Thanh bên bài viết
ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO MÔ HÌNH TẬP ĐIỆN ÁP HỮU HẠN DỰA TRÊN LOGIC MỜ VỚI BƯỚC NHẢY THÍCH NGHI CHO HỆ THỐNG QUANG ĐIỆN NỐI LƯỚI
Nội dung chính của bài viết
Tóm tắt
Bài báo nghiên cứu tối ưu hóa hiệu suất bám điểm công suất cực đại MPPT (Maximum Power Point Tracking) cho hệ thống quang điện nối lưới thông qua việc phát triển giải pháp điều khiển dự báo mô hình MPC (Model Predictive Control) với tập điện áp hữu hạn FVS (Finite Voltage Set) dựa trên logic mờ FLC (Fuzzy Logic Controller). Một cấu trúc điều khiển lai ghép (Fuzzy-FVS-MPC) được thiết kế để khắc phục nhược điểm của các bộ điều khiển tuyến tính. Bộ điều khiển logic mờ được tích hợp nhằm tự động tính toán và điều chỉnh liên tục độ lớn bước nhảy điện áp của FVS-MPC, tuân theo các biến thiên tức thời của dòng năng lượng từ giàn pin.
Mô hình toán học và cấu trúc điều khiển được mô phỏng, đánh giá trên nền tảng MATLAB/Simulink.
Kết quả cho thấy giải pháp đề xuất thể hiện tính ưu việt trong quá trình đáp ứng động học, đạt thời gian xác lập dưới 0,1 giây dưới các thay đổi bức xạ khắc nghiệt nhanh hơn 29% so với phương pháp truyền thống. Ở trạng thái tĩnh, giải pháp đảm bảo hiệu suất bám cực đại đạt trên 98,9% và loại bỏ hoàn toàn các dao động công suất có hại.
Abstract
This paper investigates the optimization of Maximum Power Point Tracking (MPPT) efficiency for grid-tied photovoltaic systems by developing a Finite Voltage Set Model Predictive Control (FVS-MPC) strategy based on a Fuzzy Logic Controller (FLC) with an adaptive step-size. A hybrid control structure (Fuzzy-FVS-MPC) is designed to overcome the limitations of conventional linear controllers. The fuzzy logic controller is integrated to automatically calculate and continuously adjust the voltage prediction step size of the FVS-MPC, in response to instantaneous variations in the power flow from the PV array. The mathematical model and control structure are simulated and evaluated using the MATLAB/Simulink platform. The results demonstrate the superiority of the proposed solution in dynamic response, achieving a settling time of under 0.1 seconds under severe irradiance changes, which is 29% faster than traditional methods. Furthermore, in the steady state, the proposed strategy ensures a tracking efficiency of over 98.9% and completely eliminates harmful power oscillations.
Keywords: Maximum power point tracking, predictive control model, finite voltage set, fuzzy logic controller, grid-tied System.
Từ khóa
Bám công suất cực đại, điều khiển dự báo mô hình, tập điện áp hữu hạn, điều khiển mờ, nghịch lưu nối lưới.
Chi tiết bài viết
Tài liệu tham khảo
https://doi.org/10.3390/su162310317
[2] B. Sangeetha, K. Manjunatha, P. T. Kumaran, A. Sheela, K. S. Yamuna, and S. Sivakumar (2024), Performance Optimization in Photovoltaic Systems: A Review, Archives of Computational Methods in Engineering, vol. 31, no. 3, pp. 1507–1518.
https://doi.org/10.1007/s11831-023-10023-0
[3] A. K. Podder, N. K. Roy, and H. R. Pota (2019), MPPT methods for solar PV systems: A critical review based on tracking nature, IET Renewable Power Generation, vol. 13, no. 10, pp. 1615–1632.
https://doi.org/10.1049/iet-rpg.2018.5946
[4] D. Sera, L. Mathe, T. Kerekes, S. V. Spataru, and R. Teodorescu (2013), On the Perturb-and-Observe and Incremental Conductance MPPT Methods for PV Systems, IEEE Journal of Photovoltaics, vol. 3, no. 3, pp. 1070–1078.
https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2013.2261118
[5] Soni, A. K., Jana, K. C., & Gupta, D. K. (2023), Variable Step-size Adaptive Maximum Power Point Tracking Algorithm for Solar Cell Under Partial Shading Conditions, IETE Journal of Research, 69(3), 1562–1577.
https://doi.org/10.1080/03772063.2020.1871425
[6] H. Abouadane et al. (2020), Multiple-Power-Sample Based P&O MPPT for Fast-Changing Irradiance Conditions, IEEE Journal of Photovoltaics, vol. 10, no. 5, pp. 1481-1488.
https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2020.3009781
[7] A. Dawahdeh, H. Sharadga, and S. Kumar (2024), Novel MPPT Controller Augmented with Neural Network for Use with Photovoltaic Systems Experiencing Rapid Solar Radiation Changes, Sustainability, vol. 16, no. 3, p. 1021.
https://doi.org/10.3390/su16031021
[8] M. E. Haque and N. Mohammad (2024), Design and Performance Analysis of Neural Network-Based MPPT in PV System with Energy Storage Management, 2024 6th International Conference on Electrical Engineering and Information & Communication Technology (ICEEICT), pp. 1378-1383.
https://doi.org/10.1109/iceeict62016.2024.10534419
[9] S. Vazquez et al. (2014), Model Predictive Control: A Review of Its Applications in Power Electronics, IEEE Industrial Electronics Magazine, vol. 8, no. 1, pp. 16-31.
https://doi.org/10.1109/MIE.2013.2290138
[10] A. O. Salau and G. K. Alitasb (2024), MPPT efficiency enhancement of a grid connected solar PV system using finite control set model predictive controller, Heliyon, vol. 10, no. 1, p. e27663.
https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e27663
[11] M. Ahmed, I. Harbi, M. Abdelrahem, R. Kennel, and J. Rodriguez (2023), Highly Efficient MPPT Technique Using Model Predictive Control, 2023 IEEE International Conference on Predictive Control of Electrical Drives and Power Electronics (PRECEDE), Wuhan, China, pp. 1-5.
https://doi.org/10.1109/PRECEDE57319.2023.10174406
[12] C.-H. Lin et al. (2023), Finite Control Set Model Predictive Control (FCS-MPC) for Enhancing the Performance of a Single-Phase Inverter in a Renewable Energy System (RES), Mathematics, vol. 11, no. 21, p. 4553.
https://doi.org/10.3390/math11214553
[13] Y. Liu, S. Li, Y. He and Q. Zhang (2024), Improved Photovoltaic Maximum Power Point Tracking Algorithm Integrating Intelligent Fuzzy Control with the Variable-Step-Size Method, 2024 4th International Signal Processing, Communications and Engineering Management Conference (ISPCEM), Montreal, QC, Canada, pp. 17-22.
https://doi.org/10.1109/ISPCEM64498.2024.00009
[14] K. Ullah, M. Ishaq, F. Tchier, H. Ahmad, Z. Ahmad (2023), Fuzzy-based maximum power point tracking (MPPT) control system for photovoltaic power generation system, Engineering, vol. 20.
[15] S. Motahhir et al. (2020), The Most Used MPPT Algorithms: Review and the Suitable Low-Cost Embedded Board for Each Algorithm, Journal of Cleaner Production, vol. 246, p. 118983.
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118983
[16] M. M. Adel, A. A. Saleh, M. A. Hassan, R. Kennel, and A. Farhan (2024), Efficient Sensorless Speed Predictive Control Without Weighting Factors for PMSM Drive Based On MRAS Estimator, Journal of Applied Science and Engineering, vol. 27, no. 12, pp. 3697–3710.
https://doi.org/10.6180/jase.202412_27(12).0010
[17] F. Wang, A. Tuluhong, B. Luo, A. Abudureyimu (2025), Control Methods and AI Application for Grid-Connected PV Inverter: A Review, Technologies, vol. 13, Issue 11.
https://doi.org/10.3390/technologies13110535
[18] Bộ Công Thương (2015), Quy định hệ thống điện phân phối, Thông tư số 39/2015/TT-BCT, Hà Nội, Việt Nam.
[19] Tata Power Solar Systems Ltd. (2015), Technical Datasheet: TP250 Series - 60 Cell Multicrystalline Solar Photovoltaic Modules, Bangalore, India, 2015. [Online]. Available: https://sunpowersystems.in/productfiles/Tata%20Power%20Solar.pdf
Các bài báo được đọc nhiều nhất của cùng tác giả
- TS Nguyễn Văn Tiến, TS Đỗ Khắc Tiệp, ThS Cao Đức Thanh, NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO DÒNG ĐIỆN KHÔNG TRỌNG SỐ CHO NGHỊCH LƯU NỐI LƯỚI SỬ DỤNG KỸ THUẬT TỐI ƯU HÓA THEO THỨ TỰ BẬC ƯU TIÊN , Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải: Số 86 (2026): Số 86 (04/2026)
- NGUYỄN VĂN TIẾN, ĐỖ KHẮC TIỆP, NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP SỬ DỤNG DUAL-MPPT NÂNG CAO HIỆU SUẤT CHO HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI , Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải: Số 84 (2025): Số 84 (11/2025)
- TS Nguyễn Văn Tiến, TS Đỗ Khắc Tiệp, NGHIÊN CỨU MỘT CÁCH TIẾP CẬN MỚI DỰA TRÊN HỌC TĂNG CƯỜNG CHO BÀI TOÁN TỐI ƯU HÓA ĐỒNG THỜI TỐC ĐỘ VÀ MỨC TIÊU THỤ NHIÊN LIỆU TRONG VẬN HÀNH TÀU THỦY (A STUDY ON A NOVEL REINFORCEMENT LEARNING-BASED APPROACH FOR THE SIMULTANEOUS OPTIMIZATION PROBLEM OF SPEED AND FUEL CONSUMPTION IN SHIP OPERATION) , Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải: Số 85 (2026): Số 85 (01/2026)
- NGUYỄN VĂN TIẾN, HOÀNG XUÂN BÌNH, NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TRÍ THỐNG MINH NHÂN TẠO VÀ ARDUINO ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NGÔI NHÀ THÔNG MINH , Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải: Số 59 (2019): Số 59 (08/2019)
- Đỗ Khắc Tiệp, Nguyễn Văn Tiến, Tống Lâm Tùng, THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN TRƯỢT CHO BÀI TOÁN GIỮ ĐỘI HÌNH VÀ BÁM QUỸ ĐẠO CỦA AUV (DESIGN OF SLIDING MODE CONTROLLER FOR FORMATION KEEPING AND TRAJECTORY TRACKING OF AUTONOMOUS UNDERWATER VEHICLES) , Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải: Số 85 (2026): Số 85 (01/2026)
- TS. Đỗ Khắc Tiệp, Nguyễn Văn Tiến, ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP (AVR) CHO MÁY PHÁT TRÊN TÀU THỦY BẰNG PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO MÔ HÌNH (OPTIMAL CONTROL OF AN AUTOMATIC VOLTAGE REGULATOR (AVR) SYSTEM FOR SHIPBOARD GENERATORS USING MODEL PREDICTIVE CONTROL) , Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải: Số 85 (2026): Số 85 (01/2026)
- NGUYỄN ĐÌNH TÙNG, NGUYỄN VĂN TIẾN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO LÒ ĐỐT SINH KHỐI CÓ BỘ TRAO ĐỔI NHIỆT KIỂU KHÓI - KHÍ , Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải: Số Đặc biệt (2021): Số Đặc biệt (10/2021)
- TRẦN HỒNG HÀ, NGUYỄN VĂN TIẾN, NGUYỄN XUÂN HẬU, NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CẢM BIẾN ĐO MỨC BẰNG SÓNG RADAR ĐỂ ĐO MỨC NHIÊN LIỆU TRÊN TÀU BIỂN , Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải: Số Đặc biệt (2021): Số Đặc biệt (10/2021)
- NGUYỄN VĂN TIẾN, ĐỖ KHẮC TIỆP, NGHIÊN CỨU TỐI ƯU THAM SỐ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID CHO ỔN ĐỊNH QUỸ ĐẠO TÀU THỦY SỬ DỤNG THUẬT GIẢI DI TRUYỀN , Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải: Tập 82 (2025): Số 82 (04/2025)
- ĐỖ KHẮC TIỆP, NGUYỄN VĂN TIẾN, THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ TRƯỢT THÍCH NGHI DỰA TRÊN BỘ QUAN SÁT NHIỄU THỰC HIỆN ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH ĐỘ SÂU CHO THIẾT BỊ TỰ HÀNH DƯỚI NƯỚC , Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải: Tập 82 (2025): Số 82 (04/2025)