Розробка обладнання для максимального відстеження точок живлення (МВТЖ) на основі метаевристичного алгоритму у фотоелектричних (ФЕ) системах

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.317948

Ключові слова:

алгоритм, часткове затінення, оптимізація рою частинок, штучний бджолиний рій, МВТЖ

Анотація

Алгоритми методу рою часток (МРЧ) та штучного бджолиного рою (ШБР) з мікроконтролерами Arduino зосереджені на розробці ефективних рішень для систем управління, оптимізації енергії та обробки сигналів. Ці алгоритми, як правило, використовуються для платформ з великими ресурсами, що ускладнює їх реалізацію безпосередньо на Arduino. Потрібні коригування, щоб алгоритм міг працювати ефективно, не жертвуючи якістю результатів. Обидва реалізуються для частково затінених умов у фотоелектричних (ФЕ). Метод розробки обладнання MВТЖ з цим мета -алгоритмом може бути рішенням у вирішенні обмежень частково затінених порушень. Тим часом інші дослідження двох концепцій алгоритмів МРЧ та ШБР також були розроблені за допомогою моделювання програмного забезпечення як для додатків MВТЖ, так і для інших сфер. Критерії оцінювання та методи оптимізації продуктивності MВТЖ були запропоновані шляхом реалізації перетворювача постійного струму. Тестування проводили з ФЕ із Voc 47,6 В та ISC 11,6 A за двох умов для оцінки ефективності МРЧ та ШБР. Випробування Voc призвело до того, що середня потужність, що генерується системою з алгоритмом МРЧ на трьох незатінених ПВ з опроміненням 801 Вт/м² та температурою 84,5 °C з коливаннями навантаження 50 Ом, 100 Ом, 200 Ом і 400 Ом становила 49,06 Вт, в той час як опромінення на одному затіненому ФЕ на 198 Вт/м² призвело до середньої потужності 46,13 Вт. Система, що використовує алгоритм ШБР на трьох незатінених ФЕ, генерувала середню потужність 48,35 Вт, і з опроміненням на одній затіненій сонячній панелі на 198 Вт/м², він генерував середню потужність 45,03 Вт. Загалом, дослідження демонструє, що і алгоритми МРЧ, і ШБР ефективно покращують виробництво потужності в частково затінених умовах, при цьому МРЧ демонструє кращу продуктивність. Ці результати свідчать про те, що впровадження цих алгоритмів може підвищити ефективність ФЕ -систем у практичних додатках

Спонсор дослідження

  • The author would like to express his deepest gratitude to the Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Diponegoro University, which has provided a Strategic Grant research. Special thanks to the faculty members and administrative staff for their invaluable assistance and guidance. We also appreciate the collaborative environment and the access to the laboratory facilities, which were instrumental in the successful completion of this study.

Біографії авторів

Darjat Darjat, Diponegoro University

Doctor of Engineering

Department of Electrical Engineering

Satria Arya Bima, Diponegoro University

Bachelor of Engineering Graduates

Department of Electrical Engineering

Hieronimus Emilianus Evangelista, Diponegoro University

Bachelor of Engineering Graduates

Department of Electrical Engineering

Bambang Winardi, Diponegoro University

Master of Computer

Department of Electrical Engineering

Ajub Ajulian Zahra, Diponegoro University

Master of Engineering

Department of Electrical Engineering

Nooritawati Md Tahir, Universiti Teknologi MARA

PhD

College of Engineering

Посилання

  1. Rimantho, D., Hidayah, N. Y., Pratomo, V. A., Saputra, A., Akbar, I., Sundari, A. S. (2023). The strategy for developing wood pellets as sustainable renewable energy in Indonesia. Heliyon, 9 (3), e14217. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e14217
  2. Aprilianto, R. A., Ariefianto, R. M. (2021). Peluang Dan Tantangan Menuju Net Zero Emission (NZE) Menggunakan Variable Renewable Energy (VRE) Pada Sistem Ketenagalistrikan Di Indonesia. Jurnal Paradigma, 2 (2). Available at: https://www.researchgate.net/profile/Rizky-Ajie-Aprilianto/publication/357448042_Peluang_Dan_Tantangan_Menuju_Net_Zero_Emission_NZE_Menggunakan_Variable_Renewable_Energy_VRE_Pada_Sistem_Ketenagalistrikan_Di_Indonesia/links/61ce9438d4500608167c1faf/Peluang-Dan-Tantangan-Menuju-Net-Zero-Emission-NZE-Menggunakan-Variable-Renewable-Energy-VRE-Pada-Sistem-Ketenagalistrikan-Di-Indonesia.pdf
  3. Fathoni, A. M., Utama, N. A., Kristianto, M. A. (2014). A Technical and Economic Potential of Solar Energy Application with Feed-in Tariff Policy in Indonesia. Procedia Environmental Sciences, 20, 89–96. https://doi.org/10.1016/j.proenv.2014.03.013
  4. Nurjaman, H. B., Purnama, T. (2022). Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Sebagai Solusi Energi Terbarukan Rumah Tangga. Jurnal Edukasi Elektro, 6 (2), 136–142. https://doi.org/10.21831/jee.v6i2.51617
  5. Tampubolon, A. C. P., Adiatma, J. (2023). Laporan Status Energi Bersih Indonesia. IESR.
  6. Annual Report ∙ PT PLN (Persero). Available at: https://web.pln.co.id/statics/uploads/2024/10/AR-PLN-2023_1610-hi.pdf
  7. Refaat, A., Khalifa, A.-E., Elsakka, M. M., Elhenawy, Y., Kalas, A., Elfar, M. H. (2023). A novel metaheuristic MPPT technique based on enhanced autonomous group Particle Swarm Optimization Algorithm to track the GMPP under partial shading conditions - Experimental validation. Energy Conversion and Management, 287, 117124. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.117124
  8. Gautam, V., Jalil, M. F., Khatoon, S., Bakhsh, F. I. (2023). Improved power generation from PV array operating in partial shading scenarios by shade dispersion using Sumoku reconfiguration. 2023 IEEE 3rd International Conference on Smart Technologies for Power, Energy and Control (STPEC), 1–6. https://doi.org/10.1109/stpec59253.2023.10430632
  9. Thanikanti, S. B., B, P. K., S, D., Aljafari, B., Colak, I. (2023). A dynamic mismatch loss mitigation algorithm with dual input dual output converter for solar PV systems. Solar Energy Materials and Solar Cells, 251, 112163. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2022.112163
  10. Krishnan M., M., Bharath, K. R. (2019). A Novel Sensorless Hybrid MPPT Method Based on FOCV Measurement and P&O MPPT Technique for Solar PV Applications. 2019 International Conference on Advances in Computing and Communication Engineering (ICACCE), 1–5. https://doi.org/10.1109/icacce46606.2019.9079953
  11. Raziya, F., Afnaz, M., Jesudason, S., Ranaweera, I., Walpita, H. (2019). MPPT Technique Based on Perturb and Observe Method for PV Systems Under Partial Shading Conditions. 2019 Moratuwa Engineering Research Conference (MERCon), 474–479. https://doi.org/10.1109/mercon.2019.8818684
  12. Maulana, F. (2023). Impementasi MPPT Menggunakan Human Psychology Optimization (HPO) Algorithm dengan Boost Converter pada Panel Surya dengan Kondisi Partial Shading. Politeknik Negeri Jakarta. Available at: https://repository.pnj.ac.id/id/eprint/10622/
  13. Subudhi, B., Pradhan, R. (2013). A Comparative Study on Maximum Power Point Tracking Techniques for Photovoltaic Power Systems. IEEE Transactions on Sustainable Energy, 4 (1), 89–98. https://doi.org/10.1109/tste.2012.2202294
  14. Li, P., Zhang, J., Xu, R., Zhou, J., Gao, Z. (2024). Integration of MPPT algorithms with spacecraft applications: Review, classification and future development outlook. Energy, 308, 132927. https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.132927
  15. Águila-León, J., Vargas-Salgado, C., Díaz-Bello, D., Montagud-Montalvá, C. (2024). Optimizing photovoltaic systems: A meta-optimization approach with GWO-Enhanced PSO algorithm for improving MPPT controllers. Renewable Energy, 230, 120892. https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.120892
  16. Samir Eldessouky, A., Mahmoud, I. M., Abdel-Salam, T. S. (2023). MPPT based on a novel load segmentations structure for PV applications. Ain Shams Engineering Journal, 14 (4), 101937. https://doi.org/10.1016/j.asej.2022.101937
  17. Talib Naser, A., Khairullah Mohammed, K., Fadilah Ab Aziz, N., Elsanabary, A., Binti Kamil, K., Mekhilef, S. (2024). A fast-tracking MPPT-based modified coot optimization algorithm for PV systems under partial shading conditions. Ain Shams Engineering Journal, 15 (10), 102967. https://doi.org/10.1016/j.asej.2024.102967
  18. Yang, B., Xie, R., Duan, J., Wang, J. (2023). State-of-the-art review of MPPT techniques for hybrid PV-TEG systems: Modeling, methodologies, and perspectives. Global Energy Interconnection, 6 (5), 567–591. https://doi.org/10.1016/j.gloei.2023.10.005
  19. Yatimi, H., Aroudam, E. (2018). MPPT algorithms based modeling and control for photovoltaic system under variable climatic conditions. Procedia Manufacturing, 22, 757–764. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2018.03.108
  20. Ullah, K., Ishaq, M., Tchier, F., Ahmad, H., Ahmad, Z. (2023). Fuzzy-based maximum power point tracking (MPPT) control system for photovoltaic power generation system. Results in Engineering, 20, 101466. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2023.101466
  21. Arduino Uno R3. Arduino. Available at: https://docs.arduino.cc/resources/datasheets/A000066-datasheet.pdf
  22. Li, L., Chen, Y. Z., Zhou, H., Ma, H., Liu, J. (2010). The application of hall sensors ACS712 in the protection circuit of controller for humanoid robots. 2010 International Conference on Computer Application and System Modeling (ICCASM 2010). https://doi.org/10.1109/iccasm.2010.5622149
  23. Li, H., Yang, D., Su, W., Lu, J., Yu, X. (2019). An Overall Distribution Particle Swarm Optimization MPPT Algorithm for Photovoltaic System Under Partial Shading. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 66 (1), 265–275. https://doi.org/10.1109/tie.2018.2829668
  24. Li, H., Gao, S., Chen, C., Melnikov, S. N., Yang, X., Li, J. (2019). MPPT Algorithm Based on Improved PSO and Fuzzy Algorithm. 2019 Chinese Automation Congress (CAC), 243–248. https://doi.org/10.1109/cac48633.2019.8997254
  25. Abdullah, M. A., Al-Hadhrami, T., Tan, C. W., Yatim, A. H. (2018). Towards Green Energy for Smart Cities: Particle Swarm Optimization Based MPPT Approach. IEEE Access, 6, 58427–58438. https://doi.org/10.1109/access.2018.2874525
  26. Hassan, S., Abdelmajid, B., Mourad, Z., Aicha, S., Abdenaceur, B. (2017). An Advanced MPPT Based on Artificial Bee Colony Algorithm for MPPT Photovoltaic System under Partial Shading Condition. International Journal of Power Electronics and Drive Systems (IJPEDS), 8 (2), 647. https://doi.org/10.11591/ijpeds.v8.i2.pp647-653
  27. Fanani, M. R., Sudiharto, I., Ferdiansyah, I. (2020). Implementation of Maximum Power Point Tracking on PV System using Artificial Bee Colony Algorithm. 2020 3rd International Seminar on Research of Information Technology and Intelligent Systems (ISRITI), 117–122. https://doi.org/10.1109/isriti51436.2020.9315527
  28. Hart, W. D. (2011). Power Electronics. McGraw-Hill, 477.
  29. IRFP260NPbF. Infineon. Available at: https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IRFP260N-DataSheet-v01_01-EN.pdf?fileId=5546d462533600a401535628a2ef1fe4
  30. STTH3003CW Datasheet (PDF) - STMicroelectronics. Available at: https://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/24779/STMICROELECTRONICS/STTH3003CW.html
  31. Shi, J., Zhang, W., Zhang, Y., Xue, F., Yang, T. (2015). MPPT for PV systems based on a dormant PSO algorithm. Electric Power Systems Research, 123, 100–107. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2015.02.001
  32. Benyoucef, A. soufyane, Chouder, A., Kara, K., Silvestre, S., sahed, O. A. (2015). Artificial bee colony based algorithm for maximum power point tracking (MPPT) for PV systems operating under partial shaded conditions. Applied Soft Computing, 32, 38–48. https://doi.org/10.1016/j.asoc.2015.03.047
  33. Javed, S., Ishaque, K. (2022). A comprehensive analyses with new findings of different PSO variants for MPPT problem under partial shading. Ain Shams Engineering Journal, 13 (5), 101680. https://doi.org/10.1016/j.asej.2021.101680
Розробка обладнання для максимального відстеження точок живлення (МВТЖ) на основі метаевристичного алгоритму у фотоелектричних (ФЕ) системах

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-12-30

Як цитувати

Darjat, D., Bima, S. A., Evangelista, H. E., Winardi, B., Zahra, A. A., & Tahir, N. M. (2024). Розробка обладнання для максимального відстеження точок живлення (МВТЖ) на основі метаевристичного алгоритму у фотоелектричних (ФЕ) системах. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(5 (132), 22–32. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.317948

Номер

Том 6 № 5 (132) (2024): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Darjat Darjat, Satria Arya Bima, Hieronimus Emilianus Evangelista, Bambang Winardi, Ajub Ajulian Zahra, Nooritawati Md Tahir

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.