كنترل غيرخطي يك فرآيند هيبريدي فتوولتاييك/باتري با استفاده از كنترل مدلغزشي

Nonlinear Control of a PV/Battery Hybrid system via Sliding Mode Control

چكيده:در اين مقاله، مساله‌ي كنترل يك فرآيند هيبريدي تشكيل‌شده از آرايه‌ي خورشيدي، باتري و مدار سوييچينگ در نظر گرفته مي‌شود. ابتدا فرآيند مورد نظر مدل‌سازي مي‌شود. مدل‌سازي طي سه مرحله انجام مي‌شود. در مرحله‌ي اول مدار سوييچينگِ فرآيند توسط روش متوسط گيري فضاي حالت مدل‌سازي مي‌شود. در مرحله‌ي دوم آرايه‌ي خورشيدي توسط روش تك ديودي با مقاومت سري مدل‌سازي مي‌شود. در مرحله‌ي سوم نيز باتري توسط روش تونن مدل‌سازي مي‌شود. در فرآيند مورد نظر دو هدف كنترلي رساندن آرايه‌ي خورشيدي به نقطه كار بهينه و تنظيم ولتاژ بار در مقدار مطلوب مد نظر است. در اين مقاله يك روش ابتكاري مبتني بر كنترل مدلغزشي (SMC) ارايه مي‌شود. سپس پايداري روش كنترل پيشنهادي توسط تابع لياپانفي مناسب اثبات مي‌گردد. در پايان پاسخ روش كنترلي پيشنهادي باروش‌هاي رايج LQR، PID و PBC مقايسه مي‌گردد. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه روش كنترل پيشنهادي پاسخ گذرا و دايمي مطلوب‌تري داشته و همچنين برخلاف روش‌هاي رايج نيازي به در دسترس بودن نقطه كار بهينه‌ي آرايه‌ي خورشيدي وجود ندارد

Abstract: In this paper, the power electronic interface between a PV/Battery Hybrid system with a photovoltaic main source and battery storage as the secondary power source is modelled based on the state space averaging method. Subsequently, a novel sliding mode controller (SMC) is designed for maximum power point tracking (MPPT) of the PV array and load voltage regulation. Asymptotic stability is guaranteed through Lyapunov stability analysis. Afterwards, common Linear Quadratic Regulator (LQR), PID (proportional-integral-derivative) and Passivity-Based controllers (PBC) are provided to compare the results with those of the proposed sliding mode controller responses. Simulation of the hybrid system is accomplished using MATLAB. This comparison demonstrates that the proposed system has better responses and unlike PBC, the proposed controller does not require reference PV current for control law synthesis