WSO-Optimized PID Controller Design for SEPIC Converter Voltage Stability

Creative Commons License

Kırıkcı F. M., Akyazı Ö., Kahveci H.

2024 8th International Artificial Intelligence and Data Processing Symposium (IDAP), Malatya, Türkiye, 21 - 22 Eylül 2024

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Doi Numarası: 10.1109/idap64064.2024.10710743
  • Basıldığı Şehir: Malatya
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Karadeniz Teknik Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Bu çalışmada, değişken güneş ışınımına (W/m²) sahip fotovoltaik panel kaynaklı veya sabit gerilim değerinde bir kaynağa sahip DA-DA dönüştürücünün PID denetleyicisinin performansı, Geliştirilmiş Ziegler-Nichols Yöntemi ve Beyaz Köpek Balığı Optimizasyonu (WSO) ile karşılaştırılmıştır. Fotovoltaik panellerin doğrusal olmayan V-I karakteristiğini aşarak sistem güvenilirliğini sağlamak amacıyla, gerilim yükseltme, düşürme, sabit tutma ve giriş gerilimi ile aynı kutupta bulunma özelliklerine sahip SEPIC dönüştürücü kullanılmıştır. Sistemin değişken koşulları, PID (Oransalİntegral-Türevsel) denetleyici ile kontrol edilmiştir. Sistem performansını belirleyen denetleyici, zaman ve mutlak hatanın integrali (ITAE), yükselme süresi (Tr) ve aşım miktarı (Mp) gibi parametreleri optimize eden algoritma aracılığıyla değerlendirilmiştir. MATLAB/Simulink’te gerçekleştirilen benzetim sonuçları, optimizasyon algoritması ile elde edilen denetleyicinin performansının klasik yöntemlere göre daha üstün olduğunu göstermektedir. Bu çalışma, güneş enerjisi uygulamalarında SEPIC dönüştürücü ve PID denetleyicisinin birlikte kullanımının etkinliğini ve metasezgisel optimizasyon yöntemlerinin önemini vurgulamaktadır.

 In this study, the performance of the PID controller of a DC-DC converter with a photovoltaic panel source with variable solar irradiance (W/m²) or a constant voltage source is compared with the Modified Ziegler-Nichols Method and White Shark Optimization (WSO). In order to overcome the nonlinear V-I characteristic of the photovoltaic panels and ensure system reliability, a SEPIC converter with voltage step-up, step-down, hold constant and same polarity with the input voltage is used. The variable conditions of the system are controlled by a PID (Proportional-IntegralDerivative) controller. The performance of the controller is evaluated by means of algorithms that optimize parameters such as integral of time and absolute error (ITAE), rise time (Tr) and overshoot amount (Mp). Simulation results in MATLAB/Simulink show that the performance of the controller obtained with the optimization algorithm is superior to the classical methods. This study highlights the importance of metaheuristic optimization methods and the importance of using SEPIC converter and PID controller together in solar energy applications.