nagarajan, R., Yuvaraj, R., Hemalatha, V., Logapriya, S., Mekala, A., Priyanga, S., 2017. Implementation of PV - Based Boost Converter Using PI Controller with PSO Algorithm. International Journal Of Engineering And Computer Science ISSN:2319-7242, Volume 6 Issue 3 March 2017, Page No. 20479-20484, Index Copernicus value (2015): 58.10 DOI: 10.18535/ijecs/v6i3.14.
  • Ortiz-Rivera, E., (2008). Maximum Power Point Tracking using The Optimal Duty Ratio for DC/DC Converters and Load Matching in Photovoltaic Application. Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2008. APEC 2008. Twenty-Third Annual IEEE, pp.987–991.
  • Özçelik, M.A., Yilmaz, A.S., (2015). Effect of Maximum Power Point Tracking in Photovoltaic Systems and Its Improving and Its Application of Wireless Energy Transmission. Journal of Clean Energy Technologies, Vol. 3, No. 6, November 2015, pp. 441-416.
  • Özçelik, M.A., Yilmaz, A.S., (2016). Effect of Improving Perturb and Observe MPPT Algorithm on AC Grid Connected PV Systems, Istanbul University - Journal of Electrical & Electronics Engineering (IU - JEEE), 16(2), 3025-3032.
  • Samrat, N.H., Ahmad, N.B., Choudhury, I.A., Taha. Z.B., 2014. Modeling, Control, and Simulation of Battery Storage Photovoltaic-Wave Energy Hybrid Renewable Power Generation Systems for Island Electrification in Malaysia. The Scientific World Journal, pp. 1-21.
  • Surendran, S., Selvakumar, R.B., 2015. Cascaded Dual Buck Inverter with Sensorless Current Control Method for Grid Connected Photovoltaic Systems. Power Electronics and Renewable Energy Systems, Lecture Notes in Electrical Engineering 326, DOI 10.1007/978-81-322-2119-7_102 , pp. 1047-1056.
  • Yau, H.T., Lin, C.J., and Liang, Q.C., 2013. PSO based PI Controller Design for a Solar Charger System,” The Scientific World Journal, Vol. 2013, Article ID 815280, pp. 1-13.
  • Ziegler, JG., Nichols, NB. 1993. Optimum Settings for Automatic Controllers. Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, 115(2B): 759-765.
Konular Elektrik Elektronik Mühendisliği
Dergi Bölümü Araştırma Makalesi
Yazarlar

Yazar: Osman DOĞMUŞ
E-posta: odogmus@yahoo.com
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0002-1572-6109
Yazar: Erdal KILIC
E-posta: ekilic@ksu.edu.tr
Kurum: Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0002-5830-2277
Yazar: Sami ŞİT
E-posta: samisit@hotmail.com
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0002-1552-3889
Yazar: Mahit GÜNEŞ
E-posta: mgunes@ksu.edu.tr
Ülke: Turkey


Bibtex @araştırma makalesi { ksujes362618, journal = {Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi}, issn = {1309-1751}, address = {Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi}, year = {2017}, volume = {20}, pages = {1 - 8}, doi = {10.17780/ksujes.362618}, title = {Adaptation of Optimized PID Controller with PSO Algorithm to Photovoltaic MPPT System}, language = {en}, key = {cite}, author = {ŞİT, Sami and DOĞMUŞ, Osman and GÜNEŞ, Mahit and KILIC, Erdal} } @araştırma makalesi { ksujes362618, journal = {Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi}, issn = {1309-1751}, address = {Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi}, year = {2017}, volume = {20}, pages = {1 - 8}, doi = {10.17780/ksujes.362618}, title = {PSO Algoritması ile Optimize Edilmiş PID Denetleyicinin Fotovoltaik MPPT Sistemine Uyarlanması}, language = {tr}, key = {cite}, author = {ŞİT, Sami and DOĞMUŞ, Osman and GÜNEŞ, Mahit and KILIC, Erdal} }
APA DOĞMUŞ, O , KILIC, E , ŞİT, S , GÜNEŞ, M . (2017). Adaptation of Optimized PID Controller with PSO Algorithm to Photovoltaic MPPT System. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 20 (4), 1-8. DOI: 10.17780/ksujes.362618
MLA DOĞMUŞ, O , KILIC, E , ŞİT, S , GÜNEŞ, M . "Adaptation of Optimized PID Controller with PSO Algorithm to Photovoltaic MPPT System". Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 20 (2017): 1-8 <http://jes.ksu.edu.tr/issue/32821/362618>
Chicago DOĞMUŞ, O , KILIC, E , ŞİT, S , GÜNEŞ, M . "Adaptation of Optimized PID Controller with PSO Algorithm to Photovoltaic MPPT System". Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 20 (2017): 1-8
RIS TY - JOUR T1 - PSO Algoritması ile Optimize Edilmiş PID Denetleyicinin Fotovoltaik MPPT Sistemine Uyarlanması AU - Osman DOĞMUŞ , Erdal KILIC , Sami ŞİT , Mahit GÜNEŞ Y1 - 2017 PY - 2017 N1 - doi: 10.17780/ksujes.362618 DO - 10.17780/ksujes.362618 T2 - Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 1 EP - 8 VL - 20 IS - 4 SN - 1309-1751- M3 - doi: 10.17780/ksujes.362618 UR - http://dx.doi.org/10.17780/ksujes.362618 Y2 - 2017 ER -
EndNote %0 Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi PSO Algoritması ile Optimize Edilmiş PID Denetleyicinin Fotovoltaik MPPT Sistemine Uyarlanması %A Osman DOĞMUŞ , Erdal KILIC , Sami ŞİT , Mahit GÜNEŞ %T PSO Algoritması ile Optimize Edilmiş PID Denetleyicinin Fotovoltaik MPPT Sistemine Uyarlanması %D 2017 %J Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi %P 1309-1751- %V 20 %N 4 %R doi: 10.17780/ksujes.362618 %U 10.17780/ksujes.362618