Photovoltaic conditioning systems normally use a maximum power point tracking (MPPT) technique to deliver the highest possible power to the load continuously when variations occur in the insolation and temperature. A unique method of tracking the maximum power points (MPPs) and forcing the boost converter system to operate close to these points is presented through deriving small-signal model and transfer function of boost converter considering input capacitor. This paper aims at modeling boost converter including fairly large equivalent series resistance(ESR) of input reservoir capacitor by state-space-averaging method and PWM switch model. In the future, properly designed controller for compensation will be constructed in 3kw real system for maximum photovoltaic power tracking control.
Proceedings of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers Conference
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2004.05a
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pp.506-510
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2004
A multi-phase interleaved buck converter is used to reduce current ripples and filter size of a power supply. This paper addresses the modelling and steady-state analysis of the multi-phase interleaved buck converter operated in discontinuous inductor current mode. The model is derived using an averaging technique in steady state. The do voltage ratio and the range of the discontinuous inductor current mode(DICM) and the continuous output current mode(COCM) are derived from the averaged state-space model. In addition, the efficiency is investigated according to the number of phase.
Park, Bong-Hee;Jeong, Seung-Whan;Choi, Ju-Yeop;Choy, Ick;Lee, Sang-Cheol;Lee, Dong-Ha
Journal of the Korean Solar Energy Society
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v.34
no.2
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pp.1-7
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2014
Generally, buck converter controller is designed to control the output voltage of the converter. However, design of the controller in a photovoltaic power conditioning system is different from theoretical design guideline. The controller in a photovoltaic power conditioning system controls the input voltage of the converter (the output voltage of the solar cell) to meet a maximum power point tracking (MPPT) performance. In this study, a new model for buck converter used in a photovoltaic power conditioning system is proposed, which is linearized after state-space averaging in each period. Also, mathematical expression of the modeled buck converter is interpreted separately as small and large signals; therefore its appropriateness is measured to design linear voltage and current controller.
modelling of the buck converter in photovoltaic power conditioning system is not a possibility of doing with input-output relationship from existing procedures. Because the input current and voltage of the buck converter in fluctuate at any time. The controller which design with the method which has like this error cannot have a good efficiency. In this paper, firstly, in order to design accurate controller of buck converter, new model is proposed. The modeling used a state-space averaging method and came to accomplish. Secondly, the process which design the controller is described. Finally, the simulation results are analyzed.
This paper considers the problem of regulating the output voltage of a current doubler rectified asymmetric half-bridge (CDRAHB) DC/DC converter via fuzzy integral control. First, we model the dynamic characteristics of the CDRAHB converter with the state-space averaging method, and after introducing an additional integral state of the output regulation error, we obtain the Takagi-Sugeno (TS) fuzzy model for the augmented system. Second, the concept of parallel distributed compensation is applied to the design of the TS fuzzy integral controller, in which the state feedback gains are obtained by solving the linear matrix inequalities (LMIs). Finally, numerical simulations of the considered design method are compared to those of the conventional method, in which a compensated error amplifier is designed for the stability of the feedback control loop.
Design equations of II-SEPIC (Isolated Inverse-SEPIC) are derived and its dynamic model is also made using state-space averaging method in this paper. II-SEPIC is comprehensively investigated through the frequency response analysis, compared with those of I-SEPIC (Isolated SEPIC).
A closed loop system with a linear plant and nonlinearity in the feedback connection is analyzed for its quasi-static orbital stability by a state-space approach. First a periodic orbit is assumed to exist in the loop which is determined by describing function method for the given nonlinearity. This is possible by selecting a proper nonlinearity and a rigorous justification of the describing function method.[1-3, 18, 20]. Then by introducing residual operator, a linear perturbed model can be formulated. Using various transformations like a modified eigenstructure decomposition, periodic-averaging, charge of variables and coordinate transformation, the stability of the periodic orbit, as a solution of harmonic balance, can be shown by investigating a simple scalar function and result of linear algebra. This is ...
In this paper, a closed-loop system constructed with a linear plant and nonlinearity in the feedback connection is considered to argue against its planar orbital stability. Through a state space approach, a main result that presents a sufficient stability criterion of the limit cycle predicted by solving the harmonic balance equation is given. Preliminarily, the harmonic balance of the nonlinear feedback loop is assumed to have a solution that determines the characteristics of the limit cycle. Using a state-space approach, the nonlinear loop equation is reformulated into a linear perturbed model through the introduction of a residual operator. By considering a series of transformations, such as a modified eigenstructure decomposition, periodic averaging, change of variables, and coordinate transformation, the stability of the limit cycle can be simply tested via a scalar function and matrix. Finally, the stability criterion is addressed by constructing a composite Lyapunov function of the transformed system.
Kim, Seung-Min;Choi, Ju-Yeop;Choy, Ick;Song, Seung-Ho;Lee, Sang-Cheol;Lee, Dong-Ha
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.18
no.1
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pp.45-53
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2013
Fuel cell power system is one of the most promising energy source for the alternative energy because it has unique advantages such as high energy density, no power drop during operation, and feasible to make compact size. However, due to very low response time, fuel cell is difficult to correspond to drastic load changes and start-up operation. For solving these problem, fuel cell power system must include energy storage device such as Li-Poly battery or super capacitor. Therefore, bi-directional DC-DC converter must be required for this storage device and fuel cell-PCS control. This paper presents a design and modeling of the bi-directional DC/DC converter. Firstly, we present modeling the boost and buck mode of the bi-directional converter through both PWM switch model and state space averaging technique. Secondly, in order to minimize output ripple and transient response overshoot, we have two identical DC-DC converters interleaved and adopt two-loop voltage-current controller. The proposed bi-directional DC-DC converter's modeling method and control design have been verified with computer simulation and experimentation.
This paper presents the design and realization of a digital PV simulator with a Push-Pull Forward (PPF) circuit based on the principle of modular hardware and configurable software. A PPF circuit is chosen as the main circuit to restrain the magnetic biasing of the core for a DC-DC converter and to reduce the spike of the turn-off voltage across every switch. Control and I/O interface based on a personal computer (PC) and multifunction data acquisition card, can conveniently achieve the data acquisition and configuration of the control algorithm and interface due to the abundant software resources of computers. In addition, the control program developed in Matlab/Simulink can conveniently construct and adjust both the models and parameters. It can also run in real-time under the external mode of Simulink by loading the modules of the Real-Time Windows Target. The mathematic models of the Push-Pull Forward circuit and the digital PV simulator are established in this paper by the state-space averaging method. The pole-zero cancellation technique is employed and then its controller parameters are systematically designed based on the performance analysis of the root loci of the closed current loop with $k_i$ and $R_L$ as variables. A fuzzy PI controller based on the Takagi-Sugeno fuzzy model is applied to regulate the controller parameters self-adaptively according to the change of $R_L$ and the operating point of the PV simulator to match the controller parameters with $R_L$. The stationary and dynamic performances of the PV simulator are tested by experiments, and the experimental results show that the PV simulator has the merits of a wide effective working range, high steady-state accuracy and good dynamic performances.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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