Backstepping basado en control deslizante de super torsión con diseño de observador orientado a la planitud diferencial para sistema fotovoltaico
Autores: Khan, Rashid; Khan, Laiq; Ullah, Shafaat; Sami, Irfan; Ro, Jong-Suk
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Backstepping basado en control deslizante de super torsión con diseño de observador orientado a la planitud diferencial para sistema fotovoltaico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Seguimiento del punto de máxima potencia
Módulo fotovoltaico
Estrategia MPPT
Control deslizante de super torsión de retroceso
Regresión de proceso gaussiano
Teoría de estabilidad de Lyapunov
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
La formulación de una estrategia de control de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) desempeña un papel vital en mejorar la baja eficiencia de conversión inherente de un módulo fotovoltaico (PV). Considerando las características eléctricas no lineales del módulo PV, así como la interfaz electrónica de potencia, en este documento se formula una estrategia de MPPT robusta basada en observador sensorless no lineal híbrido de backstepping super-twisting sliding mode control (BSTSMC) para optimizar la extracción de energía eléctrica de un conjunto PV autónomo, conectado a una carga resistiva a través de un convertidor de potencia buck-boost DC-DC no inversor. El voltaje de potencia pico de referencia se genera a través del enfoque de aprendizaje automático probabilístico basado en regresión de procesos Gaussianos (GPR) que es adecuadamente rastreado por el esquema de MPPT propuesto. Se utiliza un enfoque de planitud diferencial basado en algoritmo super-twisting generalizado (GSTA) (DFA) para recuperar todos los estados del sistema faltantes. Se utiliza la teoría de estabilidad de Lyapunov para garantizar la estabilidad de la técnica de MPPT en lazo cerrado propuesta. La plataforma Matlab/Simulink se utiliza para la simulación, prueba y validación del rendimiento de la estrategia de MPPT propuesta bajo diferentes condiciones climáticas. Su rendimiento de MPPT se compara además con la estrategia de control de MPPT basada en backstepping propuesta recientemente y las estrategias de MPPT convencionales, a saber, control de modo deslizante (SMC), control proporcional integral derivativo (PID) y el algoritmo de perturbación y observación (P&O). Se encuentra que la técnica propuesta tiene un rendimiento de seguimiento superior en términos de ofrecer una respuesta dinámica rápida, convergencia en tiempo finito, mínimo efecto de vibración, mayor precisión de seguimiento y mayor robustez contra incertidumbres paramétricas de la planta, perturbaciones de carga y ciertas fallas sinusoidales variables en el tiempo que ocurren en el sistema.
Descripción
La formulación de una estrategia de control de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) desempeña un papel vital en mejorar la baja eficiencia de conversión inherente de un módulo fotovoltaico (PV). Considerando las características eléctricas no lineales del módulo PV, así como la interfaz electrónica de potencia, en este documento se formula una estrategia de MPPT robusta basada en observador sensorless no lineal híbrido de backstepping super-twisting sliding mode control (BSTSMC) para optimizar la extracción de energía eléctrica de un conjunto PV autónomo, conectado a una carga resistiva a través de un convertidor de potencia buck-boost DC-DC no inversor. El voltaje de potencia pico de referencia se genera a través del enfoque de aprendizaje automático probabilístico basado en regresión de procesos Gaussianos (GPR) que es adecuadamente rastreado por el esquema de MPPT propuesto. Se utiliza un enfoque de planitud diferencial basado en algoritmo super-twisting generalizado (GSTA) (DFA) para recuperar todos los estados del sistema faltantes. Se utiliza la teoría de estabilidad de Lyapunov para garantizar la estabilidad de la técnica de MPPT en lazo cerrado propuesta. La plataforma Matlab/Simulink se utiliza para la simulación, prueba y validación del rendimiento de la estrategia de MPPT propuesta bajo diferentes condiciones climáticas. Su rendimiento de MPPT se compara además con la estrategia de control de MPPT basada en backstepping propuesta recientemente y las estrategias de MPPT convencionales, a saber, control de modo deslizante (SMC), control proporcional integral derivativo (PID) y el algoritmo de perturbación y observación (P&O). Se encuentra que la técnica propuesta tiene un rendimiento de seguimiento superior en términos de ofrecer una respuesta dinámica rápida, convergencia en tiempo finito, mínimo efecto de vibración, mayor precisión de seguimiento y mayor robustez contra incertidumbres paramétricas de la planta, perturbaciones de carga y ciertas fallas sinusoidales variables en el tiempo que ocurren en el sistema.