I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o wer   E ng i neer ing   ( I J AP E )   Vo l.  14 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 ,   p p .   9 9 9 ~ 1 0 1 0   I SS N:  2252 - 8 7 9 2 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijap e . v 14 . i 4 . pp 999 - 1 0 1 0           999       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : // ija p e. ia esco r e. co m/   A f uz zy  log ic app ro a ch t o  susta ina ble energy  ma na g ement    in stand a lo ne mic ro g rids       Su g a nthi N ee la g iri 1 Srini v a s   B a bu 2 ,   Si dd a lin g a pp a g o ud a   B ira da r 3   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   D a y a n a n d a   S a g a r   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   B a n g a l o r e ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   E a st   W e s t   I n st i t u t e   o f   T e c h n o l o g y ,   B a n g a l o r e ,   I n d i a   3 D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r o n i c s   a n d   C o m m u n i c a t i o n   E n g i n e e r i n g ,   D a y a n a n d a   S a g a r   A c a d e m y   o f   T e c h n o l o g y   a n d   M a n a g e m e n t ,   B a n g a l o r e ,   I n d ia       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   8 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Au g   1 0 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Oct  1 6 ,   2 0 2 5       Th e   fa st  d e v e lo p m e n o wo r ld wid e   e n e rg y   c o n s u m p ti o n ,   d riv e n   b y   in d u strial  g r o wth   a n d   in c re a sin g   d e p e n d e n c e   o n   f o ss il   f u e ls,  h a s le d   to   h i g h e r   c a rb o n   e m issio n a n d   d e g ra d a ti o n   o f   t h e   e n v iro n m e n t.   In   re sp o n se ,   re n e wa b le  e n e rg y   s o u rc e s,  s u c h   a so lar,   wi n d ,   a n d   h y d r o e lec tri c   p o we r,   o ffe c lea n e a n d   su sta i n a b le   re p lac e m e n ts  with   in si g n ifi c a n c a rb o n   e m issio n s.  T h is  p a p e e x a m in e s   t h e   ro le   o f   a rti ficia l   in tell ig e n c e   ( AI) - b a se d   tec h n iq u e s,  p a rti c u larly   f u z z y   l o g ic,   in   d e v e lo p in g   e n e rg y   m a n a g e m e n t   sy ste m .   fu z z y   lo g ic - b a se d   e n e rg y   m a n a g e m e n sy ste m   is  p ro p o se d   fo a   re n e wa b le - p o we re d   m icro g rid   t h a i n c o rp o ra tes   a   h y b rid   e n e r g y   sto ra g e   sy ste m .   F u z z y   l o g ic - b a se d   e n e r g y   m a n a g e m e n t,   d u e   to   it s   c a p a b il it y   t o   m a n a g e   u n c e rtain t y   a n d   c o m p le x it y ,   o f fe rs  v iab le  so l u ti o n f o imp ro v i n g   th e   g e n e ra ti o n   a n d   d istri b u ti o n   o e n e rg y   wi th i n   m icro g rid   sy st e m s.  Th is   sy ste m   is  c o m p a re d   to   a   d y n a m i c   c a sc a d e d   d u a l - lo o p   p ro p o r ti o n a l - in teg ra (P I)  c o n tro l ler - b a se d   e n e rg y   m a n a g e m e n sy ste m   i n   sta n d a lo n e   m o d e .   T h e   c o m p a ra ti v e   a n a ly sis  e m p h a siz e th e   a b il it y   o fu z z y   l o g ic - b a se d   e n e rg y   m a n a g e m e n to   imp ro v e   t h e   e fficie n c y   a n d   s u sta in a b il it y   o f   m icro g rid s.   Th e   re se a rc h   a ims   to   a d v a n c e   th e   c r e a ti o n   o f   m o re   i n telli g e n a n d   d e p e n d a b le   e n e rg y   s o lu t io n th a in teg ra te  re n e wa b le  re so u rc e a n d   e n h a n c e   e n e rg y   m a n a g e m e n p ra c ti c e s .   K ey w o r d s :   B atter y   DC   m icr o g r id   Fu zz y   Hy b r id   So lar   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Su g an th i N ee lag ir i   Dep ar tm en o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g in ee r i n g ,   Day a n an d Sag ar   C o lleg o f   E n g in ee r in g   B an g alo r 5 6 0 0 7 8 ,   I n d ia   E m ail: su g an th i_ n ee lag i r i@ y ah o o . co m       1.   I NT RO D UCT I O N   I n   r ec en y ea r s ,   g lo b aliza tio n   h as  led   to   an   im p o r tan in c r ea s in   g lo b al  en er g y   c o n s u m p ti o n .   As  th wo r ld   tr an s itio n s   f r o m   an   ag r icu ltu r al - b ased   ec o n o m y   to   a n   in d u s tr ialized   s o ciety ,   en er g y   co n s u m p tio n   h as  b ec o m e   m o r e   in ten s iv e,   r esu l tin g   in   h ig h er   ca r b o n   e m is s i o n s   [ 1 ] .   T h e   s h if to war d s   in d u s tr ializatio n   h as   f u r th er   escalate d   th d em a n d   f o r   en er g y ,   o f te n   r ely in g   o n   f o s s il  f u els,  wh ich   co n tr ib u t to   en v ir o n m en tal  d eg r ad atio n .   I n   co n tr ast,  r en ewa b le  en er g y   s o u r ce s ,   s u ch   as  s o lar ,   win d ,   an d   h y d r o el ec tr ic  p o wer ,   o f f er   en v ir o n m en tally   f r ien d ly   alter n ativ es  [ 2 ] .   T h ese  s o u r ce s   ar n atu r ally   r en ewa b le   an d   g en er ate  m in im al   en v ir o n m en tal  h ar m ,   m ak i n g   t h em   s u s tain ab le  o p tio n   f o r   f u tu r en e r g y   n ee d s .   Sin ce   2 0 0 4 ,   th r e n ewa b le  en er g y   ca p ac ity   h as  g r o wn - u p   at  r em ar k ab le  r ates,  with   y ea r ly   r is es  r an g in g   f r o m   1 0 to   6 0 ac r o s s   d if f er en r en ewa b le  tech n o lo g ies.  B y   2 0 1 0 ,   r e n ewa b le  e n er g y   ac c o u n te d   f o r   n ea r ly   o n e - th ir d   o f   th n ewly   co n s tr u cted   p o we r   g en er atio n   ca p ac ity ,   s ig n alin g   s tr o n g   tr en d   to war d   clea n e r   en er g y   s o lu tio n s .   Acc o r d in g   t o   2 0 1 1   f o r ec ast  b y   th e   I n ter n atio n al  E n e r g y   Ag en c y   ( I E A ) ,   s o lar   p o wer   alo n e   co u ld   b ec o m th p r in cip al  s o u r ce   o f   u n iv e r s al  elec tr ical  en er g y   with in   th e   n ex f if ty   y ea r s ,   h ig h lig h tin g   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  14 ,   No .   4 ,   Dec em b er   20 25 :   9 9 9 - 1 010   1000   p o ten tial  o f   r en ewa b le  e n er g y   in   d eter m i n in g   t h f u t u r o f   th en er g y   s eg m en t   [ 3 ] [ 4 ] .   As  g lo b al  atten tio n   s h if ts   to war d   lo n g - ter m   e n er g y   s ec u r ity   an d   s u s tain ab le  p r a ctice s ,   th n ee d   f o r   ac cu r ate   e n er g y   m o d elin g   an d   ef f ec tiv p la n n in g   b ec o m es  i n cr ea s in g ly   im p o r ta n [ 5 ] [ 6 ] .   T h e   f lu ctu atin g   n atu r e   o f   e n er g y   d em a n d s   a n d   r en ewa b le  en e r g y   s o u r ce s   p o s es  ch allen g es  f o r   m ic r o g r i d s   i n   m ee tin g   en e r g y   r eq u ir em en t s .   T o   a d d r ess   th ese  is s u es,  an   en er g y   m an ag em e n s y s tem   ( E MS)   is   ess en tial.  T h E MS  tak es  in to   ac co u n h y b r id   s y s tem s ,   d em an d - s id m an ag em e n ( D SM) ,   n o n - r en ewa b le  en er g y   s o u r ce s ,   an d   en er g y   s to r ag e   s y s tem s   ( E SS )   [ 7 ] [ 8 ] .   T h ese  m o d els  h elp   to   p r o jec th f u tu r e n er g y   la n d s ca p an d   ass ess   th f ea s ib ilit y   o f   d if f e r en en er g y   s o lu tio n s .   I n   th is   co n tex t ,   ad v an ce d   co m p u tatio n al  tec h n iq u es,  p ar ticu lar ly   th o s b ased   o n   ar tific ial   in tellig en ce   ( AI ) ,   h a v em er g ed   as  cr u cial  to o ls   in   en er g y   m an ag em en t.  AI - d r iv e n   ap p r o ac h es,  s u ch   as  f u zz y   lo g ic,   n eu r al  n etwo r k s ,   a n d   e v o lu tio n ar y   alg o r ith m s ,   h av b ee n   em p lo y ed   in   e n er g y   m o d elin g   to   o p tim ize   en er g y   p r o d u cti o n   a n d   d is tr ib u tio n   [ 9 ] .   T h ese   tech n o l o g ies  ar wid ely   u s ed   f o r   task s   s u c h   as  s ite  ev al u atio n ,   in s tallatio n   o f   p h o t o v o ltaic  a n d   win d   f a r m s ,   m ax im u m   p o wer   p o in tr ac k in g   ( MPPT)   in   s o lar   an d   win d   s y s tem s ,   an d   o p tim izatio n   u n d er   co n f lictin g   cr iter ia  [ 1 0 ] .   T h en e r g y   m an ag e m en s y s t em   is   ess en tial  f o r   m ain tain in g   m icr o g r id   ( MG )   s tab ilit y ,   s af ety ,   an d   ef f icie n cy ,   h elp in g   to   b alan ce   en er g y   s u p p ly   d esp ite   u n p r e d ictab le  f ac t o r s   lik e   f lu c tu atin g   r e n ewa b le  e n er g y   s o u r ce s   ( R E S)  an d   v ar y in g   elec tr i city   d em a n d .   E MS  im p lem en tatio n s   ar class if ie d   b ased   o n   co n tr o s tr ateg ies,  in clu d in g   lin ea r   an d   n o n lin ea r   p r o g r am m in g ,   m eta - h eu r is tic  alg o r ith m s ,   s to ch asti an d   r o b u s p r o g r a m m in g ,   m o d el   p r e d ictiv co n tr o l,  a n d   a r tific ial   in tellig en ce   ( AI )   m et h o d s   [ 1 1 ] .   C o n v en tio n al  e n er g y   m a n ag e m en s y s tem   ( E MS)   tec h n iq u es  u tili ze   v ar iety   o f   o p tim i za tio n   an d   p r o g r a m m in g   m eth o d s .   I ter ati v tech n iq u es  o f f er   ad a p tab ili ty   to   ch a n g in g   co n d itio n s   b u t   r eq u ir e   s ig n if ican co m p u tatio n al  r eso u r ce s   an d   ar h ig h ly   s en s itiv to   in itial  s ettin g s   [ 1 2 ] .   W h ile  lin ea r   p r o g r am m in g   o f f er s   r eliab le  s o lu tio n s ,   its   ap p licatio n   b ec o m es c h allen g in g   in   s y s tem s   with   n o n lin ea r   b e h av io r .   Pre d ictiv an aly s is   tech n iq u es  ar well - s u ited   f o r   d y n am ic  e n v ir o n m en ts ,   b u th ey   o f ten   co m with   h ig h   c o m p u tatio n al  d em an d s .   Mix ed - in teg er   lin ea r   p r o g r am m in g   p r o v id es  g r ea ter   f lex ib il ity   f o r   m an ag i n g   d is cr ete  v ar i ab les;   h o wev er ,   it  ca n   b r eso u r ce - in ten s iv e,   e s p ec ially   wh en   ap p lied   to   la r g e - s ca le  m icr o g r i d s   [ 1 3 ] .   R o b u s o p tim izatio n   ap p r o ac h es  ar ef f ec tiv in   h a n d lin g   s y s tem   u n ce r tain ties ,   b u th ey   r eq u ir ac c u r ate  esti m atio n   o f   p r o b ab ilit y   d is tr ib u tio n s   to   p er f o r m   o p ti m ally .   L ik ewise,   s to ch asti p r o g r am m in g   is   v alu ab le  in   u n ce r tain   s ce n ar io s ,   alth o u g h   it m ay   n o t a lway s   p r o d u ce   th e   m o s t o p tim al  o u tco m es [ 1 3 ].   On   th o th er   h an d ,   ar tific ial  in tellig en ce - b ased   en er g y   m an a g em en t in f lu en ce s   in n o v ativ co m p u tin g   m eth o d s   to   en h an ce   c o m p li an ce   an d   s u p er v is io n .   Neu r a n etwo r k s   p r o v id ad a p tiv e   lear n in g ,   m ak in g   in ter p r etatio n   c o m p lex ,   an d   it   in v o lv e   wid e - r an g i n g   d ata  f o r   tr ain in g .   T h a b o v e - d is cu s s ed   alg o r ith m s   ar e   well - s u ited   f o r   tac k lin g   c o m p l ex   n o n lin ea r   p r o b lem s   b u t   d e m an d   h ig h   co m p u tatio n al  d ata  an d   ar s en s itiv t o   p ar am eter   a d ju s tm en ts   [ 1 4 ] .   Am o n g   v ar io u s   tech n i q u es  d is cu s s ed   ab o v e,   f u zz y   lo g ic  co n tr o l   ( FLC)  h as   ac h iev ed   s ig n if ican t   atten tio n   d u to   its   ca p ab ilit y   to   h a n d le  u n ce r tain ties   an d   in d e f in i te  d ata  in   co m p lex   n o n lin ea r   s y s tem s   with o u r e q u ir in g   d etailed   m ath em atica l   m o d ellin g   [ 1 5 ] .   Nu m er o u s   s tu d ies  h av f o cu s ed   o n   f u zz y - b ased   en e r g y   m am   d esig n s   f o r   b o th   g r id - co n n ec ted   an d   is o lated   m icr o g r id s   f o r   b atter y - alo n e   s y s tem s   an d   f u el   ce ll - b ased   en er g y   s to r ag e   s y s tem s   [1 6 ] - [ 19 ] .   I n   th e   r esear ch   r elate d   to   g r id - c o n n ec te d   s y s tem s   in teg r ated   with   p h o to v o ltaic  ( PV)   an d   win d   tu r b in e   ( W T )   g en er ato r s ,   b atter y   en er g y   s to r ag s y s tem s   ( E SS ) ,   elec tr ic  v eh icles  ( E Vs),   an d   d y n am ic  elec tr icity   p r ici n g   h av b ee n   ex am i n ed .   T h e s e   f u z z y - b a s e d   E MS  m o d e l s   r e g u l at e   b a tt e r y   s t a t e   o f   c h a r g e   ( S OC )   t o   m i n i m iz e   e lec t r i c it y   c o s ts   b y   u s i n g   w ea t h e r   a n d   m a r k e t   d a t a   f o r   i m p r o v e d   e f f i c i e n c y .   A n o t h e r   s t u d y   d e s i g n e d   a   f u z z y - b a s e d   e n e r g y   m a n a g e m e n t   s y s t e m   a im e d   a t   e n s u r i n g   s a f e   an d   ec o n o m ical  MG   o p e r atio n   wh ile  en h an cin g   th life s p an   o f   h y b r id   e n er g y   s to r ag s y s te m s   ( HE SS )   [ 2 0 ].   Fu zz y   lo g ic   is   o n o f   t h m o s ca p ab le   AI - b ased   m eth o d s   f o r   en er g y   m an ag e m en t.   I t   o f f e r s   an   in f lu en tial  b ac k g r o u n d   to   h a n d le  th e   u n ce r tain ty   a n d   co m p lex ity   in   m icr o g r id   s y s tem s   b y   c o n v e r tin g   im p r ec is d ata  in to   p r ec is e,   co m p u tab le  p a r am eter s   [ 2 1 ] .   T h is   n atu r o f   f u zz y   lo g ic  en ab les  th d ev elo p m en t   o f   r o b u s en e r g y   m an ag e m en t   s y s tem s   th at  ar ca p ab le   of   h an d lin g   u n ce r tain   co n d itio n s .   Fu zz y   lo g ic - b ased   m o d els  h av b ee n   p r o g r ess iv e ly   u s ed   in   th m icr o g r id   to   p r o d u ce   p r ac tical  an d   o p e r ativ s o lu tio n s   f o r   en er g y   p lan n in g   an d   m an ag em e n t [ 2 2 ].   T h is   p ap er ' s   m ain   o b jectiv e   is   to   p r esen t   f u zz y   lo g ic - b ased   en er g y   m an ag em e n s y s tem   f o r   r en ewa b le  en er g y - p o wer ed   m icr o g r id   in teg r ated   with   h y b r i d   en er g y   s to r ag s y s tem s .   Ad d itio n ally   aim s   to   u tili ze   s u p er   ca p ac ito r   en er g y   s to r ag s y s tem   n o o n ly   f o r   tr an s ien p o wer   r eq u ir e m e n an d   th p r o p o s ed   s y s tem   is   a s s e s s ed   ag ain s d y n am ic  ca s ca d ed   d u al - lo o p   p r o p o r tio n al - in te g r al  ( PI)   co n tr o ller - b ased   en er g y   m an ag em en s y s tem   in   s tan d a lo n m o d [ 2 3 ] .   T h s tu d y   p r e s en ts   co m p ar ativ ass ess m e n to   s h o wca s h o f u zz y   lo g ic  ca n   ef f ec tiv ely   o p tim ize  en er g y   m an a g em en an d   b o o s th o p er atio n al  ef f icie n cy   o f   m icr o g r id s   th at  in co r p o r ate   h y b r id   en e r g y   s to r a g e.   B y   ex p lo r in g   th is   ap p r o ac h ,   t h r esear ch   ai m s   to   s u p p o r t   th e   d ev elo p m e n o f   in tellig en t,  r e s o u r ce - ef f icien e n er g y   s y s tem s   th at  u tili ze   r en ewa b le  s o u r ce s   wh ile  en s u r in g   co n s is ten t p er f o r m a n ce   an d   lo n g - ter m   s u s tain ab ilit y .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       A   fu z z lo g ic  a p p r o a c h   to   s u s t a in a b le  e n erg ma n a g eme n t   i n   s ta n d a lo n micro g r id s   ( S u g a n th i Neela g ir i )   1001   2.   SYST E M   CO NF I G URA T I O NS   PV  b ased   d ir ec cu r r en ( DC )   m icr o g r id   is   im p lem en ted   with   b atter y   an d   s u p er   ca p ac it o r   h y b r id   en er g y   s to r ag s y s tem .   PV  s y s tem   is   in teg r ated   in to   m icr o g r id   u s in g   b o o s co n v er ter   im p lem en ted   with   p er tu r b   a n d   o b s er v MPPT  alg o r ith m   [ 2 4 ] .   T h DC   m icr o g r id   is   d esig n ed   t o   s u p p ly   DC   lo ad .   Su p er ca p ac ito r   an d   b atter y   a r co n n ec ted   in   p ar allel  to   th DC   b u s   v ia  DC - DC   b id ir ec tio n al  co n v er ter s .   B atter y   an d   s u p er ca p ac ito r   m o d els  av ailab le  in   MA T L AB   Simu lin k   ar e   u tili ze d   [ 2 5 ] [2 6 ] .   C o n tr o s witch in g   p u ls es  f o r   b atter y   an d   s u p e r   ca p ac ito r   DC - DC   co n v er t er s   ar g en e r ated   f r o m   f u zz y - b ased   en er g y   m an ag em en t sy s tem .   T h p r o p o s ed   m icr o g r id   s y s tem   is   s h o wn   in   F ig u r e   1.   T h m ain   aim   o f   th p r o p o s ed   en er g y   m a n ag em e n s tr ateg y   is   to   m ain tain   th DC   lin k   v o ltag co n s tan at  4 0 0   V.   T h e   v o ltag co n tr o lo o p ,   wh ich   co n s is ts   o f   PI  co n tr o ller ,   g e n er ates  r ef er e n ce   DC   lin k   cu r r en b y   co m p ar in g   th ac tu al  DC   lin k   v o ltag with   th e   r ef er en ce   DC   lin k   v o ltag s i g n al  an d   tak in g   th e   d if f er en ce   as  th e   in p u t.   T h is   DC   lin k   cu r r e n t,  SOC   o f   b att er y ,   a n d   SOC   o f   s u p er ca p ac ito r   ar e   g iv e n   as  th e   in p u to   th f u zz y   lo g ic   co n t r o ller - b ased   e n er g y   m a n ag em e n s y s tem .   f u zz y   en er g y   m an ag em en t   s y s tem   b ased   o n   th av ailab le  I d cr ef ,   SOC   o f   th b atter y ,   an d   s u p er   ca p ac ito r   g e n er ates  an   o u t p u cu r r e n co n tr o l   s ig n al.   Usi n g   th is   co n tr o s ig n al ,   r ef er e n ce   cu r r en s ig n a ls   f o r   th b atter y   an d   s u p er   ca p ac ito r   cu r r e n co n tr o ller   wer g e n er ated   as  s h o wn   in   F ig u r 2 .   T h g e n er a ted   r ef er en ce   s ig n al  an d   av ail ab le  ac tu al  b atter y   cu r r en ar e   c o m p ar e d ,   an d   t h d if f er en ce   is   g iv en   t o   th b atte r y   cu r r e n t c o n tr o ller   to   g en e r a te  s witch in g   p u ls es   f o r   th b atter y   DC - DC   b id ir ec tio n al  co n v er ter .   Similar ly ,   co n tr o s witch in g   p u ls es  wer g en er ated   f o r   th e   s u p er ca p ac ito r   DC - DC   b id ir ec tio n al  co n v e r ter .           Fig u r 1 .   Pro p o s ed   m icr o g r i d   s y s tem   with   f u zz y   en er g y   m a n ag em en t sy s tem       2 . 1 .     E nerg y   m a na g e m ent   co ntr o l t ec hn iqu e   Fu zz y - b ased   en er g y   m an ag e m en g en er ates  th co n tr o o u tp u b ased   o n   th SOC s   o f   b atter y   an d   s u p er ca p ac ito r   SOC s an d   av ailab le  DC   lin k   cu r r en t.  T h m ain   o b jectiv o f   th is   f u zz y - b ased   en e r g y   m an ag em en co n tr o alg o r it h m   is   to   m ain tain   co n s tan t   DC   l in k   v o ltag e.   T h p r ese n ted   f u zz y   en e r g y   m an ag em en alg o r ith m   is   s h o wn   in   Fig u r 2 .   T h DC   lin k   r ef er e n ce   cu r r en is   g iv en   as  in p u t,  wh ich   is   o b tain ed   f r o m   PI  co n tr o ller ,   as  s h o wn   in   th co n tr o s tr ateg y .   T h is   DC   lin k   cu r r en r ep r esen ts   th to tal   cu r r en r eq u ir em en f r o m   th e   g r id ,   an d   I d cr ef   is   also   th s u m   o f   th s u p er ca p ac ito r   r e f er en ce   cu r r e n an d   b atter y   r ef e r en ce   cu r r en t,  u n d e r   b alan ce d   c o n d itio n s   as g iv en   in   ( 1 )   an d   ( 2 ) .       = 0   ( 1 )     W h er    is   th to tal  DC   lin k   cu r r en r ef e r en ce   is   th r ef er en ce   cu r r en t   f o r   b atter y   co n tr o ller ,   an d      is   th r ef er en ce   cu r r en f o r   s u p er   ca p ac ito r T h DC   lin k   v o ltag r em ain s   co n s tan b y   m o d ellin g   th e   DC   b u s   as  in   ( 2 ) .          =  + +    ( 2 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  14 ,   No .   4 ,   Dec em b er   20 25 :   9 9 9 - 1 010   1002   DC   lin k   cu r r en i n p u t   o f   f u zz y   s y s tem   ( Ma m d an i)   is   d ef in e d   b y   two   m em b e r s h ip   f u n ctio n s ,   p o s itiv e   an d   n e g ativ e.   T h allo wa b le  r an g v ar iatio n   o f   DC   lin k   cu r r en is   - 5   to   5 .   SOC b at  in p u is   d ef in ed   b y   th r ee   m em b er s h ip   f u n ctio n   as  lo w,   m ed iu m ,   an d   h ig h   an d   th e   r an g o f   SOC   o f   th e   b atter y   i s   0 - 1 0 0 s im ilar ly   s u p er   ca p ac ito r   SOC   is   also   d ef in ed   b y   t h r ee   m e m b er s h ip   f u n ctio n s   as  lo w,   m ed iu m ,   a n d   h ig h   an d   th e   r an g e   o f   SOC   co n s id er ed   h e r is   0 - 1 0 0 % a n d   th e   d etails o f   th s am is   g iv en   in   th T ab le  1 .           Fig u r 2 .   Fu zz y   b ased   en e r g y   m an ag em en t c o n tr o l stra teg y       T ab le  1 .   Me m b er s h ip   f u n ctio n   tab le   M e m b e r s h i p   f u n c t i o n   S O C b - r a n g e   ( b a t t e r y )   S O C sc - r a n g e   ( su p e r c a p a c i t o r )   Lo w   0 - 1 5 %   0 - 1 5 %   M e d i u m   15 - 8 5 %   15 - 8 5 %   H i g h   85 - 9 5 %   85 - 9 5 %       3.   F UZ Z B AS E E NE RG M ANAG E M E N T   AL G O R I T H M   I n   th e   b ac k g r o u n d   o f   en er g y   s to r ag s y s tem s ,   ef f icien t   m a n ag em en t   o f   s u p er ca p ac ito r   a n d   b atter y   ch ar g in g / d is ch ar g in g   is   v ital  f o r   o p tim izin g   p er f o r m a n ce   an d   ex ten d in g   th life s p an   o f   th co m p o n en ts .   T h e   f o llo win g   f u zz y   lo g ic - b ased   e n er g y   m an ag em en alg o r ith m   o u tlin es  co n tr o s tr ateg y   b ased   o n   th cu r r en t   r ef er en ce   ( I d cr e f )   an d   th s tate  o f   ch a r g ( SOC )   o f   b o th   th e   b atter y   ( SOC b )   an d   th e   s u p er ca p ac ito r   ( SOC s c) .     3 . 1 .     I np uts   a nd   o utput   T h in p u ts   to   th s y s tem   in clu d e:  I d cr ef   ( cu r r e n r ef er e n ce ) ,   wh ich   in d icate s   th s y s tem ' s   o p er atio n al   mode wh er n e g ativ v alu s ig n if ies  g en er atio n   c o n d it io n   ( ex ce s s   en er g y )   an d   p o s itiv v alu in d icate s   lo ad   d em an d   co n d itio n   ( en er g y   r eq u ir e m en t) s tate  o f   c h ar g o f   b atter y   ( SOC b ) ,   wh ich   r ep r esen ts   th e   b atter y s   cu r r e n ch ar g lev el   ca teg o r ized   as  lo w,   m ed iu m ,   o r   h ig h an d   s tate  o f   ch ar g o f   s u p er ca p ac ito r   ( SOC s c ) ,   wh ich   r ef lects  th c u r r en ch ar g lev el  o f   th s u p er ca p ac ito r ,   also   ca teg o r ized   as  lo w,   m ed iu m ,   o r   h ig h .   T h o u t p u t   o f   th f u zz y   lo g ic  s y s tem   is   s u p er ca p ac ito r   cu r r e n r ef er e n ce   ( I s cr ef )   an d   it  d eter m in es  th e   ch ar g in g   o r   d is ch ar g in g   c u r r e n f o r   t h s u p e r ca p ac ito r ,   wh i ch   ca n   b e   ze r o ,   p o s itiv ( c h a r g in g ) ,   o r   n eg ativ e   ( d is ch ar g in g ) .     3 . 2 .     Alg o rit hm   ex pla na t io n   W h en   th DC   r ef er en ce   c u r r en ( I d cr e f )   is   n eg ativ e ,   th c o n tr o o f   I s cr ef   d ep en d s   o n   t h s tate  o f   ch ar g o f   th b atter y   ( SOC b )   an d   s u p er   ca p ac ito r   s tate  o f   c h ar g ( SOC s c) .   I f   th s tate  o f   c h ar g o f   th b atter y   is   lo an d   s tate  o f   c h ar g e   o f   s u p er   ca p ac ito r   is   m ed i u m   o r   h ig h ,   I s cr ef   is   s et  to   ze r o ,   an d   i n   th is   s ce n ar io ,   th e   b atter y   g ets  ch ar g ed .   I f   SOC b   is   m ed iu m   an d   SOC s is   lo w,   I s cr ef   r em ain s   ze r o   with   o n ly   t h b atter y   ch ar g in g .   Ho wev er ,   if   SOC s is   m ed iu m   o r   h ig h ,   I s cr ef   b ec o m es  p o s itiv e,   allo win g   b o th   th b atter y   an d   s u p er ca p ac ito r   to   c h ar g e.   W h en   SOC b   is   h ig h ,   I s cr ef   i s   s et  p o s itiv r eg a r d less   o f   SOC s c,   en ab lin g   s u p er ca p ac ito r   c h ar g in g   to   s to r th ex ce s s   en er g y .   C o n v er s ely ,   wh en   I d cr ef   is   p o s itiv ( lo ad   d em an d   co n d itio n ) ,   an d   SOC b   is   lo w,   I s cr ef   is   s et  to   ze r o   r e g ar d less   o f   SOC s c,   allo win g   o n ly   th e   b atter y   to   d is ch ar g e   wh ile  p r eser v in g   s u p e r ca p ac i to r   ch a r g e.   I f   SOC b   is   m e d iu m   an d   SOC s is   lo w,   I s cr ef   r em ai n s   ze r o ,   m ain tain in g   s u p er ca p ac ito r   i d len ess .   B u if   SOC s is   h ig h ,   I s cr ef   b ec o m es  n eg at iv e,   en a b lin g   th e   s u p er ca p ac ito r   to   d is ch ar g a n d   r ed u ce   b atter y   s tr ain .   W h en   SOC b   is   h ig h ,   an d   SOC s is   l o w,   I s cr ef   is   ag ain   s et  to   ze r o ,   with   th b atter y   d is ch ar g in g   alo n e,   wh ile  m ed i u m   SOC s c   lead s   to   n eg ativ I s cr ef ,   allo win g   th s u p er ca p ac ito r   to   ass is t w ith   l o ad   d em a n d .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       A   fu z z lo g ic  a p p r o a c h   to   s u s t a in a b le  e n erg ma n a g eme n t   i n   s ta n d a lo n micro g r id s   ( S u g a n th i Neela g ir i )   1003   3 . 3 .     Co ntr o l   lo g ic  e x pla na t io n   T h co n tr o lo g ic  is   b r o ad ly   ca teg o r ized   i n to   two   co n d iti o n s th g en e r atio n   c o n d itio n   an d   lo a d   d em an d   c o n d itio n .   Un d er   t h g en er atio n   c o n d itio n   ( I d c r ef   =   n eg ativ e) ,   wh e n   ex ce s s   en er g y   is   av ailab le,   th s y s tem   p r io r itizes  ch ar g in g   th b atter y ,   p a r ticu lar ly   if   its   s tate  o f   ch ar g ( SOC )   is   lo w.   T h s u p er ca p ac ito r   is   ch ar g ed   o n ly   wh en   th b atter y ' s   SO C   i s   m ed iu m   o r   h ig h ,   en s u r in g   ef f icien en e r g y   u tili za tio n .   Un d er   th lo a d   d em an d   c o n d itio n   ( I d cr e f   po s itiv e) ,   d u r in g   en er g y   d em a n d ,   th b atter y   d is ch ar g es  to   s u p p ly   th lo a d ,   wh ile  th s u p er ca p ac ito r   p r o v id es  ad d itio n al  s u p p o r b y   d is ch ar g i n g   wh en   its   SOC   is   m ed iu m   o r   h ig h .   T h is   h elp s   r ed u ce   th e   lo ad   o n   th b atter y   an d   e n h an ce s   o v er all  s y s tem   r esp o n s iv en ess .   T h c o r r esp o n d in g   c o n tr o lo g ic   f lo ch ar t is sh o wn   in   Fig u r 3 .           Fig u r 3 .   Flo ch a r t o f   t h p r o p o s ed   f u zz y - b ased   en er g y   s y s tem   alg o r ith m       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   f u zz y   lo g ic - b ased   en er g y   m an ag em en s y s tem   is   d esig n ed   f o r   p h o to v o ltaic  ( P V)   s y s tem   in teg r ated   with   h y b r i d   en e r g y   s to r ag e   s y s tem   co n s is tin g   o f   s u p er ca p ac ito r   an d   b atter y .   B o th   t h b atter y   an d   s u p e r ca p ac ito r   ar lin k e d   in   p ar allel  to   th e   DC   b u s .   T h im p le m en tatio n   o f   t h p r o p o s ed   s y s tem   in   MA T L AB   s im u latio n   is   i llu s tr ated   in   Fig u r e   4 .   T h PV  s y s tem   is   l in k ed   to   th DC   b u s   th r o u g h   b o o s co n v er ter ,   wh ich   is   im p lem en ted   u s in g   th e   p er t u r b   a n d   o b s er v MPPT  alg o r ith m   as  g iv e n   in   Fig u r 5 .   T h e   s y s tem   is   an aly ze d   u n d er   th r e d if f er en o p er atin g   s ce n a r io s :   i)   v ar iatio n   in   p o wer   g en e r at io n ,   ii)  v ar iatio n   i n   lo ad   d em a n d ,   a n d   iii)  s im u ltan eo u s   v ar iatio n   i n   b o t h   g en e r atio n   an d   lo ad .   T h PV  s y s tem   h as   ca p ac it y   o f   2   k W ,   a n d   d etailed   s p ec i f icatio n s   o f   th s to r a g c o m p o n en ts   an d   co n v er ter   p ar am eter s   ar p r o v id ed   in   T ab le  2 .   Ad d itio n ally ,   th p er f o r m an ce   o f   th f u zz y   l o g ic - b ased   en e r g y   m an ag em en s y s tem   g i v en   in   Fig u r 6   is   co m p ar ed   with   a   d y n am ic  ca s ca d ed   d u al - l o o p   PI  co n tr o ller - b ased   en er g y   m an ag em e n s y s tem   p r esen ted   in   [ 2 3 ] ,   u n d e r   id en tic al  o p er atin g   c o n d itio n s   in   s tan d alo n m o d e.   I n   a   d y n am ic   ca s ca d ed   d u al - lo o p   PI  co n tr o ller   [ 2 3 ]   o u tp u f r o m   th o u ter   v o ltag e   co n tr o ller   w ill  b g iv e n   d ir ec tly   to   th cu r r en t c o n tr o ller s   o f   t h b atter y   an d   s u p er   ca p ac ito r .       T ab le  2 .   Sp ec if icatio n s   o f   p r o p o s ed   m icr o g r id   S y st e m c o m p o n e n t   P a r a me t e r   Q u a n t i t y   w i t h   u n i t s   P V   mo d u l e   M a x i m u m   p o w e r   2 5 0   W   O p e n   c i r c u i t   v o l t a g e   ( V o c )   3 7 . 3   V   M a x i m u m   p o w e r   p o i n t   v o l t a g e   a t   V mp   3 0 . 7   V   M a x i m u m   p o w e r   p o i n t   c u r r e n t   I mp   8 . 1 5   A   S h o r t   c i r c u i t   c u r r e n t   I sc   8 . 6 6   A   B a t t e r y   n o mi n a l   v o l t a g e   V o l t a g e   ( V )   3 0 0   V   B a t t e r y   r a t e d   c a p a c i t y   Ah   48   Ah   S u p e r   c a p a c i t o r   c a p a c i t a n c e   C   9 9 . 5   S u p e r   c a p a c i t o r   r a t e d   v o l t a g e   V o l t a g e   ( V )   3 0 0   V   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  14 ,   No .   4 ,   Dec em b er   20 25 :   9 9 9 - 1 010   1004       Fig u r 4 .   Simu latio n   o f   t h p r esen ted   f u zz y - b ased   m icr o g r id           Fig u r 5 .   B o o s t c o n v er ter   c o n t r o l stra teg y           Fig u r 6 .   Simu latio n   o f   t h p r o p o s ed   s y s tem   with   f u zz y - b as ed   E co n tr o ller       4 . 1 .     Ca s e   1 :   g ener a t io n v a ri a t io n   4 . 1 . 1 .   P er f o r m a nce  a na l y s is   o f   ener g y   m a na g e m ent   s y s t e m   un der  g ener a t io n v a ria t io n   T o   ass ess   th p er f o r m an ce   o f   th en er g y   m an a g em en t   s y s tem   u n d er   g en er atio n   v ar iatio n ,   th e   lo ad   p o wer   is   k ep co n s tan at  1 , 4 0 0   W ,   wh ile  th g en e r atio n   p o wer   is   r ed u ce d   f r o m   2 , 000   W   to   1 , 500   W   at     1   s ec o n d ,   as  s h o wn   in   Fig u r 7 .   T h is   s u d d en   d ec r ea s in   p o wer   g en er atio n   is   ef f ec tiv ely   c o m p en s ated   b y   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       A   fu z z lo g ic  a p p r o a c h   to   s u s t a in a b le  e n erg ma n a g eme n t   i n   s ta n d a lo n micro g r id s   ( S u g a n th i Neela g ir i )   1005   h y b r id   en er g y   s to r ag e   s y s tem ,   co n s is tin g   o f   a   s u p er ca p ac ito r   an d   b atter y ,   en s u r i n g   co n tin u o u s   p o we r   s u p p ly .   T h f u zz y   lo g ic - b ased   en er g y   m a n ag em e n ( E M)   s y s tem   s u cc ess f u lly   m ain tain s   t h DC   lin k   v o ltag at  4 0 0   V,   as  illu s tr ated   in   Fig u r 7 .   I n   co n tr ast,  wh en   em p lo y in g   th d y n am ic  d u al - lo o p   ca s ca d ed   PI  co n tr o ller - b ased   E s y s tem ,   th ab r u p r ed u ctio n   in   g e n er at io n   r esu lts   in   tr an s ien lo ad   f lu ctu atio n   last in g   5 0   m s .   Du r in g   th is   p e r io d ,   th DC   lin k   v o ltag m o m en tar il y   d r o p s   to   3 8 0   b ef o r g r ad u ally   r ec o v er in g   to   400   V   with in   5 0   m s ,   as  s h o w n   in   Fig u r e   8 .   T h c o m p ar ativ an aly s is   d em o n s tr ates  th at  th e   f u zz y   lo g ic - b ased   E s y s tem   o f f er s   s u p er io r   v o l tag r eg u latio n ,   en s u r in g   en h a n ce d   lo ad   s tab ilit y   an d   o v er all   s y s tem   r eliab ilit y .             Fig u r 7 . S im u latio n   r esu lts   f o r   g en er atio n   v ar iatio n   ( f u zz y   E s y s tem )     Fig u r 8 .   S im u latio n   r esu lts   f o r   g en er atio n   v ar iatio n   ( ca s ca d ed   d u al  l o o p   PI  co n tr o ller )       4 . 2 .     Ca s e   2 :   g ener a t io n v a ri a t io n - g ener a t io n is   less   t ha n lo a d   I m p ac o f   g en er atio n   v ar iatio n   o n   en er g y   m a n ag em e n s y s tem   p er f o r m an ce   f o r   f u zz y - b a s ed   s y s tem   is   g iv en   in   Fig u r 9 ,   wh ich   p r esen ts   th s y s tem   r esp o n s to   g en er atio n   v ar iatio n ,   wh er th p o wer   g en er atio n   is   r ed u ce d   f r o m   2 , 000   W   to   1 , 6 0 0   W   at  t   =   1   s ec o n d .   T h lo ad   p o wer   r em ain s   co n s tan at    1 , 800   W ,   ex ce ed in g   th av ailab le  g en er atio n   ca p ac ity   af te r   t   =   1   s .   T o   co m p en s ate  f o r   th is   s h o r tf all,   th e   h y b r id   e n er g y   s to r ag s y s tem ,   co m p r is in g   b atter y   an d   s u p er ca p ac ito r ,   s u p p lies   th ad d itio n al  p o wer .   T h s u p er ca p ac ito r   p lay s   cr u cial   r o le  in   h a n d lin g   tr a n s ien p o wer   d em an d s ,   e n s u r in g   th at  t h DC   lin k   v o ltag e   r em ain s   s tab le  th r o u g h o u t th tr an s itio n .   T o   ass ess   th s y s tem s   p er f o r m an ce   u n d er   th s am co n d it io n s ,   d y n a m ic  d u al - lo o p   ca s ca d ed   PI  co n tr o ller - b ased   en er g y   m an a g em en s y s tem   is   al s o   s im u lat ed .   As  illu s tr ated   in   Fig u r 1 0 ,   th in tr o d u ctio n   o f   g en er atio n   v ar iatio n   lead s   t o   tr an s ien f lu ctu atio n s   i n   b o th   lo a d   p o wer   a n d   DC   lin k   v o ltag e,   last in g   ap p r o x im ately   5 0   m s   b ef o r e   s tab ilizin g .   T h is   co m p ar ativ an aly s is   d em o n s tr ates  th at  th f u zz y   lo g ic - b ased   en er g y   m an ag e m en s y s tem   o f f er s   s u p er io r   v o ltag e   r eg u latio n   an d   en h a n ce d   s y s tem   r eliab i lity   u n d er   d y n am ic   o p er atio n al  s ce n ar i o s.     4 . 3 .     Ca s e   3 :   l o a v a ria t i o n   4 . 3 . 1 .   A na ly s is   o f   lo a d v a ri a t io n o n e nerg y   ma na g em ent   s y s t em   perf o r m a nce )   T o   ev alu ate  t h im p ac o f   lo a d   v ar iatio n ,   th g en er ated   p o wer   is   m ain tain ed   at  co n s ta n 2 , 0 0 0   W ,   wh ile  th lo ad   is   in cr ea s ed   f r o m   1 , 4 0 0   W   to   1 , 8 0 0   W   at  t   =   1   s ,   as  d ep icted   in   Fig u r 1 1 .   Desp ite  th is   s u d d en   ch an g i n   lo ad   d em a n d ,   th D C   lin k   v o ltag e   r em ain s   s tab le  at  4 0 0   V.   T h e   tr an s ien p o wer   d em an d   r esu ltin g   f r o m   th lo a d   v ar iatio n   is   i n itially   m et  b y   th s u p er ca p ac ito r ,   f o llo we d   b y   th b atter y ,   as  illu s tr ated     in   Fig u r 1 1   f o r   th f u zz y   lo g i c - b ased   en er g y   m a n ag em en ( E M)   s y s tem .   I n   co n tr ast,  wh en   th s am s ce n ar io   is   s im u lated   u s in g   d y n am ic  d u al - lo o p   ca s ca d ed   PI  co n tr o ller - b ased   E s y s tem ,   th s u d d en   lo ad   v ar iatio n   is   also   m an ag ed   b y   th s u p e r ca p ac ito r   an d   b atter y .   Ho wev er ,   t h DC   b u s   v o ltag ( d r o p s   to   3 8 0   V)   e x p er ie n ce s   tr an s ien f lu ctu atio n s   last in g   ap p r o x im ately   5 0   m s   b ef o r s tab ilizin g   at  4 0 0   V,   as  s h o w n   in   Fig u r 1 2 .   T h e   co m p ar ativ an aly s is   o f   b o th   s y s tem s   in d icate s   th at  wh il b o th   ap p r o ac h es  m ain tain   b alan ce   b etwe en   g en er atio n   a n d   lo a d   an d   e n s u r DC   lin k   v o ltag s tab ilit y ,   th f u zz y   lo g ic - b ased   E s y s tem   d em o n s tr ates  s u p er io r   p e r f o r m an ce   b y   o f f er in g   f aster   v o ltag e   r eg u latio n   a n d   im p r o v ed   lo ad   r eliab ilit y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  14 ,   No .   4 ,   Dec em b er   20 25 :   9 9 9 - 1 010   1006         Fig u r 9 . S y s tem   r esp o n s f o r   g en er atio n   v ar iatio n   ( f u zz y   E s y s tem )     Fig u r 1 0 .   S y s tem   r esp o n s f o r   g en er atio n   v ar iatio n   ( ca s ca d ed   PI  co n tr o ller )             Fig u r 1 1   Simu latio n   r esu lts   f o r   lo ad   v ar iatio n   ( f u zz y   E s y s tem )     Fig u r 1 2   Simu latio n   r esu lts   f o r   lo ad   v ar iatio n   ( ca s ca d ed   d u al  l o o p   PI  c o n tr o ller )       4 . 3 . 2 .   E v a lua t io n o f   lo a d v a r ia t io n in e nerg y   m a na g em en t   s y s t em s   An o th er   ca s o f   lo a d   v a r iatio n   is   an aly ze d ,   with   th e   r esu lts   p r esen ted   in   Fig u r 1 3 ,   f o r   th f u z z y   lo g ic - b ased   en er g y   m a n ag e m en ( E M)   s y s tem   an d   Fig u r 1 4   f o r   th d y n am ic  d u al - lo o p   ca s ca d ed   PI  co n tr o ller - b ased   s y s tem .   I n   th is   s ce n ar io ,   p h o to v o ltaic  ( PV)   g en er atio n   is   m ain tain ed   at  1 , 6 0 0   W ,   wh ile  th e   lo ad   p o wer   i n cr ea s es  f r o m   1 , 4 0 0   W   to   2 , 0 0 0   W   in   0 . 5   s e co n d s .   Fo r   th d y n a m ic  d u al - lo o p   ca s ca d ed   PI  co n tr o ller - b ased   E s y s tem ,   it tak es a p p r o x im ately   4 5   m s   to   r ea ch   th n ew  lo ad   d e m an d   o f   2 , 0 0 0   W   af ter   th lo ad   v ar iatio n   o cc u r s .   Simila r   to   th p r ev io u s   ca s e,   th f u zz y   lo g ic - b ased   s y s tem   d e m o n s tr ates  s u p er io r   p er f o r m an ce   in   m ain tain in g   DC   lin k   v o ltag s tab ilit y   a n d   en s u r in g   lo ad   r eliab ilit y .   As  illu s tr ated   in   Fig u r e   1 4 ,   t h PI   co n tr o ller - b ased   s y s tem   r eq u ir es  2 5   m s   to   r esto r th DC   lin k   v o ltag f o llo wi n g   th e   lo ad   ch a n g e,   wh er ea s   th f u zz y   lo g ic - b ased   ap p r o ac h   p r o v id es a   m o r s ta b le  an d   r esp o n s iv r e g u latio n .     4 . 4 .      C a s e   4 :   g ener a t io n a nd   lo a d v a ria t io n   4 . 4 . 1 .   Ana ly s is   o f   g ener a t io a nd   lo a d v a ria t io ns   in a   DC  m icro g rid   T h p er f o r m an ce   o f   DC   m icr o g r id   is   ev alu ated   u n d e r   s im u ltan eo u s   v ar iatio n s   in   g en er atio n   an d   lo ad   p o wer .   I n itially ,   p h o to v o ltaic  ( PV)   g en er atio n   is   m ain t ain ed   at  2 , 0 0 0   W   u n til  1   s ec o n d ,   af ter   w h ich   it   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       A   fu z z lo g ic  a p p r o a c h   to   s u s t a in a b le  e n erg ma n a g eme n t   i n   s ta n d a lo n micro g r id s   ( S u g a n th i Neela g ir i )   1007   d ec r ea s es  to   1 , 5 0 0   W .   Similar ly ,   th e   lo ad   p o wer   r em ain s   co n s tan at  1 , 400   W   u n til  0 . 5   s ec o n d s   a n d   t h en   in cr ea s es  to   2 , 000   W .   T o   an al y ze   s y s tem   b eh av io r   u n d er   th e s co n d itio n s ,   s im u latio n s   ar co n d u cte d   f o r   b o th   th f u zz y   lo g ic - b ased   e n er g y   m an ag em en t   ( E M)   s y s tem   an d   th d y n a m ic  d u al - lo o p   ca s ca d ed   PI  c o n tr o ller - b ased   E s y s tem .   Desp ite  v ar iatio n s   in   b o th   g en er atio n   an d   lo ad ,   th e   f u zz y   lo g ic - b ased   E M   s y s tem   e f f ec tiv ely   m ain tain s   s tab le  DC   lin k   v o ltag e,   as  illu s tr ated   in   Fig u r 1 5 .   T h is   s tab ilit y   is   ac h iev ed   as  th b atter y   co m p en s ates  f o r   th e   av er a g e   p o wer   im b alan ce ,   wh ile   th s u p er ca p ac ito r   h an d les  tr a n s ien f lu ctu atio n s .   C o n v er s ely ,   in   th e   PI  c o n tr o l ler - b ased   E M   s y s tem ,   wh e n   g en er atio n   d ec r ea s es  f r o m   2 , 000   W   to   1 , 5 0 0   W tr an s ien f lu ctu atio n s   o cc u r   i n   b o th   th lo a d   p o wer   an d   D C   lin k   v o ltag e,   last in g   ap p r o x im ately   5 0   m s ,   as  d ep icted   in   Fig u r 1 6 .   T h c o m p ar ativ a n aly s is   in d icate s   th at  th f u zz y   lo g ic - b ased   E s y s tem   p r o v id es  b etter   lo ad   s tab ilit y   an d   f aster   DC   lin k   v o ltag r eg u latio n   th a n   th PI  co n tr o ller - b ased   ap p r o ac h .             Fig u r e   13 .   L o ad   v ar iatio n   ca s e   2   s im u latio n     ( f u zz y   E s y s tem )     Fig u r e   14 .   L o ad   v ar iatio n   ca s e   2   s im u latio n   ( ca s ca d ed   d u al  l o o p   PI  c o n tr o ller )               Fig u r e   15 .   S im u latio n   r esu lts   f o r   g en e r atio n   a n d   lo a d   v ar iatio n   ( f u zz y   E s y s tem )     Fig u r e   1 6 .   S im u latio n   r esu lts   f o r   g en e r atio n   a n d   lo ad   v ar iatio n   ( ca s ca d ed   d u al  l o o p   PI  c o n tr o ller )       Ad d itio n ally ,   in   p r ev i o u s ly   p r o p o s ed   f u zz y   lo g ic - b ased   s y s tem ,   s im u ltan eo u s   v ar iatio n   i n   lo ad   an d   g en er atio n   c o n d itio n s   is   n o an aly ze d .   T h ese  r esu lts   h ig h lig h th ad v an ta g es  o f   f u zz y   lo g ic  in   im p r o v i n g   th e   r eliab ilit y   an d   ef f icien cy   o f   D C   m icr o g r id   e n er g y   m an a g em en t.   B ased   o n   th e   an aly s is   o f   t h th r ee   ca s es,  it  is   ev id en th at  th DC   b u s   v o ltag r em ain s   s tab le  r eg ar d l ess   o f   g en er atio n   ch a n g es,  l o ad   v ar iatio n s ,   o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  14 ,   No .   4 ,   Dec em b er   20 25 :   9 9 9 - 1 010   1008   s im u ltan eo u s   f lu ctu atio n s   in   b o th   g en e r atio n   an d   lo ad .   T h co m p ar ativ r esu lts   o f   f u zz y - b ased   E MS  an d   ca s ca d ed   d u al - lo o p   PI - co n tr o l ler - b ased   E MS  ar p r o v id e d   in   T ab le  3   ac co r d in g   to   th s ettlin g   tim an d   DC   lin k   v o ltag a f ter   d is tu r b a n ce s .       T ab le  3 .   C o m p a r ativ an aly s is   o f   p r o p o s ed   E MS  p er f o r m an c an d   ca s ca d ed   d u al - lo o p   PI - c o n tr o ller     b ased   E MS  [ 2 3 ]   C a ses   P I   c o n t r o l l e r - b a se d   s y st e m   F u z z y   s y s t e m   C r i t e r i a   D C   v o l t a g e   v a r i a t i o n   d u r i n g   d i s t u r b a n c e   S e t t l i n g   t i me   D C   v o l t a g e   v a r i a t i o n   d u r i n g   d i s t u r b a n c e   S e t t l i n g   t i me   G e n e r a t i o n   v a r i a t i o n   (2 , 0 0 0   W →  1 , 500   W,   l o a d   =   1 , 4 0 0   W   0 - 1 5   V   20   ms   0   0 . 1   ms   G e n e r a t i o n :   2 , 000   W   1 , 600   W,   l o a d   =   1 , 8 0 0   W   0 - 1 5   V   20   ms   0   0 . 1   ms   Lo a d   v a r i a t i o n   Lo a d :   1 , 400   W     1 , 8 0 0   W,   g e n e r a t i o n   =   2 , 000   W   0 - 2 0   V   25   ms   -   50   ms   2   V   0 . 1   ms   Lo a d :   1 , 400   W→   2 , 0 0 0   W,   g e n e r a t i o n   =   1 , 600   W   0 - 2 0   V   25   ms   -   50   ms   2   V   0 . 1   ms   G e n   a n d   l o a d   v a r i a t i o n   G e n e r a t i o n :   2 , 000   W→   1 , 500   W,   l o a d :   1 , 000   W   →  1 , 4 0 0   W   0 - 4 0   V   25   ms   -   50   ms   0   0 . 2   ms         5.   CO NCLU SI O N   T h is   s tu d y   p r esen ts   d etailed   ev alu atio n   b etwe en   a   co n v en tio n al  PI   co n tr o ller - b ase d   en er g y   m an ag em en s y s tem   an d   f u zz y   lo g ic - b ased   ap p r o ac h .   Ac r o s s   v ar io u s   s ce n ar io s   in v o lv in g   f lu ctu atio n s   in   g en er atio n ,   lo a d ,   g en er atio n   an d   lo ad ,   th f u zz y   lo g ic  co n tr o ller   co n s is ten tly   o u td o n e   th PI  co n tr o ller .     I p r eser v ed   s tab le  DC   lin k   v o ltag with   alm o s ze r o   v o ltag d ev iatio n ,   wh ile  th PI  c o n tr o ller   ex h ib ite d   v ar iatio n s   o f   u p   t o   4 0   d e p e n d in g   o n   th ca s e.   T h r esp o n s tim o f   th f u zz y   s y s tem   was  also   s ig n if ican tly   f aster ,   ac h iev in g   s tab ilizatio n   with in   0 . 1 0 . 2   m illi s ec o n d s ,   i n   co n tr ast  to   th 2 0 5 0   m illi s ec o n d s   r eq u ir ed   b y   th PI  c o n tr o ller ,   a n d   c o m p a r ativ ely   f u zz y - b ased   s y s tem   o p er ates  9 1 f aster   t h an   th e   PI  c o n tr o ller - b ased   en er g y   m an a g em en t   s y s tem .   T h r esu lts   o f   th is   s tu d y   clea r ly   d em o n s tr ate  th at  f u zz y   l o g ic - b ased   c o n tr o l   o f f er s   m o r d ep en d ab le  a n d   ef f icien ap p r o ac h   f o r   m a n ag in g   h y b r id   en er g y   s to r a g s y s tem s .   Ad d itio n ally   s u p er ca p ac ito r   is   u tili ze d   ef f ec tiv ely   n o o n ly   f o r   tr a n s ien p o wer   r eq u ir e m en ts ,   b u it  also   co n tr ib u tes   lo ad   p o wer   r eq u ir em en t i n   th is   p r o p o s ed   f u zz y - b ased   E MS.   B ey o n d   th tech n ical  o u tco m es,  th r esear ch   em p h asizes  th cr itical  r o le  o f   in tellig en co n tr o l   s tr ateg ies  in   m ee tin g   th in cr ea s in g   d em an d s   o n   m o d er n   en er g y   s y s tem s   wh ile  ad d r ess in g   en v ir o n m en tal   s u s tain ab ilit y .   B y   in teg r atin g   r en ewa b le  en er g y   s o u r ce s   with   s m ar co n tr o tech n iq u e s   lik f u zz y   lo g ic,   m icr o g r id s   ca n   ac h ie v g r ea te r   o p er atio n al  ef f icien cy   an d   lo n g - ter m   r esil ien ce .   T h s y s tem   d ev elo p e d   in   th is   wo r k   ex h ib ite d   s tr o n g   ad a p ta b ilit y   an d   r esp o n s iv en ess ,   h i g h lig h tin g   its   p o ten tial  f o r   p r ac tical,   r ea l - wo r ld   d ep lo y m e n t.  Fu r th e r   en h a n c em en ts   co u ld   in v o lv e x p an d in g   th s y s tem   to   ac c o m m o d ate  lar g e r - s ca le  m icr o g r id s   with   wid er   v ar iety   o f   r en ewa b le  s o u r ce s s u ch   as  g eo th er m al  o r   b io m ass wh ich   wo u ld   also   ex ten d   its   ap p licab ilit y .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   Au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   in v o lv ed .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Su g an th i N ee lag ir i                               Srin iv as B ab u                                 Sid d alin g ap p a g o u d B ir ad ar                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.