Passivity voltage based control of the boost power converter used in photovoltaic system

Abstract

This paper presents a robust nonlinear control of the DC-DC boost converter feeding by a photovoltaic system based on the passivity control. The control law design uses the passivity approach. Novelty. The novelty consists in designing a control law for a photovoltaic system using a passivity approach based on energy shaping and associated with damping injection. Purpose. The purpose consists to develop a tool for design and optimize a control law of the photovoltaic system in order to improve its efficiency under some conditions such as the variations of the temperature, the irradiation and the parameters. Also, the control law design should be simple with a lower overshoot and a shorter settling time. Methods. This work uses the port Hamiltonian mathematical approach with minimization of the energy dissipation in boost converter of the photovoltaic system to illustrate the modification of energy and generate a specify duty cycle applied to the converter. Results. The results with MATLAB/SimPowerToolbox® have proven the robustness against parameter variations and effectiveness of the proposed control. Practical value. The experimental results, carried out using a dSPACE DS1104 system, are presented to show the feasibility and the robustness of the proposed control strategy against parameter variations.У статті представлено надійне нелінійне керування живленням перетворювача постійного струму, що підвищує, фотоелектричною системою на основі керування пасивністю. У створенні закону управління використовується пасивний підхід. Новизна. Новизна полягає у розробці закону управління фотоелектричною системою з використанням пасивного підходу, заснованого на формуванні енергії та пов'язаного з упорскуванням демпфування. Мета. Мета полягає в тому, щоб розробити інструмент для проектування та оптимізації закону керування фотогальванічною системою для підвищення її ефективності за деяких умов, таких як зміни температури, опромінення та параметрів. Крім того, будова закону управління має бути простою, з меншим перерегулюванням і коротшим часом встановлення. Методи. У роботі використовується математичний підхід Гамільтона до порту з мінімізацією розсіювання енергії у перетворювачі фотоелектричної системи, що підвищує, щоб проілюструвати зміну енергії і створити заданий робочий цикл, що застосовується до перетворювача. Результати. Результати з використанням MATLAB/SimPowerToolbox® довели стійкість до змін параметрів та ефективність запропонованого керування. Практична цінність. Представлені експериментальні результати, отримані з використанням системи dSPACE DS1104, щоб показати здійсненність та стійкість запропонованої стратегії управління при зміні параметрів.