Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n d  Drive  S ystem   (I J PE D S )   Vo l.   11 ,  No.   4 ,  Decem be r   2020 , p p.   1816 ~ 18 25   IS S N:  20 88 - 8694 ,  DOI: 10 .11 591/ ij peds . v 1 1 .i 4 . pp 1 8 1 6 - 18 25           1816       Journ al h om e page :  http: // ij pe ds .i aescore.c om   Perform ance  evaluati on  of PI  controll er fo r positiv e output L uo  convert er       Muhamme d  Ab d ulja le el   I b rahim   Sys te m s   and  Co ntrol   Eng ineeri n g   Depa rt me nt ,  Nineva h   Univer sit y ,  Ir aq       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   A pr   5 , 2 0 20   Re vised  Ju n   22 , 20 20   Accepte d   J ul  9 , 20 20       The  aim   of  thi s   work  is  to  d esi gn  and   ana ly ze  a  Proport iona l   I nte gra l  (PI)   cont roller  for   Pos it ive   Outpu t  Luo  Converter  appl i ca t ions.  Po siti ve  Outpu t   Luo  Conve rte r   i s  a  d evelope d   DC - DC  conve rt er.  It   is  r espe c ted  as  a   right   choi c e   for   most   industr ia l   appl i ca t ion  wh ere  th e  r ate  o f  the  o utput  loa d   volt ag e  must  b e  var ying   bet we en   the  low  and   hig h  val u es  of   th e   i nput  va lue   of  voltage ,   outp ut  vol ta g e  r ise   and  f al l   is   sma l le r.  Th is  conve r te r   invol v e  Pow er  el e ct roni cs  sw it che s  (Dio des  and  MO SF ET )  since  the s e  eleme n ts  are   non - li ne ar.  Th e   detai le d   model   includes   high - f req uenc y   sw it ch ing  th at  is   int roduc ing   disc onti nuities  in to  t he  model.   PI  co ntrol ler  co eff icie nts  (kp,   ki)   are   ca l culate d   by   par ticl e  sw arm   opti mizat ion  (PS O)  to  provide  op ti mal  PI  as   hybrid  PI   by   PS O  cont rol le r   w it h  si mple  d esig n  proc edur e   . Tr ansie nt   and   stea dy  sta te   resp onses  req uire m e nt  of  the   sys tem  are   consid ere d  i n  designi ng  the  proposed  P I  con trol l er.  T he  conse quen ces   show   that  th e  ti m e  o f   per fo rmi ng   ch a rac t eri sti cs  of  PS O - PI  cont rol le r  esta bl ished  on  integra l   square d  err o r  ( ISE)  per form an ce   inde x  h as  t he  best   time  per formi ng   cha ra cteri sti cs,   line  disturb ance, l oad  disturb ance and  set   point va r ia ti on .   Ke yw or d s :   In te gr al   s quare  erro r  ( IS E ).   P/O  L uo  c onve rter    Partic le   swa rm  opti miza ti on   (P S O)   PI   c ontrolle rs   This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  BY - SA   l ic ense .     Corres pond in g  Aut h or :   M uha mme d  A bduljal eel   Ibra him   Sy ste ms  and C on t ro l  E nginee rin g  Dep a rtme nt,    Nine vah Unive rsity ,   Mos ul/ Iraq.   Emai l :   muham med. i br a him @ uonin e va h. e du. iq       1.   INTROD U CTION     Power  el ect r onic s  is  the  e quipme nt  of   m anag i ng  an d  util iz ing   the  f low  of  el ect ric  powe r  by  deliveri ng  volt ages  a nd  cu rr e nts  in  a  t ype  th at   is  op ti mall y  enh a nce d  to   th e  en d - us er   co ndit ion s  t hat  s how n  i n  at yp ic al   bl ock   diag ram  in  Fig ur e  1  [ 1 - 4].Co nv e rsati on  DC/ DC  te ch niques   are  m or e  im porta nt  researc he s  for   powe r  el ect ronics  file d  [ 5].   DC/DC  c onve rters  was  fou nd  f rom  twe nt ie s  of   la st  ce ntury  a nd  devel op e d  qu ic kly .   T he   simplest   one  is   volt age  div i der,  now   ma ny  DC /DC  c onver te rs   use d  in   in dustria l  ap plica ti on  li ke   el ect ric  veh ic l es,  po wer   sup ply   s ys te ms   a nd  li gh ti ng  s yst ems.  By   sim ple  co nf i gurati on,  L uo  co nve rter  has  low  volt age  ri pple   an d  has  high v oltage   gai n  with h ig h  po w er  de ns it y  [ 1]. D C/ DC  c onvert ers  ha ve  fixe d  input  and  var ia ble   outp ut.  B uck  a nd  B oost  co nv e rters  us e d  t o  D C  volt age  re gula ti on   bu t   the y  re gu la te   t he  outp ut  vo lt age   with  li mit   gain ,  t he  operati ng   the or i es,  s mall   sig na l  de velo ping,   a nd  diff e re nces  with  oth e r  co nverter s  are  sho wed   [ 6].    P os it ive  outpu t  s up e r  li ft  conve rter  is  one  of  tra ns f or mer  le ss  DC/DC  co nverters   us e d  t o  ob ta in  high  outp ut  volt age.   These  se ries   Lu o  co nvert ers  will   be  use fu l  in  i ndust rial   app li cat io ns   [ 7].  Accor ding  to   [ 8]  the   resea rcher  us e d  s uper  l ift  Lu o  c onve rt er  as   a  dr i ve  f or  DC   m otor.  The  DC  mo t or  sp ee d  con t ro l  is   ba se d  on   f uzz y  l ogic   an d  P I  c ontrolle rs ,  inte nd  and  M A TLAB   softwa re  sim ul at ion   of  a  pos it ive  ou t pu t   S uper   Lift  ( SL)  L uo   conve rter   is  i nvest igate d.  Th e  op e rati on  of  three   s pecial   c onve rters   s uch  as   L uo  conve rter,   ZET A  c onve rter   a nd Sin gle - E nde d  Pr ima ry - I nd uctance   C on ve rter ( SE PI C )  ha s b een   a nalyz ed.  T he  Inp ut - O utput  pa rameters ,  s witc hin g  losses ,  fall   and   rise  volt age  a nd   e ff i ci ency   a re  e va luate d  [ 9].  As   [10]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Perf orma nce  e valu ation o f  PI C ontroll er fo r  po sit iv e  ou t pu t   Luo  c onvert er  ( Mu ham me d  A . Ibr ah i m )   1817   sta te s  that  the   pro po se d  P/O   Lu o  c onve rter  to  use   in   el ect r ic al   cars  with  a  to po l ogy  re duce  t he  ou t pu t   rip ple   by  reducin g  to ta l  harmo nics   distor ti on   (T H D)  wit h  high   powe r   de ns it y,  t he  majo r  pur pose   is  to   ac hie ve  t he  high e ff ic ie nc y an d  mi nimal c on st ru ct io ns.           Figure  1. P ow e r  el ect ronic s yst em b loc k dia gram   [ 11]       Pr op os es   to pology   to   ov e rc ome   st resses   on  P O  L ou  dev ic e  by   ze ro   vo lt a ge  switc hi ng   ( ZVS - P WM)   by  us i ng  antip arall el   diode  a nd  res onant  ca pacit or  an d  i nduct or   w hich  r epr ese nt  a  ta nk  ci rc uit  in  s w it ching  dev ic e.  B rid ge le ss - Lu o  (BL - Lu o)   c onve rter  is  a  rec om m end e d  s olu ti on   for  br us hless   DC  (BL DC)  mo to r   dr i v e  c ontr ol  s ys te m.   A  powe r  facto r  c orrect ion  ( PFC)   c onstructed   BL - L uo  c onve rter   s upplied   BLDC   m otor   has  bee n  e nvisi on e d  for  wide   ra ng e   of  sp ee ds   a nd  decr ea s ed  s witc hing   da mages   [ 12].  S el f  li ft  posit ive   outp ut   P/O L uo D C - D C conve rter e mp lo ying  I ncr e mental  Co nduc ta nce (In cC ond) alg or it hm f or  photov oltai c d r ives .   The  In cC ond  a lgorit hm   is   us e d  to   trac k  the   maxim um  po w er  of   t he  s olar   pan el .   It  is   al so  utu il iz es  to   m easur e   the  ma xim um   powe r  ob ta ine d  from  t he  photovo lt ai c  ( PV)  by  va ry i ng  the  du t y  c ycle  in  the  posit ive   outp ut   sel f - li ft  L uo   co nv e rter  [ 13].M od i fied  par ti cl e   swa rm  opti miza ti on   (P S O)  is  presente d  to   imp rove  t he  tra ckin g  sp ee d  in  ad diti on   t o  occ urre nc e,  the  res ults  of   the  i nten ded  M PP T  in  the  PV   ar ra y  are  i n  co mp a rison  with  the   conve ntion al  P SO  s ys te m . Af t er c omparin g, t he  trac king s pe ed of  MPPT  and e ff ic ie nc y  is  enh a nce d [14].   Po sit ive   O utpu t  Lu o  Co nv e rt er  is   imp ort ant   DC/ DC  c onve rter.   Co ns ide ra ll y  sig nifica nt  in  el ect rical   ci rcu it   eq uip m ent.  Ef fecti vel y  use d  i n  DC/ DC  co nverter  app li anc es.  In  this  w ork,   p r opos e d  P I  co nt ro ll e r   tun e d  by  P arti cl e  Sw ar m  O ptimi zat ion   ( PS O )  to  get  more  be nef it   f rom  P osi ti ve  Ou t pu t  L uo   C onve rter  wh ic h  is  us e d  to   co nt ro l  ou t pu t  l oa d  vo lt age   w he n  var ia ti ons  oc cur s   on  l oad  ,  DC  volt age  su ppl y  a nd  set   point   trackin g.  T he  PSO  al gorit h m   adj us ts  t he  PI      c oeffici ents  (  ,  )  by   dimi nishi ng  the   sel ect ed  pe rformanc e   ind e x (Inte gral  Squa re E rror ( IS E )  a nd Integ ral A bsolute E r ror (I AE ) .        2.   RESEA R CH MET HO D    Po sit ive  O utpu t  Lo u  C onver t er  is  s how n  i n  Fig ur e   2,  has   Ba tt ery   as   vo lt age  sour ce  ( Vin),P ow e r   Sw it ch (S ) ,  t he  inducto rs  a s  pa ssive  st or a ge   el ements  (L 1  ,   L 2)  ,   f reewhe el ing   diode   ( D )  a nd  t wo  ca pa ci tors  (C1  ,   C2 )  to  t ran s fer  ene rgy   form  t he  s upply   t o  the  l oa d  by  mean   in du ct or s [ 1 ,  15].   Durin g  st or i ng  a nd  trans ferrin g  th e  energy   from   so urce  to  l oad,   the  vo lt a ge  va riat ion   a bove  c apacit or   a ver a ge  volt age  negl ect ed,  therefo re th e  V_c  (t) ≅ V _c.           Figure  2 .   The  c ircuit  d ia gr a m  of the  posit ive  ou t pu t  Lu o  c on ver te r       Po sit ive   O utp ut   Lo u  c onver te r  O per at io n  Mod e ,   t her e   a re   two  operati on   mod e   f or  P/ O   luo  c onve rter   wh ic h  is[ 10]  :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   4 ,  D ecembe r   2020   :   18 1 6   –   18 25   1818   M ode   1:   W he n  switc h  (S )   cl ose d  ( on  sta te )   as  s how n  i n  Figure  3  s ource  current     pass   t hro ugh  1   and    2   ,  will  b e s um mati on  of  1   and  2   ( 1      2      )     =   1 + 2           Fr ee   w heeli ng  diode  is   r eve rs e  bias   a nd  the   i nductance   1   s uc k  a nd  store   t he   ene r gy  f orm   the  source   and  the ca pacit or.   T he  c urren t   1    a nd  2   increase .           Figure  3. Mo de  1   operati on  ( switc h - on)       M ode   2:  when   s witc h  (S)   is  op e n  ( off   sta te )  as   s how n  in   Figure   4,   the   s ource   cu rr e nt     is  zer o  a n d  inducto r  1   tra nsf er  st or e d  ene r gy  t o  ca pacit or    thr ough  fr ee   w heeli ng  diode.   Re gardin g  t o  inducto r   ( 2 ),   the  inducto r  c urre nt  2   pass   th r ough  the   ca pacit or  an d  loa d  a nd  fr ee   w heeli ng  diode   in  ord er  to   mai ntain   th e   con ti nuit y. T he  curre nt  1    an d  2   decr ease           Figure  4.M od e  2   operati on  (s witc h off)       These e quat io ns re pr ese nt the   char act e risti cs o f  the c onve rte r  to  obtai n  t he vo lt age   tra ns fe r gain.   Durin g o pen e d swit ch  (off sta te ),  Capaci t or   ( C) ch a r ge  is:     = ( 1 − ) 1     (1)     Durin g  cl os ed   switc h (on  sta te ),  Ca pacit or (C )  cha r ge  is:     − =  2                   (2)     Fr om a bove  equati ons,  t he  c urren t i nducto r (  2 )   can  be  cal c ula te d  by:     2 = 1 − 1                             (3)     The  ca pacit or (C o)  is  u se d  a s l ow p as s f il te r ( LPF) t he refor e  outp ut curre nt  (   )   is:   = 2   (4)     The  a ver a ge  sour ce  curre nt   :    =   =   ( 1 + 2 ) =   ( 1 + 1 − )   1 = 1   (5)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Perf orma nce  e valu ation o f  PI C ontroll er fo r  po sit iv e  ou t pu t   Luo  c onvert er  ( Mu ham me d  A . Ibr ah i m )   1819   Con se quently , t he  outp ut c urr ent b e  prese nt     = 1 −            (6)     Also  t he o utpu t vo lt age  is      = 1 −      (7)     The v oltage tra ns fe r gain  of  posit ive  ou t pu t l uo D C - DC  co nverter  in  c onti nuous  co nductio n  m ode is     = 1 −       (8)     The para mete r s for   posit ive  outp ut lu o  c onve rter th at  u ti li zed in t his  pa per showe d  i n  Ta bl e 1   [16].        Table  1  Co nve rter circ uit pa r amet er   Para m eters   Sy m b o l   The Value   Su p p ly  Voltag e   Vin   12   V   Ou tp u t Voltag e   Vo   12     V   Switch in g  f requ en cy   Fs   5 0 KHz   Ind u cto rs   L1 ,L 2   10 0µH   Cap acito rs   C1  , C2   10 µF   Load  Cu rr en t   Io   1 . 2   A       3.   CONTR OL A PPRO A CH   Con tr ol  perfor ms  a  maj or   f unct ion  in  a utomat ion   a nd  c omplex   in du st rial   processes .   P I  co ntr ollers   hav e   been  operated   in   ma nufact ur in g  de ve lop me nt  co nt ro l   ap pliances .   T he  i nf lue nc e  of   their   ext ensive   acce ptance  li e s  in  the  ea se   of   desi gn   an d  a pprop riat e  perf or ma nce   involvi ng   minimal   over sho ot  an d  insig nificant  s et tl ing   ti me  [ 17 ,  18] .  T he  P I   co ntr ol  is  int end e d  t o  c onfi rm  t he  requiri ng  re quest ed   nominal   op e rati ng  po i nt  f or  P /O   Lu o  c onve rter.   For  t he  s udde n  dist urba nces,  set   point  var ia ti ons.   The   co nfi gura ti on   of   the P I  c on tr oll er  with P SO al gorithms  for cl os e d  lo op c on t ro l s ys te m  is s how n  in  Fig ure  5 .           Figure. 5. Cl os e d  lo op c on t ro l  sy ste m c onfi gurati on of  posit ive  ou t pu t  Lu o  conve rter       Con si der the  P I  c on tr oller la w of  t he fo rm  [19 ,  20].     ( ) = ∗ ( ) + ∫ ( )     (9)     Wh e re:  ( ) ;  con trol  sig nal  ou t pu t, ( ) ;   erro r  sig nal,  ;  pr op or ti on al   facto rand   ;  integral   factor.T he  posi ti ve  outp ut  Lu o  c onver te r  is  modele d  us in g  powe r  el ect ronics  switc h  ( MOSFE Ts)  t hat  cannot   be  li nea rized   f or  li near  P I  c on t ro ll er   s ys te m  desig n.  T he   imp ort ant  point  to   c on si der  in   the   PI  c ontroll e r   desig n  for  the  po sit ive  outp ut   Lu o  c onver te r   is  how  t o  cal culat e  co ntr oller  coe ff ic ie nts   (kp,   ki ) .  I n   order   t o  locat e  the  op t imal   PI   c on t r oller  par amet e rs  par ti cl e  sw arm  op ti miza ti on  (PSO )  is  util iz ed  to  des ign   P I   con t ro ll er  coe f fici ents in  t he pr opos e d w ork .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   4 ,  D ecembe r   2020   :   18 1 6   –   18 25   1820   3.1 .    PI c ontr ol le r design bas ed on p ar ticl e sw ar m  op timi zat i on   Partic le   swarm   op ti m iz at io n  a ppr oach   firstly   de velo ped   by  Kenne dy  an d  Eberha rt  in  1995  as  on e  of   the  global  op ti miza ti on   te chn i qu e s   [21].   PS O  is   pro gr a mme d  on  the  s warm  in te ll ect   con cep t  an d  impers onat ors   the  colle ct iv e  perf or ma nce s  of  simple  a gen ts  t hat  are   nearb y  interc onne ct in g  with  their   sit uation  [22].   PSO   al gorith m  is  eff ect iv e   in  res olv i ng   diff ic ult  non - c onve x  pr ob le ms  an d  m ulti modal  pro blems, w hich  is ca us e  of i ts pro du ct ive  purp os e in  ma ny a reas  of scie nce a nd engin e erin g  [ 23] .   It  was  sti m ulate d  by  t he  soc ia l  performa nce   of   t he  bi rd   a nd  fis h  sc hoolin g  an d  has  bee n  at ta ined  to   be  r obus t  i n  re so lvi ng  nonlin ear  c omplex   opti miza ti on  dif ficult ie s  [ 21] .   The   PS O   al gor it hm   is   la unch ed  wit h  init ia li zation ,  after  that  t he  rev ise   of  velo ci ty  an d  posit ion ,    fitnes s  c omp utati on ,   the   best  posit ion  an d  conve rg e nce  e xaminati on   a re   updated   [ 24].  The  P SO   al gorith ms  are  a ppli ed  to  sea rc h  it s  glo bally   opti mal  gains   (kp,  ki)   for  PI  c ontroll er.   I nteg ral  a bsolute   -   e rror  c rite rion  (IAE )  and  In te gr al   S qu a re   -   e rror  ( IS E )  is   chosen  as  perf ormanc e  in dex in the  contr oller a ppro ac h p r ocedu re [2 5].    The per f or ma nc e ind e x (IAE , ISE )  e xpressio ns  a re as  foll ows  [25 ,  26] .          = ∫    [ ( ) ]       0   (10)       ISE =   ∫   [ e ( t ) ] 2 dt Tss 0   (11)     Ther e  a re  tw o  membe rs  f or  each  pa rtic le   in  PSO   al gorithm s  that  are  kp  a nd   ki.  I n  ot her  word s ,  the   search  sp ace  ha s  two  s paces   and   t he  pa rtic le s  are  m ov i ng  accor ding  to  t he   two - dime ns i on al   s pac .    To  e nh a nce   and   l ocate  opti mal  values  t ha t  get  best  pe rfo rma nce   f or   t he   propose d  ci rc uit  [21 ] .  T he   opti miza ti on   program   is  em ployed   by  MATL AB   c ompu te r  softw are/script   pr ogram   an d  c onne ct ed  with   the   s ys te m   m od el   pro gr a m  in  MATL AB/SI M UL I NK.  T he  majo r  f act ors  of  the  PS O  al gorithm  (the  numb e r  of   par t ic le s,  the  num ber   of  g ene rati ons,  i ni ti al   rate  of   th e  global - best  f act or ,  s pa n  of  the  init ia l  popu la ti on,  t he  init ia l  velocit y  sp a n,  abs olu te   c os t  of   t he  in div i dual   best  facto r ,  abs olu te   val ue  of   t he  global - best  fact or,  init ia l  value   of  the  ind ivi du al   be st  Fact or)   a r e  sel ect ed   by  t he   de sig ne r  of  t he   a lgorit hm  an d  the   pro blem  t o     be  res olv e d  [ 23 ,  27 ,  28].  T he   pr ocedur e s  t rack e d  by   the   inten de d  PS O   al gorith m  for   posit ive   outp ut  lu o  conve rter to at tun e  the  PI co nt ro ll er c oe ff ic ie nts ar e  s um ma r iz ed  in i n  Fi gur e. 6.           Figure  6. Th e  fl ow c har t  of PS O - P I  c ontr ol s ys te m  desig n p ro ce dure     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Perf orma nce  e valu ation o f  PI C ontroll er fo r  po sit iv e  ou t pu t   Luo  c onvert er  ( Mu ham me d  A . Ibr ah i m )   1821   4.   RESU LT S   A ND D I SCUS S ION     This  portio n  c on si ders  the   cl os e d  lo op  c on t ro l  s ys te m   of  pro po se d  posit ive  outp ut  L uo  c onve rter   util iz ing   MAT LAB/SI MULI NK  c ompu te r  so ft war e .  T he   sy ste m   is  al s o  use d  to   in ves ti gate  the   ci rc uit  in   numer ous  oper at ive  scena rio s .  Fig ure  7  pre sents  t he  cl ose d  l oop  s ys te m   simulat io n  ci r cuit  of  t he  pos it iv e   ou t pu t  Lu o  c onve rter.   T he  outp ut  loa d  vo l ta ge  is  detect ed  a nd  eval uate d  with  the   set   point  vo lt ag e.   The  resu lt ant   er r or  vo l ta ge   si gn al   is  fe d  as   an   i nput   to   P I   co ntr oller  t o  pro duc e  s uitable   duty   c ycle  (k)   f or  powe r  switc h(S)  acco rd i ng to  s ys te m ope rati on cond it io ns .           Figure  7. Sim ul ink  m odel   of  t he posi ti ve  out pu t  Lu o  c onve r te r  with  PI co nt ro ll er.       The  propose d  method olo gy  is  execu te d  in  MATL A B  la nguag e .  The  proof  of  the  sy ste m   performa nce  is   done   f or  f our   sp eci al   sit uati on s ,  namel y,   t he  sta rt up  tra nsi ent,  li ne  va riat ion ,  l oa d  vari at ion  and   ti me  re spon s e  cha racter ist ic s.  Figu re  8   &   9  s how s  the  simulat io n  resu lt s  f or   sta r t up   tra ns ie nt  i n  buc k  mode  (9v  set   point)  and   boos t  mode  ( 15 V se t pint) .           Figure  8. The  re spon se  of  pos it ive o ut pu t  Luo c onve rter  when  the  in pu t  DC  volt age  12 V an d  set   point  9V  (buc k  m ode).           Figure  9. The  re spon se  of  pos it ive o ut pu t  Luo  c onve rter  when  the  in pu t  DC  volt age  12 V an d  set   point  15V   (bo os t m od e ).   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   4 ,  D ecembe r   2020   :   18 1 6   –   18 25   1822   In  set   po i nt  tr ackin g  te st  Figure  10,   sho w s  the   loa d  volt age  tr ack   the   r efere nce  at   co ns ta nt  i nput   vo lt age   12 V.A t  t= 0. 1  S  t he  s et   po i nt  vo lt ag e  cha ng e   f r om   14V  t o  10  V .  Figure  11,  s ho ws  l oad  volt ag e  track   the  ref e re nce  a t  t  =0. .1   S  set   po i nt  volt age  change  from  10  V  t o  14 V.   R esult  show  t he   act ual  load  volt age   fo ll ows t he  set   po i nt volt age  c om ma nd.   Figure  12  &   13  s hows   the  P/O  lu o  c onve rte r  wit h  P I  c on t r oller  under  li ne   re gu la ti on.  w hen   s upply  vo lt age  v a riat ion occ urs at t = 0.1 S.  with test  in  tw o  ca ses st epp i ng - up and  ste pp i ng do wn  in s upply v oltage.              Figure  10. T he  r es pons e  of  posit ive  outp ut L uo   co nverter  when t he  i nput  DC volt age  12 V a nd set  po i nt  vo lt age   co mma nd ch a nge  fro m 14 - 10 V.           Figure  11. T he  r es pons e  of  posit ive  outp ut L uo   co nverter  when t he  i nput  DC volt age  12 V a nd set  po i nt  vo lt age  comma nd ch a nge  fro m 10 - 14 V.           Figure  12. Li n e re gu la ti on  of  po sit ive  outp ut  Luo c onve rter  (step  c ha ng e  of  supp l y v oltage  f r om 1 2 - 11 V at   t= 0. 1S)           Figure  13. Li ne  r e gu la ti on  of  po sit ive  outp ut  luo   co nverter  (st ep  c hange  of  su ppl y vo lt age   from 1 2 - 13V  a t  t= 0. 1S)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Perf orma nce  e valu ation o f  PI C ontroll er fo r  po sit iv e  ou t pu t   Luo  c onvert er  ( Mu ham me d  A . Ibr ah i m )   1823   Figure   14   an d  15  s hows   the   outp ut  lo ad   vo lt age  of  posit ive   outp ut   Lu o  co nv e rter   wit h  l oa d  va riat ion   conditi ons  w he n  it   su bject   to  distu r ban ce  in  load  c urre nt .  The  de viati on   of   outp ut  load  vol ta ge  w it h  the   disturba nce  in  load  c urre nt  (l oad   distu r ban c e)  co uld   be  i nvest igate d,  the re  is  a  sli ght  overs hoot  a nd  s te ady  sta te  is att ai ned   with a  ve ry less t ime.           Figure  14. L oa d reg ulati on of  po sit ive  outp ut  Luo c onve rter  (step ping  dow n of l oa d  c urr e nt at t=  0.1S)           Figure  15. L oa d reg ulati on of  po sit ive  outp ut  Luo c onve rter  (step ping - up  of load cu rr e nt at  t=0. 1S)       The  co m par e d  value  of   ti me  respo ns e  cha ra ct erist ic s  (p eak   ov e r  sho ot,  ri se  ti me  and   se tt li ng   ti me)  are  s how n  in  F igure  16.   Acc ordi ng   t he  c on s equ e nces  i n  Fi gure  16,  the  ris e  ti me  and  set tl ing   ti me  of   P I - PS O - IS E  meth od is  bette r  re su lt s t han the  rise  rime an d set tl ing t ime o f  P I - PS O - IA E  met hod.           Figure  16. St at ist ic al  clari ficat ion   of ti me r es pons e  ch a racte risti cs       Fr om  t he  pe r forma nce  in vesti gation  f or  al l  cases  te st  stu dy,   The  P/O  l uo  c onve rter  with  PI   c on t ro ll er   has   a   sat isfact ory   res ponse   and  ca n  be   be nef it te d  in   ma ny  i ndus tria li zed   ap plica ti ons  s uch  as ,   co mput e r   per i ph e ral a pparatus,  HEV - H ybrid  Elec tric   Veh ic le ,   t ram way an d rail wa y  el ect rificat io n.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   4 ,  D ecembe r   2020   :   18 1 6   –   18 25   1824   5.   CONCL US I O N     P/O  L uo  Co nv erter  ca n  be  util iz ed  in  me dical   app a ratus ,  com pu te r  bo a r d  ci rc uits  an d  eng i neer i ng   app li cat io ns .  Con tr ol  of  thi s  typ e  of  DC  –   DC  c onve rt er  pla ys   a  ma in  r ole  in  a uto mati on  a nd   c omple x  industrial   proc esses.  T he  Sim ulati on   res ults  dem onstrat es  that  the  s uggest ed  P I  co ntr oller  adj us ts  acce pt abl e   ou t pu t  vo lt ag e   of   P/ O  L uo   Converte r  re ga rd le ss  of   li ne   disturba nces ,  load  distu rbances  a nd   set   po i nt   var ia ti on.  The   con t ro ll er   gai ns  are  cal c ulate d  by  opti mizi ng  the   co sti ng  sign al   by  the   PSO  al gorith m .  T he   pro po se d  c on t r oller  sho ws  a  sign ific a nt  re duct ion  in  diff e ren ce  betwee n  input  sig nal  c om ma nd  a nd   act ual  ou t pu t   volt age .   Sim ulati on  re su lt s  s hows   th at   the   co ntr ol  sy ste m   ap proa ch  is   sta ble   with  a n   acce pta bl e  ti me   respo ns e  c har a ct erist ic s.  Acc ordin gly   t his  pro posed  c ontr ol le r  can  be  util iz ed  to  i ndus tri al   responsi ve  use s.  I n  the  f utu re  dif f eren t  intel li gent   appro ac hes  c an  be  us e d  to  desig n  P I  co nt ro ll er  a nd   sel ect   the  best  co nt ro ll e r   performa nce  of  them.       REFERE NCE S    [1]   Luo,   Fang   L in, and Hong Ye . ,  “ P ower  elec troni cs :  adv anced  conv ersion  t ec hnolog ie s , ”   CRC   press ,   2018.   [2]   Luo,  Fang   Li n ,   “ Doubl e - outpu t   Luo   conve r te rs ,   an   adv anced  volt ag e - li f t   tech nique , ”   IEE  pro ce ed ings - el e ct ri c  power  applicati o ns ,   vol. 147 ,   no .   6 ,   pp .   469 - 485 ,   2000.   [3]   Luo,   Fang   L in, and Hong Ye ,   “ A dvanc ed   multi - q uad ran t   oper at io n  DC/DC c onve r te rs,”   CRC   Press ,   2018 .   [4]   Khathe r,   Sa lam  Ibra him,  and  M uham m ed  A.  Ib ra him,  “ Mode li n g  and  simul at io n  of  SEP IC  cont roll ed   conve r te r   using  PID   cont r oll er , ”   In te rnatio nal  Journal  o f  P ower  El e ct roni c s  and  Dr iv e  S yst ems   (IJ PE DS) ,   v ol.   11 ,   no .   2 ,   pp.   833 ,  2020 .   [5]   Dhamodha ran ,   S.,   et   al. ,   “ An  im prove d   luo   c onver te r   for   hig h  power  appl i c at ions, ”  In te rnat ional   Journal  o f   research  in e ngi nee ring a nd   t ec h nology ,   pp.   2319 - 1163 ,   2014 .   [6]   Miao,  S han,  Fa qia ng   Wa n g,   an d  Xikui   Ma ,   “ A   new   tr ansform erl ess  bu ck – boo st  conv ert er  wi t h  posit ive  outpu t  volt ag e, ”   IE EE  Tr ansacti ons on Indus trial   E le c tronic s ,   vo l.  63 ,   n o .   5 ,   pp .   2965 - 2 975 ,   2016 .   [7]   Luo,   Fang   L in,  a nd  Hong  Ye,  “ o siti ve   output  super - li f t  conv erters,”   I EEE  Tr ansacti ons  on  Powe r  El e ct ronics ,   vol .   18 ,   no .   1 ,   pp .   10 5 - 113 ,   2003 .   [8]   Baghra m ia n,   Alf red ,   and   Hasan   Ghorbani   Eshya ni,   “ Fuzzy   Contr oll er   of   luo   conv ert er   for   con trol l ing  of   DC  m otor s  spee d, ”   4th   Ann ual  Int ernati onal   Powe r  Elec tron ic s,  Dr ive  S ystem s and  Technologies  Conf ere nc e.   I EEE ,   2013.   [9]   Siddhart han ,   Ni ran ja n a,  and  B a skara n  Ba la subr am an ia n,   “ Perfo rma nc e  ev al u at i on  o f  SEP IC,   Luo  and   ZETA   conve rt er,”   In te r nati o nal Journal   of Powe r  El e ct r onic s and  Dr ive Systems   (IJ PE D S) ,   vol .   10 ,   no .   1 ,   pp .   374 ,   2019 .   [10]   Manika ndan ,   A. ,   and  N.  Vadiv el,   “ Design  and  i mpl ement at ion  of  luo  converte r   fo r  elec tr ic   v eh ic l e  applic at ions , ”   Inte rnational   Jo urnal  of Engi ne e ring Trends and T ec h nology (IJE TT ) ,   vol.   4 ,   no .   10 ,   pp .   4437 - 444 1 ,   2013 .   [11]   Bright ,   S .   J.  V. ,   S.  Ram kum a r,  a nd  H.  Anand,   “ P ositi ve  ou tput   eleme n ta ry  Luo  c onver te r   fo r  fix e d - fre quenc y   ZV S  oper ation, ”   Bu lleti n   of the   Polish A cad emy   o f  S cienc es  Te chnical Sci en ce s ,   vol.  65 ,   no .   2 ,  pp .   255 - 262 ,   2017 .   [12]   Singh,  Prave en  Kumar ,   e t  a l. ,   “ BLDC  mot or  dri ve  base d  on  br id gel ess  la ndsm an   PF C  conve rte r  with  single   sens or  and  red uc ed  st ress  on  power  devi c es, ”   I EEE  Tr ansacti ons  on  Industry  Appl ic a ti ons ,   v ol.   54,   no.   1 ,    pp.   625 - 635 ,   20 17.   [13]   Chil am b ar asa n ,   M.,   M.   Latha   D e vi,   and  M.  R ame sh  Babu,   “ Desig n  and  Simu la t io n  of  Self   Li f t  Po siti ve  Outpu t  Lu o   Convert er   Us in g  Inc r emental   Conduct an ce  Al gorit h m   for   Ph otovol taic   Appli ca t ions,”   App li e d  Me chanics  an d  Mate rials ,   vol .   6 22 ,   2014 .   [14]   Yogana ndini   A.  P,  Anitha   G.  S. ,   “ A  modi fi ed  pa rti cle  sw arm   opt im izati on   al gor ithm  to  enh anc e   MP PT  in  the   PV   arr a y, ”   In te rnati onal  Journal   of   El e ct rica l  and   C omputer  Engi n e ering ,   vo l.  10 ,   n o .   5 ,   pp .   5001 - 5 008 ,   2020 .   [15]   Luo,  Fang   Lin,   and   Hong   Ye ,   “ Math em a tical  mod el ing   of   power  DC/DC   conve rt ers, ”   20 04  Int ernati ona l   Confe renc e  on   P ower  Syste m   Tec hnology ,   Pow erCon  2004 ,   vo l. 1 ,   2004 .   [16]   Kira n,   Nagu la p a ti ,   “ Contro l  of   Chaos  in  Pos it i ve  Output   Luo  Convert er   by  m ea ns  of  Ti m e  D el ay   Feedback,”   Inte rnational   E l ec tri cal   Engi n eer ing  Journal  ( I E EJ ) ,   vol .   6 ,   no .2 ,   pp.   1787 - 1791 ,   2015.   [17]   Luo,   Fang   L in,  and  Hong  Ye ,   “ Pos it ive   outpu t  mul ti p le - l ift  push - pull   sw itched - ca pa ci tor   Luo - c onver te rs, ”   I EEE  transacti ons on i ndustrial  e le c tronic s ,   vo l.  51 ,   no .3 ,   pp .   594 - 602 ,   2004.   [18]   Yilm a z,   Un al ,   A li   Kir ca y ,   and   Seli m   Borek ci,   “ PV   sys te m  fuz z y  logic  MP PT  me thod   and  PI   c ontrol   as  a   cha r ge   cont roller,”   Re n ewabl e   and  Sust ainabl e   Ene rgy   Re v ie ws ,   vol.  81 ,   pp.   994 - 1001 ,   2 018.   [19]   Burns,  Rola nd ,   “ Advanc ed cont r ol  eng ine er ing,”   El sev ie r ,   2001.   [20]   Perry,   Alex ander  G.,   et  al. ,   “ A  design  method  f or  PI - li ke   fuz zy   logi c   con trol l er s  for  DC – DC  conve rte r , ”   IEEE   transacti ons on i ndustrial  e le c tronic s ,   vo l.  54 ,   no .5 ,   pp .   2688 - 269 6 ,   2007 .   [21]   Sulta n,   N.  S. ,   an d  A.  H.   Ahmad ,   “ Hybrid  Fuzzy   Logi c   Based  a  P art i cl e   Sw arm   O pti mization  Con t r ol le r   Design  for  ZE TA  Conv erter , ”  AL  Ra fdai n  E ngine ering   Journal ,   vol .   22 ,   no .4 ,   pp.   88 - 99 ,   2014 .   [22]   Siano,   Pier lui gi ,   and  Costantino   Cit ro,   “ Designi ng  fuz zy  logi c   cont rollers  for  DC – DC  conve rt ers  using  mul t i - obje c t ive pa r ti c l e  sw arm opt i mi z at ion , ”   Elec tri c Pow er  Syst ems  Re search ,   vol .   1 12 ,   pp .   74 - 83 ,   2 014.   [23]   Bošković,   Mark o,   Mila n  R apa i ć,  and  Zora n  J el i čić,   “ Par ticle   sw ar m  opti m izati on  of  pid  cont ro ll er   under   constraint s  on  per form ance   and  robustn ess,”   Int ernati onal   Journal  of  Elec t rical   Eng ineerin g  and  Computin g ,   vol .   2 ,   no .1 ,     pp.   1 - 10 ,   2018 .   [24]   Kama ri ,   N.   A.   M.,  et  al . ,   “ In te l li gent  sw arm - ba sed  opt im i za t ion   t ec hniqu e   for   o scil latory   stabi lity  assess me nt   in   power  sys te m , ”   I AE S  In te rnation al  Journal   of   Art if icial   Intelli g en ce ,   vol .   8 ,   no .4 ,  2019.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Perf orma nce  e valu ation o f  PI C ontroll er fo r  po sit iv e  ou t pu t   Luo  c onvert er  ( Mu ham me d  A . Ibr ah i m )   1825   [25]   S  Dawood,  You nis,  Ali   K  Mah mood,   and  Muh am m ed  A  Ib rah im ,   “ Comp ari so n  of  PID ,   GA   a nd  Fuzzy   Logic   Contro ll ers   for  Cruise  Contro l  Sys te m, ”   Int ernati onal   Journal  of  Computing   a nd  Digit a l  Syst e ms ,   vol.  7 ,   no .   5 ,     pp.   311 - 319 ,   20 18.   [26]   Ayas,  M ustaf a   Şinasi,  and   Erd i nc  Sah in,   “ Pa ra me t er  eff e ct  an a lysis  of   par ti c le  sw arm   opt im i zat ion  al g ori thm  in  PID   cont roll er   d esign, ”   An  Int ernati onal  Journal   of  Optimizati on   and  Control:  Theories  &  App licati ons  (IJ OCT A) ,  vol.   9 ,   no .2 ,   pp.   165 - 175 ,   2019 .   [27]   Salm an ,   Ghass an  Abdulla h,   As s am a  Sah ib  Jafa r ,   and  Amm ar  Is sa  Ismae l ,   “ App li c at ion  of  artifi ci a l  intelligen c e   te chn ique s  for  L FC   and  AV R  sy stem s  us ing  PID   cont rol le r , ”   Int e rnational   Journa l  of  Pow er  El e ctr onic s  and  Dr iv e   Syste ms   (IJ PE D S) ,   vol .   10 ,   no .   6 ,   pp .   1694 - 1704 ,   2019.   [28]   Alqada si,  Moh a mm ed  Mag ed  A bdull ah ,   et  al. ,   “ Optim izati o n  of  PID   for  industri al   e le c tro - hydra uli c  ac tu at or  usi ng  PS OGSA,”   TE LK OMNIKA  Telecomm unic ation,  Comput ing,  E le c tronic s   a nd  Control ,   v ol.  17 ,   no .   5 ,    pp.   2625 - 2635 ,   2019.       BIOGR AP H Y   O F  AU TH OR         Muhamm ed  A.   I bra him .   B. Sc  in  Pow er  Te chnica l   Engi ne eri ng/  N orthe rn  T ec hn ical  Univer si ty - Ira q - Mos ul  in   2011  with  gra de  ver y  G ood  with  Ran ked  first.   MS c  in  Elec tri c al   Engi ne eri ng/Co ntrol   Engi n ee r i ng  from  Elec t ric a l  Eng.   D e pt.   /  Col le g e  of  Engi ne eri ng  /Unive r sity   of  Mos ulIn  2013.   Curre ntl y   he   is  a   hea d   of   a   sci entific  aff ai rs  d epa r tm ent  /   Ninev ah   Univer sity.  Cur ren t  r ese ar ch  i nte rests  include   li n ea r   and   no nli ne ar  sys tems  optimizati on ,   Mac hine s  and  dr ive s.        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.