I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   10 ,   No .   4 A u g u s t   2020 ,   p p .   3 9 2 7 ~ 3 9 3 5   I SS N:  2088 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 10 i 4 . pp 3 9 2 7 - 3 9 3 5           3927       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m/in d ex . p h p /I JE C E   The  m a x i m u m   po w er point t ra c k i n g  bas ed - co ntrol s y ste m  f o s m a ll - sca le w ind t urbine using   fu zzy lo g ic       Q ua ng - Vi  Ng o 1 ,   Cha i Y i 2 ,   T r o ng - T ha ng   Ng uy en 3   1 F a c u lt y   o f   El e c tro n ic an d   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Ha ip h o n g   P r iv a te Un iv e rsit y ,   V ietn a m   1, 2 Co ll e g e   o f   A u to m a ti o n ,   Ch o n g q in g   Un iv e rsity ,   Ch in a   3 F a c u lt y   o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic E n g in e e ri n g ,   T h u y lo Un iv e rsity ,   V ietn a m       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   2 2 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   Ma r   2 5 ,   2 0 2 0   A cc ep ted   Ma r   2 9 ,   2 0 2 0       T h is  p a p e p re se n ts  th e   re se a rc h   o n   sm a ll - sc a l e   w in d   tu rb i n e   sy st e m b a se d   o n   th e   M a x im u m   P o w e P o in T ra c k in g   (M P P T a lg o rit h m .   T h e n   p r o p o se   a   n e w   stru c tu re   o a   s m a ll - sc a le  w in d   tu rb in e   sy st e m   to   si m p li fy   t h e   stru c tu re   o f   th e   sy ste m ,   m a k in g   th e   s y ste m   h ig h ly   p ra c ti c a l.   T h is  p a p e a ls o   p re se n ted   a n   M P P T - F u z z y   c o n tro ll e d e sig n   a n d   p r o p o se d   a   c o n tr o sy s tem   u sin g   th e   w in d   sp e e d   se n so f o sm a ll - sc a le  w in d   tu rb in e s.  S y ste m a r e   sim u late d   u sin g   M a tl a b /S im u li n k   so f twa re   to   e v a lu a te  th e   f e a sib il it y   o f   th e   p ro p o se d   c o n tro ll e r.   A a   r e su lt ,   th e   sy st e m   w it h   th e   M P P T - F u z z y   c o n tro ll e r   h a m u c h   b e tt e q u a li ty   th a n   th e   tra d it i o n a c o n tro sy ste m .   K ey w o r d s :   Fu zz y   lo g ic   Hill c li m b i n g s   s ea r c h i n g   MP PT   SS W T   W in d   tu r b in e   Co p y rig h ©   2 0 2 0   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   T r o n g - T h a n g   N g u y e n ,     Facu lt y   o f   E lectr ical  a n d   E lect r o n ic ,   T h u y lo i U n iv er s it y ,     1 7 5   T ay   So n ,   Do n g   Da,   Han o i ,   Vietn a m .   E m ail:  n g u y en tr o n g t h a n g @ tl u . ed u . v n       1.   I NT RO D UCT I O N   I n   r ec en y ea r s ,   th s u s tai n a b le  en er g y   s o u r ce   h as  b ee n   to p ic  o f   g r ea t   in ter est  a n d   r esear ch .   I n   p ar ticu lar ,   th s o u r ce   o f   w i n d   en er g y   is   o n h o to p ic  [ 1 - 4 ] .   Me d iu m   an d   lar g w i n d   tu r b in es  h av b ee n   in s ta lled   in   th m ai n la n d   an d   o f f s h o r e.   Ho w e v er ,   in   i s o lat ed   ar ea s   an d   u r b an   ar ea s ,   t h e   m ed iu m   a n d   lar g w i n d   tu r b in e s   ca n n o b in s tal led .   T h er ef o r e,   th S m all - Scal W in d   T u r b in ( SS W T )   h as  b ee n   ap p lied   to   tak e   ad v an ta g o f   th e s r eg io n s   [ 5 - 7 ] .   T h d i r ec t - d r iv SS W T   u s in g   p er m a n e n m a g n et  s y n ch r o n o u s   g e n er ato r   ( P MSG)   h as  ad v an ta g es   s u ch   as  eli m i n ati n g   g ea r b o x ,   eli m in ati n g   n o i s a n d   w it h o u t   th e   ex citat io n   s y s te m .   T h u s ,   it  m a k es   les s   m ain ten a n ce   o f   th e   s y s te m   a n d   r ed u ce s   t h s y s te m   co s t.  T h co m m o n   f ea t u r o f   w i n d   en er g y   s y s te m s   is   co n tr o llin g   to   r ea ch   th m ax i m u m   p o w er   p o in o f   th o u tp u e n er g y .   T h er ef o r e,   th is   p ap er   p r esen ts   a n d   a n al y ze s   t h a lg o r ith m ic   s tr u ct u r es  r elate d   to   MP PT ,   th en   p r o p o s es  th e   M P PT   b ase d - s y s te m   s tr u ct u r f o r   SS W T .   T h er ar s o m MP PT   alg o r ith m s   s u c h   as th f o llo w i n g   -   T h tip   s p ee d   r atio   ( T SR )   alg o r ith m   r eq u ir es   an   a n e m o m eter .   T h ch ar ac ter is tics   o f   t h is   al g o r ith m   ar e   s i m p le,   f ast   r esp o n s b u n o h ig h   ac c u r ac y .   T h t u r b u le n c o f   th e   w i n d   s p ee d   m a k es   t h o u tp u p o w er   u n s tab le  [ 8 - 1 0 ] .   -   T h p o w er   s i g n al   f ee d b ac k   ( P SF )   alg o r ith m   r eq u ir es  t h i n f o r m atio n   o f   t h m a x i m u m   p o w er   cu r v o f   w i n d   tu r b in [ 9 ,   1 1 ] .   T h is   alg o r ith m   d o es  n o u s an   a n e m o m e ter   b u u s es  elec tr ical  s en s o r s   to   m ea s u r e   th in p u t si g n al.   -   B ased   o n   th o p ti m al  to r q u e   ( OT )   alg o r ith m ,   t h to r q u o f   th e   g e n er ato r   is   co n tr o lle d   ac co r d in g   to   th r e f er en ce   c u r v e   o f   o p ti m u m   to r q u f r o m   th e   m ax i m u m   p o w er   o f   t h w in d   tu r b in e   at  t h co r r esp o n d in g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   4 A u g u s t   2020   :   3 9 2 7   -   3935   3928   ti m o f   t h w i n d   s p ee d   [ 9 ,   1 1 - 1 3 ] .   T h is   alg o r ith m   r eq u ir es  i n f o r m atio n   ab o u t   th e   air   d en s it y   a n d   th m ec h a n ical  p ar a m eter s   o f   th t u r b in e.   T h is   m e th o d   is   s i m p le,   f a s b u le s s   e f f ec tiv t h an   T SR   m et h o d   b ec au s th w i n d   s p ee d   is   n o d ir ec tly   m ea s u r ed ,   m ea n s   th at  th c h a n g e s   o f   w i n d   ar n o r ef lecte d   i m m ed iatel y   o n   th s et  s i g n al.   T o   o v er co m t h d is ad v an ta g es  o f   th e   ab o v al g o r ith m s ,   t h h ill   cli m b   s ea r c h   ( HC S)  al g o r ith m   o r   p er tu r b atio n   an d   o b s er v atio n   ( P & O)   alg o r it h m   ar p r o p o s ed .   T h is   alg o r it h m   i s   t h o p ti m al  tech n iq u e   f o r   f i n d in g   o p ti m al  p o w er - poi n t.   T h is   m eth o d   u s es  t h s en s o r s   to   m o n ito r   th d ir ec cu r r e n an d   th d ir ec t   v o ltag [ 8 ,   1 4 ]   th en   th s tep - s ize  is   g e n er ated   b y   co m p ar i s o n   b et w ee n   t h t w o   s i g n al s .   T h is   m et h o d   ca n   als o   u s tac h o m eter   o f   t h g en er a to r   f o r   m ea s u r in g   t h p o w er   a n d   g e n er ati n g   t h s tep - s ize  [ 1 5 1 6 ] .   T h is   m et h o d   is   lo w   co s t,  h i g h   r eliab ilit y ,   an d   s tab ili t y .   Ho w e v er ,   th e   d r a w b ac k   o f   t h is   m et h o d   i s   f ix ed   s t ep - s ize,   w h ile   th e   w i n d   s p ee d   o f ten   ch an g e s .   T h er ef o r e,   w h en   t h w i n d   s p ee d   v ar iab les  c h a n g e   r ap id l y ,   t h m a x i m u m   p o w er   p o i n t c a n n o t   b f o u n d .   A d d itio n al l y ,   c h o o s i n g   an   o p tim al  s tep - s ize  i s   n o t a n   ea s y   ta s k   w h e n   t h s y s te m   h as  lar g i n er tia.   T h tr ad itio n al  MP P T   alg o r ith m   i s   i m p r o v ed   i n   s tu d ie s   [ 8 ,   1 1 ,   1 4 ,   1 7 ] .   T h ese  m e th o d s   ar e   co m b i n atio n   o f   co n v en tio n a an d   n o n li n ea r   al g o r ith m s .   I t   ca n   ch an g q u ic k l y   t h s tep - s ize  to   r esp o n s to   th o u tp u c h an g o f   t h alg o r ith m .   Ho w ev er ,   th e s i m p r o v ed   alg o r ith m s   h a v to   o f f er   m a n y   ca s es  f o r   co m p ar is o n ,   s o   t h p r o g r a m   m e m o r y   o f   th e   alg o r it h m   is   l ar g an d   t h p r o ce s s i n g   s p ee d   o f   th e   co n tr o ller   is   d ec r ea s ed .   So m s tu d ie s   [ 1 8 ] - [ 2 0 ]   p r o p o s ed   co m b in ati o n   o f   co n v en tio n al  al g o r ith m s   a n d   th n e u r al   n et w o r k .   T h ad v an ta g es  o f   th n e u r al  n e t w o r k   ar th at  t h ab ilit y   to   lea r n   is   q u ic k   a n d   it  d o esn ' n ee d   th o b j ec m o d el.   Ho w e v er ,   t h d o w n s id o f   th is   m et h o d   is   t h s lo w   ab ilit y   to   ca lc u late  t h s tep - si ze ,   s o   i is   d if f ic u lt to   ap p l y   i n   p r ac tice.   T h f u zz y   lo g ic  al g o r ith m   h a s   ad v an ta g es  s u ch   as  ab le  to   ap p ly   th k n o w led g o f   t h e   ex p er to   th w i n d   t u r b in s y s te m ,   f ast   r esp o n s al g o r ith m ,   h i g h   f le x i b le  an d   d o n ' n ee d   to   k n o w   th m at h   eq u atio n   o f   w i n d   tu r b in s y s te m   [ 5 ,   1 6 ,   2 1 ] .   T h er ef o r e,   th is   s tu d y   w ill  d esig n   an   MP PT   co n tr o ller   u s in g   f u zz y   lo g ic  f o r   SS W T .   T h p r o p o s ed   alg o r ith m   w ill  tak t w o   s i g n als  to   cr ea te  s tep - s ize:  t h p o w er   o f   th w i n d   tu r b i n an d   th s p ee d   o f   t h g e n er ato r .   T h ese  t w o   s i g n als  ar co m p ar ed   to   cr ea te  s tep - s ize  f o r   th co n tr o ller .   T h en ,   th f u zz y   co n tr o ller   g i v es  th o p ti m al  s tep   f o r   th s y s te m .   T h is   p r o p o s ed   alg o r ith m   w il co m p ar w it h   th co n v en t io n al  al g o r ith m   H C t h r o u g h   t h e   s i m u la tio n   s o f t w ar Ma tlab /S i m u li n k   to   p r o v th ad v a n ta g es  o f   th p r o p o s ed   M P PT - f u zz y   co n tr o ller .       2.   T H E   SY ST E M   ST RUCT UR E   O F   SS W T   2 . 1 .     T he  w ind   t urbin m o de l   T h p o w er   o f   t h w in d   t u r b in e   is   ca lcu lated   b y   ( 1 )   [ 8 ] :     = ( , )  2 3   ( 1 )       w h er e ,     is   th p o w er   co n v er s i o n   co ef f icie n t   t h at  is   as  ( 2 ) .   P lo ttin g   o f   th e   p o w er   co n v er s io n   co ef f icie n t   is   s h o w n   in   F ig u r 1 .     ( , ) = 1 ( 2 3 4 ) 5 + 6   ( 2 )       W ith     1 λ i = 1 λ + 0 . 08β 0 . 035 1 + β 3     T h r atio   b etw ee n   th t u r b in b lad s p ee d   an d   th w i n d   s p ee d   is   as f o llo w s     =   ( 3 )       T h er ef o r e,   th o u tp u t p o w er   o f   th t u r b in i s   as  f o llo w s :     = 1 2  2 3   ( 4 )       T h to r q u o f   w in d   t u r b in i s   as f o llo w s :     =   ( 5 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       Th ma ximu p o w er p o in t tra ck in g   b a s ed - co n tr o l sys tem  fo r   s ma ll - s ca l w in d   tu r b in …  ( Qu a n g - V i Ng o )   3929   T h w i n d   t u r b in es   ca n   o p er ate  ac co r d in g   to   d i f f er en t   co n tr o r u les   d ep en d in g   o n   t h w i n d   s p ee d ,     th d etail  is   s h o w n   in   F ig u r 2.         2 . 2 .   T he  P M SG   m o del   T h cu r r en t a n d   v o lta g eq u ati o n s   o n   t h co o r d in ate  s y s te m   d - q   [ 8 ]     {           = 1 + + 1                                       = 1 + 1   ( 6 )       w h er e:        th s tato r   in d u ctan ce   m ea s u r ed   o n   v er tical  ax is ;     th s tato r   in d u cta n ce   m ea s u r ed   o n   h o r izo n tal  ax is     th f l u x ,     - t h   ti m co n s ta n ts   o f   s tato r .     T o r q u eq u atio n   o f   th g e n er ato r :       = 3 2 [ + ( ) ]     ( 7 )     P c   is   th n u m b er   o f   p o lar   p air s       Fig u r 1 .     T h p o w er   co n v er s i o n   co ef f ic ien   (   is   th p itc h   an g le)       Fig u r 2 .     T h p o w er   v er s u s     f o r   d if f er en w i n d   s p ee d s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   4 A u g u s t   2020   :   3 9 2 7   -   3935   3930   2 . 3 T he  M P P T   s y s t e m s   f o t he  SS W T   a.   T h MPPT   s y s te m   w i th   s en s o r s   T h s y s te m   s h o w n   i n   Fi g u r 3   h as  b ee n   u s ed   e x te n s i v el y   i n   m ed iu m   a n d   lar g w i n d   tu r b in e   s y s te m s   [ 1 0 ,   2 2 ] .   T h is   s tr u c tu r u s es  s e n s o r   th a m ea s u r e s   th w i n d   s p ee d ,   s en s o r s   f o r   m ea s u r in g   t h d ir ec an d   alter n ati n g   cu r r en t,  a n d   t h d ir ec v o ltag e.   T h s y s te m   u s es  6   I GB T s   o n   th m ac h in s id to   en s u r e   th p o w er   i n   t h lo w - s p ee d   ar ea s   is   e x p lo ited   to   t h m a x i m u m   ca p ac it y   [ 2 3 ,   2 4 ] .   T h is   m et h o d   is   o f ten   co m b i n ed   w ith   t h p itch   co n tr o s y s te m   to   ad j u s th p itc h   an g le  in   ca s th w i n d   s p ee d   is   g r ea ter   th an   th n o r m .   T h co s t   o f   t h s y s te m   is   h i g h ,   b u i n   r et u r n ,   th s y s te m   i s   h i g h l y   r eliab l an d   id en tify i n g   th o p ti m al  p o w er - p o in t.   b.   T h s en s o r less   MP P T   s y s te m   T h is   s ch e m s h o w n   i n   Fi g u r 4   is   w id el y   u s ed   i n   SS W T   s y s t e m s   5 ,   8 ,   1 4 ,   1 7 ,   1 9 ,   2 5 ] .   T h ad v an ta g e   o f   th is   m et h o d   is   th at  it  d o es  n o u s an   a n e m o m eter ,   o n l y   u s e s   elec tr ic  s en s o r s   s o   th s y s te m   h as  lo n g   li f e   an d   r eli ab le  o p er atio n   [ 2 3 ,   2 4 ] .           Fig u r 3 .   MP PT  s tr u ctu r w it h   w i n d   s p ee d   s en s o r           Fig u r 4 .   T h s en s o r less   MP P T   s tr u ctu r f o r   SS W T   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       Th ma ximu p o w er p o in t tra ck in g   b a s ed - co n tr o l sys tem  fo r   s ma ll - s ca l w in d   tu r b in …  ( Qu a n g - V i Ng o )   3931   3.   DE S I G NIN G   T H E   M P P T   CO NT RO L L E F O SS W T   3 . 1 .     T he  SS WT   s t ruct ure  us ing   Dire ct   -   Driv P M SG   T h p r o p o s ed   s tr u ctu r is   s h o w n   in   Fi g u r 5 .   T h au th o r s   u s ed   w in d   s p ee d   m e ter s   an d   o u tp u t   tr an s f o r m er s   to   en s u r g r id   c o n n ec tio n   f o r   th e   3 8 0 AC   s y s te m .   T h s tr u ct u r h as  el i m i n ated   t h c u r r en s en s o r   an d   v o ltag s en s o r   b ec au s t h SS W T   s y s te m   h a s   g u ar a n t ee d   s tab ilit y   w it h   d i f f er en w i n d   s p ee d s .   T h s y s te m   u s e s   t w o   s i g n a ls   s u c h   a s   t h w in d   tu r b i n p o w er   a n d   t h s p ee d   o f   th e   g e n er ato r   as  th e   i n p u t - s ig n al s   f o r   th MP PT .   T h is   s tr u ctu r also   eli m i n ates  t h g e ar b o x   s y s te m ,   s o   th s p ac o f   th w in d   t u r b in i s   wi d er ,   th w eig h o f   th s y s te m   is   r ed u ce d   an d   t h in s tallatio n   p r o ce s s   i s   ac tu al l y   ea s ier .   T h er ef o r e,   th is   s y s te m   is   v er y   s u itab le  to   in s tall   th e   t u r b in i n   is o lated   ar ea s   o r   u r b an   ar ea s .   T h p r o p o s ed   s y s te m   a ls o   h as  th co n tr o s ec t io n   f o r   th p itch   a n g le  s o   t h SS W T   s y s te m   ca n   o p er ate  i n   w id r an g e   o f   w i n d   s p ee d   w it h   d i f f er en t   r eg io n s .   T h is   s tr u ctu r e   h a s   eli m i n ated   tr ad itio n al  ele m e n t s   s u c h   as   d u m p   lo ad ,   p ass iv e   p itc h   co n tr o ller   an d   f u r li n g   s y s te m .     3 . 2 .     T he  co ntr o l st ra t eg y   o f   t he  SS W T   s y s t e m   Ass u m in g   t h at  ig n o r in g   th lo s s es  i n   th s y s te m ,   t h r elatio n s h ip   cu r v e s   b et w ee n   t h tu r b in p o w er   ( )   an d   th g en er ato r   s p ee d   ( = )   ar e   s h o w n   i n   Fi g u r 6 .   W ith   d e f i n ite  v al u o f   w i n d   s p ee d ,   th tas k   o f   th MP PT   c o n tr o ller   is   co n tr o llin g   th s p e ed   o f   th g e n er ato r   in   o r d er   t h p o w er   tak e n   f r o m   t h w in d   to   th g r id   is   m a x i m u m .   Fo r   ex a m p le,   if   th w i n d   s p ee d   is   1 ,   th g en er ato r   s p ee d   is   1 ,     th p o w er   th at   th s y s te m   tr an s m its   to   th g r i d   is   p o in A ,   th MP PT  co n tr o ller   w ill  co n tr o th s y s te m   to   r ea ch   th s p ee d   o f   ω t2   co r r esp o n d in g   to   th e   tr an s m itted   p o w er   r ea ch   t h m ax i m u m   at  p o in B .   Si m i lar l y ,   if   t h w i n d   s p ee d   in cr ea s es  to   2 3 th MP co n tr o ller   w ill  co n tr o th s y s te m   r ea ch   th s p ee d   o f   3   ( p o in F),   4   ( p o in D )   r esp ec tiv el y   to   ac h ie v m a x i m u m   p o w er .     3. 3   Desig nin g   t he  M P P T - F uzzy   co ntr o ller  f o SS WT   T h f u zz y - co n tr o ller   i s   b ased   o n   t h h u m a n   ex p er ien ce   t h r o u g h   s e o f   e x p er ien tia d es ig n   r u le s .   I also   d o es  n o r eq u ir t h e x ac m at h e m atica m o d el  o f   t h co n tr o o b j ec t.  Desig n   o f   f u zz y   co n tr o ller   h a s   th th r ee   s tep s   -   Fu zz i f icatio n : Co n v er ti n g   th in p u v ar iab le  f r o m   t h r ea l v a lu to   th f u zz y   v alu e.   -   Settin g   t h f u zz y   lo g ic  r u les  i f   . . . th e n   -   Def u zz if icatio n C o n v er ti n g   o u tp u v alu f r o m   t h f u zz y   v al u to   t h r ea v al u f o r   co n tr o llin g   th o b j ec t.   Fu zz i f icatio n   o f   t h i n p u an d   o u tp u ar s h o w n   as  F ig u r 7 ,   in cl u d in g   li n g u i s tic  v ar iab les:   Dec r ea s e   B ig   ( DB ) ,   Dec r ea s S m a ll  ( DS) ,   Z er o   ( Z E ) ,   I n cr ea s S m all  ( I S),   an d   I n cr ea s B i g   ( I B ) .   T h co n tr o r u le s     ar s etu p   th r o u g h   e x p er k n o w led g a n d   ex p er ie n ce   o f   t h au t h o r s .   T h er ar 2 5   co n t r o r u les  w h ic h   ar s h o w n   in   T ab le   1.           Fig u r 5 .   T h p r o p o s ed   SS W T   s y s te m   s tr u ct u r e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   4 A u g u s t   2020   :   3 9 2 7   -   3935   3932       Fig u r 6 .   T h r elatio n s h ip   b etw ee n   th t u r b in p o w er ,   th g en er ato r   s p ee d ,   an d   th w i n d   s p ee d           Fig u r 7 .   T h lin g u is tic  v ar iab les       T ab le  1 T h r u le  b ase  o f   Fu zz y   co n tr o ller   ω t r e f   P t   DB   DS   ZE   IS   IB   ω t   DB   IB   IS   ZE   DS   DB   DS   IS   IS   ZE   DS   DS   ZE   DB   DS   ZE   IS   IB   IS   DS   DS   ZE   IS   IS   IB   DB   DS   ZE   IS   IB       T h d iag r a m   o f   t h MP P T - Fu zz y   co n tr o s y s te m   is   s h o w n   i n   Fi g u r 8 ,   an d   th P ar a m eter s   o f   S SW T   in   r esear ch   i s   s h o w n   in   T ab le  2 .   T h ch an g o f   t h o u tp u p o w er   o f   th w in d   t u r b in at  th c y c le  ( k )   is   a s   f o llo w s :     [ ] = [ ] [ 1 ]   ( 8 )     T h ch an g o f   th g en er ato r   s p ee d   at  th cy c le  ( k )   is   as  f o llo w s :     [ ] = [ ] [ 1 ]   ( 9 )     T h o p tim al  s p ee d   at  th c y cle   ( k ) :     [ ] = [ 1 ] + [ ]   ( 1 0 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       Th ma ximu p o w er p o in t tra ck in g   b a s ed - co n tr o l sys tem  fo r   s ma ll - s ca l w in d   tu r b in …  ( Qu a n g - V i Ng o )   3933   T h o p tim al  r ef er e n ce - s p ee d   o f   th co n tr o ller :           w h er 1 , 2   an d   3   ar th ad ap tiv c o ef f icie n t s .           Fig u r 8 .   T h d iag r am   o f   t h MP PT   f u zz y   co n tr o ller       T ab le  2 .   T h P a r am eter s   o f   SS W T   R a t e d   p o w e r   ( k W )   R a d i u s o f   r o t o r   ( m)   A i r   d e n si t y   ( k g / m 3 )   P o w e r   c o e f f i c i e n t   o f   o p t i m a l   T i p   sp e e d   r a t i o   o f   o p t i m a l     b 1 b 6   o f   c o e f f i c i e n t s   R a t e d   w i n d   sp e e d   ( m/ s)   2 . 5   1 . 8   1 . 2 2 5   0 . 4 8   8 . 1   0 . 5176 11 ;   0 . 4 ;   5 ; 21 ; 0 . 0068   9 . 5       4.   RE SU L T S AN AN AL Y SI S   T h au th o r s   r an   th s y s te m   with   t w o   d if f er en MP P T   co n tr o ller s HSC   an d   F u zz y .   F ig u r 9   s h o w s   th w i n d   s p ee d .   T h is   s p ee d   r a n g e s   f r o m   th s tar t - u p   w i n d   s p ee d   to   th r ated   w i n d   s p ee d .   A t h ese  r e g io n s   o f   th w i n d   s p ee d   th at  MP PT   co n tr o ller s   n ee d   to   f i n d   th m a x i m u m   p o w er .           Fig u r 9 .   T h w in d   s p ee d       I n   o r d er   to   en s u r th m a x i m u m   p o w er ,   th e n er g y   co n v er s io n   co e f f icien   al w a y s   f o llo w s   th o p ti m al  v alu e.   T h ch ar ac t er is tic  o f     is   s h o w n   i n   Fi g u r 1 0 .   T h s i m u latio n   r es u lt s   s h o w   t h at  in   t h f ir s t   p er io d   o f   0   -   0 . 1 s ,   th Fu zz y   c o n tr o ller ' s   p o w er   co ef f icie n r esp o n d s   q u ick l y   an d   clo s el y   t o   th v alu o f   0 . 4 8 ,   w h ile  t h HC S   co n tr o ller   w as   s lo w er .   A ti m es   0 . 4 s   a n d   0 . 7 s ,   th w i n d   s p ee d   ch a n g es ,   w s ee   t h s y s te m   w it h   t h F u zz y   co n tr o ller   s et  u p   f aster   th a n   t h s y s te m   w it h   t h HC S c o n tr o ller .   _ =   ( 1 1 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   4 A u g u s t   2020   :   3 9 2 7   -   3935   3934       Fi g u r 10 .   T h p o w er   co ef f ici en t       T h g en er ato r   s p ee d   ( o r   th tu r b in s p ee d )   is   s h o w n   i n   Fi g u r 1 1 .   T h Fu zz y   co n tr o lle r   h as  f as t   r esp o n s ti m an d   g iv e s   lar g er   v al u t h an   t h H C co n tr o ller .   T h er ef o r e,   th o p ti m u m   s p ee d s   o f   th t wo   co n tr o ller s   ar d if f er e n t.  T h o s cillatio n   o f   th Fu zz y   co n tr o ller   is   also   les s   th a n   t h at  o f   t h HC co n tr o ller .   Fin all y ,   w e   r ea lize  t h at  th tu r b in p o w er   r e s p o n s o f   t h F u zz y   co n tr o ller   i s   al s o   b etter   t h an   t h at  o f   t h H C S   co n tr o ller   as sh o w n   in   Fig u r 1 2 .           Fig u r 11 .   T h r o to r   s p ee d           Fig u r e   12 .   T u r b in p o w er   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       Th ma ximu p o w er p o in t tra ck in g   b a s ed - co n tr o l sys tem  fo r   s ma ll - s ca l w in d   tu r b in …  ( Qu a n g - V i Ng o )   3935   5.   CO NCLU SI O N     T h au th o r s   h a v b u ilt  s u cc ess f u l l y   t h MP PT - Fu zz y   c o n tr o s y s te m .   A   co m p ar is o n   b et w ee n   th tr ad itio n al   co n tr o ller   ( HC S)  an d   t h F u zz y   co n tr o ller   h as  p r o v en   t h ad v a n ta g es  o f   t h F u zz y   co n tr o ller .   T h er ef o r e,   th MPPT - Fu zz y   co n tr o ller   is   co m p letel y   f ea s i b le  an d   h ig h l y   ap p licab le  to   th SS W T   s y s te m .   T h p ap er   also   p r o p o s ed   th co n tr o s tr u ct u r f o r   SS W T .   W ith   t h is   t y p o f   s tr u ct u r e,   th s y s te m   r esp o n d s   i s   b etter   b ec au s it  r e f lects   t h a ctu al  w in d   s p ee d   at  th e   co n tr o ti m e,   an d   th e   p o w er   in   t h r an g e   o f   lo w   w i n d   s p ee d   is   ex p lo ited   w it h   t h o p ti m al  v alu e.       RE F E R E NC E S     [1 ]   M o h a m e d   N.,   e t   a l . ,   " Ro b u st   c o o rd in a ted   c o n tro l   u si n g   b a c k ste p p i n g   o f   f l y w h e e e n e rg y   sto ra g e   s y ste m   a n d   DFIG   f o p o w e r   s m o o th in g   in   w in d   p o w e p lan ts, "   In ter n a ti o n a J o u rn a o Po we El e c tro n i c a n d   Dr ive   S y ste ms   ( IJ PE DS ) ,   v o l.   1 0 ,   n o .   2 ) ,   p p .   1 1 1 0 - 1 1 2 2 ,   2 0 1 9 .   [2 ]   S o u m ia  K.,   e a l . ,   " S tu d y   o f   a u to m a ti c   g e n e r a ti o n   c o n tro i n   tw o   a re a   p o w e s y ste m   w it h   DFIG - b a s e d   w in d   e n e rg y   c o n v e rsio n , "   J o u r n a l   o f   Po we r E l e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   ( IJ P EDS ) ,   v o l.   1 0 ,   n o .   4 ,   p p .   2 1 1 8 - 2 1 2 5 ,   2 0 1 9 .   [3 ]   Iss a m   M . ,   e a l . ,   Co n tr o o f   th e   p h o t o e lec tri c   g e n e ra to f o u se d   in   f e e d in g   o f   th e   in d e p e n d e n w in d   tu r b i n e   s y ste m , "   J o u rn a o Po we r E lec tr o n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   ( IJ PE DS ),   v o l.   1 0 ,   n o .   3 ,   p p .   1 6 1 3 - 1 6 2 7 ,   2 0 1 9 .     [4 ]   Ya s m in e   I. ,   e a l . " Im p ro v e d   w in d   s y ste m   u sin g   n o n - li n e a p o w e c o n tro l, "   In d o n e si a n   J o u r n a o El e c trica l   En g i n e e rin g   a n d   C o mp u ter   S c ien c e ,   v o l.   1 4 ,   n o .   3 ,   p p . 1 1 4 8 - 1 1 5 8 ,   2 0 1 9 .     [5 ]   Ya a k o u b i,   A .   E. ,   e a l . " No n - li n e a a n d   in tell ig e n m a x i m u m   p o w e p o in trac k in g   stra teg ies   f o s m a ll   siz e   w in d   tu rb i n e s:  P e rf o rm a n c e   a n a l y sis a n d   c o m p a riso n , "   En e rg y   Rep o rts ,   v o l.   5 ,   p p .   5 4 5 - 5 5 4 ,   2 0 1 9 .   [6 ]   Ro c h a ,   P . A . C ,   e a l . ,   " T h e   e ff e c ts  o f   b lad e   p it c h   a n g le  o n   t h e   p e rf o r m a n c e   o f   s m a ll - sc a le  w in d   tu rb i n e   in   u r b a n   e n v iro n m e n ts,"   En e rg y ,   v o l.   1 4 8 ,   p p .   1 6 9 - 1 7 8 ,   2 0 1 8 .   [7 ]   T u m m a la,  A . ,   e a l. ,   " re v ie o n   sm a ll   sc a le   w in d   tu rb i n e s,"   Ren e wa b le  a n d   S u sta i n a b le  En e rg y   R e v iews ,   v o l.   5 6 ,   p p .   1 3 5 1 - 1 3 7 1 ,   2 0 1 6 .   [8 ]   Da il i,   Y . e a l ,   " Im p le m e n tatio n   o f   a   n e w   m a x i m u m   p o w e p o in trac k in g   c o n tro stra teg y   f o s m a ll   w in d   e n e rg y   c o n v e rsio n   sy ste m w it h o u m e c h a n ica se n so rs,"   En e rg y   Co n v e rs io n   a n d   M a n a g e me n t ,   v o l.   9 7 ,   p p .   2 9 8 - 3 0 6 ,   2 0 1 5 .   [9 ]   Ku m a r,   D.,   K a l y a n   C. ,   " r e v ie w   o f   c o n v e n ti o n a a n d   a d v a n c e d   M P P T   a lg o rit h m f o r   w in d   e n e rg y   s y ste m s,"   Ren e wa b le a n d   s u sta i n a b le en e rg y   re v iews ,   v o l.   5 5 ,   p p .   9 5 7 - 9 7 0 ,   2 0 1 6 .   [1 0 ]   Yin ,   M . ,   e a l . ,   " A e ro d y n a m i c   o p ti m iza ti o n   f o v a riab le - sp e e d   w in d   tu rb i n e b a se d   o n   w in d   e n e rg y   c a p tu re   e ff ici e n c y , "   Ap p li e d   E n e rg y ,   v o l.   2 2 1 ,   p p .   5 0 8 - 5 2 1 ,   2 0 1 8 .   [1 1 ]   Ch a n g ,   T - P ,   e a l . ,   " Co m p a ra ti v e   a n a ly sis  o n   p o w e c u rv e   m o d e ls  o f   w in d   tu rb i n e   g e n e ra to in   e sti m a ti n g   c a p a c it y   f a c to r, "   En e rg y ,   v o l.   7 3 ,   p p .   8 8 - 9 5 ,   2 0 1 4 .   [1 2 ]   G a n je f a r,   S . ,   e a l. ,   " I m p ro v in g   e ff icie n c y   o t w o - t y p e   m a x i m u m   p o w e p o in trac k in g   m e th o d o ti p - sp e e d   ra ti o   a n d   o p ti m u m   to rq u e   i n   w in d   t u rb i n e   sy st e m   u sin g   a   q u a n t u m   n e u ra n e tw o rk , "   En e rg y ,   v o l.   6 7 ,   p p .   4 4 4 - 4 5 3 ,   2 0 1 4 .   [1 3 ]   Da h b i,   A . ,   e a l . ,   " Re a li z a ti o n   a n d   c o n tr o o f   a   w in d   tu r b in e   c o n n e c ted   to   t h e   g rid   b y   u sin g   P M S G , "   En e rg y   Co n v e rs io n   a n d   M a n a g e me n t ,   v o l .   8 4 ,   p p .   3 4 6 - 3 5 3 ,   2 0 1 4 .   [1 4 ]   Ka z m i,   S .   M .   R. ,   e a l . ,   " A   n o v e a lg o rit h m   f o f a st an d   e ff i c ien sp e e d - se n so rles s m a x i m u m   p o we p o in trac k in g   in   w in d   e n e rg y   c o n v e rsio n   sy ste m s, "   IEE T ra n sa c ti o n s o n   I n d u stria El e c tro n ics ,   v o l .   5 8 ,   n o .   1 ,   p p .   2 9 - 3 6 ,   2 0 1 0 .     [1 5 ]   L iu ,   J. ,   e a l . ,   " n o v e M P P T   m e th o d   f o e n h a n c in g   e n e rg y   c o n v e rsio n   e ff icie n c y   ta k in g   p o we s m o o th in g   in t o   a c c o u n t, "   En e rg y   C o n v e rs io n   a n d   M a n a g e me n t ,   v o l .   1 0 1 ,   p p .   7 3 8 - 7 4 8 ,   2 0 1 5 .   [1 6 ]   A b d e d d a im ,   S . ,   a n d   A .   Be t k a ,   " O p ti m a trac k in g   a n d   ro b u st p o w e c o n tro o f   th e   DFIG   w in d   tu rb in e , "   In ter n a ti o n a l   J o u rn a o El e c trica Po we r a n d   En e rg y   S y ste ms ,   v o l.   4 9 ,   p p .   2 3 4 - 2 4 2 ,   2 0 1 3 .   [1 7 ]   M o u sa ,   H.  H.  H,  e a l. ,   " A d a p ti v e   P & M P P T   a lg o rit h m - b a se d   w in d   g e n e ra ti o n   s y ste m   u sin g   re a li stic  w in d   f lu c tu a ti o n s,"   In ter n a ti o n a J o u rn a o El e c trica Po we r a n d   En e rg y   S y ste ms ,   v o l.   1 1 2 ,   p p .   2 9 4 - 3 0 8 ,   2 0 1 9 .   [1 8 ]   M e ss a lt i,   S ,   e t   a l. ,   " A   n e w   v a ri a b le  ste p   siz e   n e u ra n e tw o rk M P P T   c o n tro l ler:  Re v iew ,   si m u latio n   a n d   h a r d w a re   im p le m e n tatio n , "   Ren e wa b le  a n d   S u sta in a b le E n e rg y   Rev iews ,   v o l.   6 8 ,   p p .   2 2 1 - 2 3 3 ,   2 0 1 7 .   [1 9 ]   L e e ,   C - Y,  e a l. ,   " M a x i m u m   p o w e p o in trac k in g   (M P P T sy ste m   o f   s m a ll   w in d   p o w e g e n e ra to u sin g   RBF NN   a p p ro a c h , "   Exp e rt  S y ste ms   wit h   A p p li c a ti o n s ,   v o l .   3 8 ,   n o .   1 0 ,   p p .   1 2 0 5 8 - 1 2 0 6 5 ,   2 0 1 1 .   [2 0 ]   Ja ra m il l o - L . ,   e a l. ,   " A   n o v e o n li n e   trai n i n g   n e u ra n e tw o rk - b a se d   a lg o rit h m   f o w in d   sp e e d   e sti m a ti o n   a n d   a d a p ti v e   c o n tro o f   P M S G   w in d   tu rb i n e   sy ste m   f o m a x i m u m   p o w e e x trac ti o n , "   Ren e wa b le  En e rg y ,   v o l.   8 6 ,   p p .   3 8 - 4 8 ,   2 0 1 6 .   [2 1 ]   Be l m o k h ta r,   K.,   e a l. ,   " No v e l   fu z z y   lo g ic   b a se d   se n so rles m a x i m u m   p o w e r   p o in trac k in g   str a teg y   f o w in d   tu rb i n e   sy ste m s d riv e n   DFIG   (d o u b ly - fe d   in d u c ti o n   g e n e ra to r), "   E n e rg y ,   v o l.   7 6 ,   p p .   6 7 9 - 6 9 3 ,   2 0 1 4 .     [2 2 ]   M e se m a n o li s,  A . ,   a n d   M a d e m li s,  C . ,   Co m b in e d   m a x i m u m   p o w e r   p o i n a n d   y a w   c o n tro stra teg y   fo a   h o riz o n tal   a x is  w in d   tu r b in e ,   I n   2 0 1 4   I n ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   El e c trica l   M a c h in e IEE E ,   p p .   1 7 0 4 - 1 7 1 0 ,   2 0 1 4 .   [ 2 3 ]   C h e n ,   L . ,   e t   a l . ,   C o m p a r i s o n   o f   A C / D C   c o n v e r t e r s   a n d   t h e   p r i n c i p l e s   o f   a   n e w   c o n t r o l   s t r a t e g y   i n   s m a l l - s c a l e   w i n d   t u r b i n e   s y s t e m s ,   I n   2 0 1 2   2 2 n d   A u s t r a l a s i a n   U n i v e r s i t i e s   P o w e r   E n g i n e e r i n g   C o n f e r e n c e   ( A U P E C )   I E E E p p .   1 - 6 2012 .   [2 4 ]   Ch e n ,   L . ,   e a l. ,   M u lt i - m o d e   c o n tro stra teg y   in   s m a ll - sc a l e   w in d   tu rb in e   g e n e ra to rs  f o w id e o p e ra ti n g   sp e e d   ra n g e   a n d   h ig h e e ff icie n c y   o p e ra ti o n ,   In   2 0 1 3   IEE En e rg y   Co n v e rs io n   Co n g re ss   a n d   E x p o siti o n   IE EE ,   p p .   3 1 4 6 - 3 1 5 3 ,   2 0 1 3 .   [2 5 ]   A b d u ll a h ,   M .   A . ,   e a l,   " A   re v iew   o f   m a x i m u m   p o w e p o in t ra c k in g   a lg o rit h m f o w in d   e n e rg y   s y ste m s,"   Ren e wa b le  a n d   su st a in a b le en e rg y   re v iews ,   v o l.   1 6 ,   n o .   5 ,   p p .   3 2 2 0 - 3 2 2 7 ,   2 0 1 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.