I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   8 ,   No .   4 Dec em b er   201 7 ,   p p .   1 7 8 5 ~ 1 7 9 2   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v8 i 4 . pp 1 7 8 5 - 1792          1785       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JP E DS   M a x im u m  P o w er P o int  Tra c k ing   fo r a G ri d Conne ct ed     Photo v o ltaic   Sy st e m   U sing  Slidi ng   M o de Contro l       D.   Sa t t ia na da n 1 V.   K a ly a n a s un d a ra m 2 ,   S.   Vi dy a s a g a r 3 Dee pa k   K u m a Na y a k   Ro o p a m   J ha 4   De p a rt e m e n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g ,   S RM   Un iv e rsity ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ju ly   30 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Oct   2 0 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   No v   6 ,   2 0 1 7       T h is  p a p e p re se n ts  a   m e th o d   t o   trac k   th e   m a x i m u m   p o w e p o in f o a n   iso late d   g rid   c o n n e c ted   p h o t o v o lt a ic  s y ste m .   T h e   m e th o d   u se d   t o   a c h iev e   th is  g o a is  slid in g   m o d e   c o n tr o l.   A   h ig h   f re q u e n c y   f l y b a c k   c o n v e rte to p o lo g y   w o rk in g   in   c o n ti n u o u c o n d u c ti o n   m o d e   is  u se d   to   b o o st  th e   v o lt a g e   a n d   a lso   p ro v id e g a lv a n ic  iso latio n   b e tw e e n   in p u a n d   o u tp u sid e .   A n   in v e rter  is   u se d   to   i n v e rt  th e   p o w e f o a   g rid   c o n n e c ted   o p e ra ti o n .   T h e re f o re ,   th e   p rim a r y   o b jec ti v e   o th is  stu d y   is   to   d e sig n   a   slid in g   m o d e   c o n tro l ler  w h ich   c a n   trac k   m a x i m u m   p o we d riv in g   a   h ig h   f re q u e n c y   f l y b a c k   c o n v e rter  a n d   d e m o n stra te  it p ra c ti c a li ty   a a   h ig h ly   e ff ici e n m a x i m u m   p o w e p o in trac k e r.   T h is  s y ste m   i m o d e ll e d   a n d   tes ted   in   M A TL A S IM UL INK .   T o   v e ri fy   th e   re su lt a   p ra c ti c a i m p l e m e n tatio n   o f   slid in g   m o d e   c o n tro ll e w it h   h ig h   f re q u e n c y   f l y b a c k   tran sf o r m e is  p e rf o rm e d   in   a   h a r d w a re   se t u p .     K ey w o r d :   Fl y b ac k   co n v er ter   Fu ll b r id g i n v er ter   Ma x i m u m   p o w er   p o in t      Sli d in g   m o d co n tr o l     Co p y rig h ©   2 0 1 7   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   D.   Sattian ad a n   Dep ar t e m en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics   E n g i n ee r in g ,   SR M   U n i v er s it y ,   Kattan k u lath u r ,   T am i Nad u . 6 0 3 2 0 3   E m ail:  s a ttia.n ad a n @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N     Mo s o f   th w o r ld s   e lectr icit y   d e m a n d   i s   f u lf i lled   b y   f o s s i f u els   an d   n u clea r   p lan t   an d   v er y   s m all   a m o u n is   m et  t h r o u g h   r en e wab le  en er g y   r eso u r ce s   s u ch   a s   p h o to v o ltaic  o r   s o lar   en er g y .   Du to   in cr ea s i n   p o llu tio n   f r o m   t h co n v e n tio n al  p lan t s   a n d   d ep let in g   s o u r ce s   h as  led   to   i n cr ea s u s o f   p h o to v o ltaic  en er g y   a s   s o u r ce   o f   elec tr icit y .   B u t   th s u cc e s s   o f   P p la n d ep en d s   o n   w ea t h er   co n d itio n s   b ec a u s th o u tp u t   o f   a   s o lar   ce ll  d ep en d s   o n   s o lar   ir r ad iatio n   an d   te m p er atu r w h ich   ar n o co n s ta n a n d   ch a n g es  w it h   ti m a n d   s ea s o n .   T h er ar v ar io u s   co n v en t io n al  m et h o d s   to   tr ac k   m ax i m u m   p o w er   p o in s u ch   as  p er tu r b   an d   o b s er v e   ( P & O)   an d   in cr e m e n tal  co n d u ctan ce T h P & alg o r ith m   i s   th s i m p le s alg o r it h m   a n d   is   ea s y   to   i m p le m en t   a m o n g   all  t h al g o r ith m s .   I t   tr ac k s   t h MP P   b y   m ea s u r i n g   th r ate  o f   ch a n g o f   p o w er   w it h   r esp ec to   v o lta g e   at  ev er y   p o in t,  b ein g   ze r o   at  t h MP P ,   p o s itiv o n   th lef o f   th MP P ,   an d   n eg ati v o n   th r ig h t.  B u it  h as   v ar io u s   d is ad v an ta g es,  s u c h   as  p o o r   tr ac k in g ,   less   ef f icie n d u r i n g   ch a n g i n g   w ea th er   co n d itio n s ,   in ab ilit y   to   tr ac k   MP P   d u r in g   lo w   ir r ad ian ce ,   o s cillatio n s   ar o u n d   MP P   an d   s lo w   r esp o n s [ 1 ] .   I n cr em en tal  co n d u ctan ce   s h o w s   b etter   p er f o r m a n ce   t h an   P & O   alg o r it h m   a n d   tr ac k   MP P   b y   co m p ar i n g   t h in cr e m en tal  a n d   in s ta n ta n eo u s   co n d u cta n ce   w i th   less   o s cil latio n   ar o u n d   MPP   an d   f aster   r esp o n s [ 2 ] .   Fu zz y   lo g ic  d o es  n o t   r eq u ir an   ac cu r ate   m a th e m ati ca m o d el  a n d   ca n   w o r k   w it h   in ex p lic it  i n p u t.  I ca n   al s o   h a n d le  n o n - li n ea r it y   in   a   s y s te m .   I t   m ain l y   h a s   f o u r   b asic  s tep   f u zz y f icatio n   ,   r u le  b ase,   in f er e n ce   e n g i n e   an d   De - F u zz y f icatio n .   T h o u tp u o f   FLC  is   t h r ef er en ce   v o lta g w h ic h   is   g en er at ed   b y   th c h an g i n   v o lta g an d   ch an g i n   cu r r e n t   at  s a m p lin g   ti m f r o m   t h e   s o lar   p an el.   T h r ef er en ce   v o ltag in   t u r n   g en er ate s   th er r o r   s ig n al,   b ased   o n   w h ic h   d u t y   c y cle  is   g en er ated .   T h o n l y   d is ad v a n ta g o f   th FLC   is   th a it  is   v er y   d i f f ic u lt  to   f o r m u late  t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.  8 ,   No .   4 ,     Dec em b er   201 7   :   1 7 8 5     1 7 9 2   1786   Fu zz y   r u les   [ 3 ] .   I n   liter at u r [ 4 ] ,   MPP   w as   tr ac k ed   u s in g   A N alo n g   w it h   h ill   cli m b in g   tec h n iq u w h ic h   h elp s   i n   th r ed u ctio n   o f   o s ci ll atio n   ar o u n d   t h MP P   an d   g en er ates th d u t y   c y c le  f o r   b o o s t c o n v er ter .     I n   liter atu r [ 5 - 6 ]   t w o   tec h n iq u es  ar d is cu s s ed ,   o n is   Ge n etic  A l g o r ith m   a n d   th o th er   i s   P ar ticle   S w ar m   Op ti m izatio n .   T h ese  t w o   tech n iq u e s   ar u s ed   to   tr ac k   t h MP P   in   p ar tial  s h ad o w   c o n d itio n   a n d   t h e n   a   co m p ar is o n   is   m ad b et w ee n   b o th   th tec h n iq u es.    S lid in g   m o d co n tr o [ 7 - 9 ] ,   o n   th o th er   h an d   is   o n o f   t h e   m o s e f f ec tiv r o b u s co n tr o l   tech n iq u es  f o r   n o n   li n ea r   a n d   d is co n ti n u o u s   s y s te m s   d u to   its   s i m p l icit y ,   s tab ilit y ,   h i g h er   f lex ib ilit y   in   d esig n   p r o ce d u r an d   g r ea p er f o r m an ce .   D u its   ad v an ta g es  SMC   h as  f o u n d   ap p licatio n s   i n   v ar io u s   f ield s   s u ch   as  r o b o tics ,   m o to r   co n tr o [ 1 0 ]   an d   co n v er ter   o u tp u co n tr o [ 1 1 - 1 2 ] .   Fl y b ac k   co n v er ter   ca n   b u s ed   w it h   d if f er en D C   li n k   ca p ac i to r   co n f ig u r atio n s .   First  co n f i g u r atio n   is   D C   lin k   ca p ac ito r s   in   b et w ee n   th DC - DC   f l y b ac k   co n v er ter   w h ic h   ca n   b o o s th DC   v o lta g to   th lev els  co m p atib le   w it h   t h g r id   v o lta g an d   an   i n v er ter .   B u t h is   co n f i g u r atio n   cr ea tes  p r o b lem   in   m ai n tai n i n g   t h ef f ic ien c y   at   h ig h   f r eq u e n c y   [ 1 3 - 1 4 ] .   I n   t h e s m en t io n ed   li ter atu r e,   S MC   is   u s ed   to   tr ac k   th e   MP P   f r o m   P p an el   w h ich   ca n   d r iv a   f l y b ac k   co n v er ter .   T h is   p ap er   ap p r o ac h es  s i m p le  m et h o d   o f   e x tr ac tin g   m a x i m u m   p o w er   f r o m   a   P s y s te m   u s i n g   S MC  w h ic h   d r iv es  a   f l y b ac k   co n v er ter   an d   th e n   in v er ti n g   t h v o ltag e   f o r   g r id   co n n ec ted   o p er atio n .   T h f l y b ac k   co n v e r ter   is   th lo w e s co s co n v er ter   am o n g   i s o lated   to p o lo g ies  s in ce   it  u s es  lea s t   n u m b er   o f   co m p o n e n ts .   T h i s   m e n tio n ed   to p o lo g y   eli m i n a tes  t h n ee d   o f   b u lk y   a n d   co s tl y   en er g y   s to r in g   in d u cto r   an d   th er e f o r r esu lt s   in   th r ed u ctio n   o f   co s an d   s ize  o f   th co n v er ter .   I in co r p o r ates  h ig h   f r eq u en c y   tr an s f o r m er   ca p ab le  o f   b o o s tin g   t h d v o ltag u p   to   1 0 -   2 0   tim es  d ep en d i n g   u p o n   th n o   o f   tu r n s   ch o s en   w h ich   is   m o r e   th a n   t h at  o f   B OO ST   co n v er ter   wh ich   is   ca p ab le  o f   b o o s tin g   o n l y   t w ice   t h i n p u t   v o ltag e.       2.   P RO P O SE SCH E M E     Fig u r e   1   s h o w s   th b lo ck   d iag r a m   o f   th p r o p o s ed   s ch e m w h ic h   co n s i s ts   o f   P p an el  as  an   in p u t.   T o   tr ac k   th m ax i m u m   p o w e r   p o in o f   th P p an el  s l id in g   m o d co n tr o ller   is   u s ed   i n s tead   o f   u s i n g   an y   MP PT   alg o r ith m .   f l y b ac k   c o n v er ter   o p er atin g   i n   co n ti n u o u s   m o d ( C C M)   i s   u s ed   to   b o o s t th e   o u tp u t o f   t h e   P p an el.   Fl y b ac k   co n v er ter   ca n   b u s ed   i n   b o th   C C a n d   DC m o d an d   d ep en d in g   o n   th r eq u ir e m en th m o d is   s elec ted .   T h er a r s ev er al  ad v an tag e s   o f   s elec tin g   o f   DC o p er atio n   [ 1 5 ,   1 6 ]   lik it   h a s   ze r o - cu r r en tu r n   o n   f o r   th s w it ch es,  it  p r o v id es  v er y   f a s d y n a m ic  r esp o n s a n d   s tab le  o p er atio n   in   all  co n d itio n s ,   it  d o es  n o ex h ib it   r ev er s r ec o v er y   p r o b le m   an d   h en ce   co m p licat io n s   l ik n o is e,   elec tr o m a g n etic   in ter f er e n ce   p r o b lem s ,   an d   ad d itio n al  lo s s e s   ar eli m i n ated ,   it  d o es  n o ex h ib it  a n y   tu r n   o n   lo s s es  a n d   also   DC m o d lead s   to   s m all  s iz o f   th e   tr an s f o r m er .   T h o n ly   d is ad v a n ta g es  o f   D C m o d is   t h at  it  i m p o s e s   h ig h   cu r r e n s tr es s   w h ic h   r esu lts   in   d ec r ea s ed   co n v er ter   ef f i cien c y   a n d   h ig h   cu r r e n r ip p le  m a k e s   f ilte r   d esi g n   d if f ic u lt  [ 1 7 ] .   W h er ea s   C C M   m o d h as  h i g h er   e f f icie n c y ,   ea s y   f ilter   d esi g n ,   lo w er   p r i m ar y   a n d   s ec o n d ar y   r m s   cu r r en f ac to r ,   s m aller   s i ze d   o u tp u ca p ac ito r   an d   l o w er   r ip p le   cu r r en t,  p ea k   m o s f et   an d   d io d e   cu r r en t.  W h en   co n s ta n c u r r en is   r eq u ir ed   a th o u tp u ter m i n al  D C m o d i s   p r ef er r ed   an d   wh en   co n s ta n t   v o lta g e   is   r eq u ir ed   at  th o u tp u C C M   m o d is   p r ef er r ed   [ 1 8 ] .   I n   th is   w o r k   co n s ta n v o ltag i s   th e   b asic  r eq u ir e m en t   at  th o u tp u t sid o f   t h co n v e r ter   an d   h en ce   f l y b ac k   co n v er ter   o p er atin g   in   C C m o d f o r   th is   w o r k .             Fig u r 1 .   B lo ck   d iag r a m   o f   t h p r o p o s ed   g r id - co n n ec t ed   P in v er ter   s y s te m   b ased   o n   SM C   an d   f l y b ac k   co n v er ter   to p o lo g y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Ma ximu P o w er P o in t Tr a ck i n g   fo r   a   Gri d   C o n n ec te d     ( D.   S a ttia n a d a n )   1787     As  s h o w n   i n   Fi g u r e   2 ,   th e   P s o u r ce   i s   ap p lied   to   f l y b ac k   co n v er ter   th r o u g h   a   d ec o u p lin g   ca p ac ito r .   Fly b a c k   co n v er ter   in co r p o r ates  m e tal o x id e s e m ico n d u cto r   f ield - ef f ec tr a n s i s to r   ( MO SF E T )   f o r   s w itc h in g   at  t h p r i m ar y   s id e,   h ig h   f r eq u en c y   f l y b ac k   tr an s f o r m er ,   an d   d io d an d   ca p ac ito r   at  th e   s ec o n d ar y   s id e.   T h is   m o d el  also   in clu d es  f u ll - b r id g i n v er t er   an d   lo w - p ass   f ilter   f o r   p r o p er   in ter f ac w it h   th g r id   [ 19 ].           Fig u r 2 .   C ir cu it sc h e m atic  o f   th p r o p o s ed   P in v er ter   s y s te m   b ased   o n   f l y b ac k   co n v er ter   to p o lo g y         T h p r o p o s ed   s ch e m e   h a s   5   s w itc h e s   o n s w itc h   co n tr o ls   t h f l y b ac k   co n v er ter   a n d   th e   r em ai n in g   4   s w itc h   co n tr o ls   Fu l l - b r id g i n v er ter .   T h s w itc h i n g   s i g n al  f o r   S1   co m es  f r o m   s lid i n g   m o d co n tr o an d   th e   s w itc h in g   s ig n al  f o r   th r e m ai n in g   s w itc h es  co m e s   f r o m   th e   g r id   s y n ch r o n is atio n   an d   s i g n al  g en er atio n   b lo ck   w h ic h   i n co r p o r ates  s i n u s o id al  p u ls e   w id t h   m o d u latio n   tec h n iq u e.   SP W ta k es   r ea ti m r ef er en ce   s i g n al   f r o m   r e f er en ce   s y s te m   a n d   g en er ate s   s i g n al  p u ls f o r   t h MO SF E T o f   i n v er ter .   R e f er en ce   s y s te m   f o r   t h e   p r o p o s ed   m o d el  is   t h g r id   f r o m   w h ic h   r e f er en ce   s ig n al  o p er atin g   at  5 0   Hz  is   tak e n   a n d   i s   co m p ar ed   w it h   h ig h   f r eq u e n c y   tr ia n g u lar   ca r r ier   w a v w h ic h   g e n er ates   t h s w itc h i n g   s i g n al  f o r   i n v e r ter   s w itc h es.  T h e   f r eq u en c y   o f   t h ca r r ier   w a v ch o s en   f o r   th i s   w o r k   is   1 0   KH z.         Fig u r e   3 .   C ir cu it r ep r esen ta tio n   o f   f l y b ac k   co n v er ter       Fig u r 3   s h o w s   th cir c u it  d ia g r a m   o f   s i m p le  f l y b ac k   co n v er ter   w ith   DC   s o u r ce   co n n ec ted   to   th h ig h   f r eq u e n c y   tr a n s f o r m er   t h o u g h   s w itc h   S.  T r an s f er   f u n ctio n   o f   t h co n v er ter   ca n   b d eter m in ed   a s   f o llo w s   [ 1 8 ] . W h en   s w itc h   is   o n   DC   s o u r ce   is   d ir ec tl y   ap p lie d   to   th p r im ar y   o f   t h tr an s f o r m er .   Hen ce ,     V P =V DC                                                                                                                                                                                                            (1 )     Sin ce   t h p r i m ar y   a n d   s ec o n d a r y   ar o f   ap p o s ite  p o lar it y ,   w h en   s w itc h   i s   o f f     V P   - V 0   n                                                                                                                                             (2 )     W h er V is   th o u tp u t v o lta g e   an d   n   is   t h tu r n s   r atio .   No w ,   av er a g v o lta g ac r o s s   a n   in d u cto r   is   al w a y s   ze r o ,   h en ce     V ( t)   0                                                                                                                                                     (3 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.  8 ,   No .   4 ,     Dec em b er   201 7   :   1 7 8 5     1 7 9 2   1788     V DC *T ON  -   0 *T OFF  0                                                                                                               (4 )     W h er T ON   an d   T OFF   is   th o n   an d   o f f   ti m o f   th s w itc h .   Su b s ti tu t in g   t h v al u o f   T ON   an d   T OFF     V DC   *   D *   T   0   ( 1     D) *   T S   0                                                                         (5 )     W h er is   th D u t y   c y cle  a n d   T S   is   t h s w itc h i n g   ti m p er i o d .     V 0 =    1                                                                                                                        (6 )     A cc o r d in g   to   la w   o f   C o n s er v a tio n   o f   E n er g y   i n p u t p o w er   s h o u ld   b eq u al  to   o u tp u t p o w er     P in   P o u t                                                                                                                                                (7 )     R PV   (   1 D   ) 2   2 2 *   R out                                                                                                                                                                                      (8 )       3.   CO NVER T E DE S I G N     T h f ir s s tep   i n   t h d esi g n   p r o ce d u r is   th s elec tio n   o f   s witch i n g   f r eq u e n c y   f o r   t h p o w er   s u p p l y .   Hig h   f r eq u en c y   s w itc h in g   le ad s   to   lo w er   p r i m ar y   i n d u ctan ce   an d   s m aller   o u tp u ca p ac ito r s   th an   th e   co n v er ter   w it h   lo w er   s w itc h in g   f r eq u en c y .   Ho w e v er ,   h i g h er   s w itc h i n g   f r eq u e n c y   h a s   s e v er al  d is ad v an ta g e s   lik it  i n cr ea s e s   s w i tch i n g   lo s s es  lead i n g   to   th d ec r ea s in   t h co n v er ter s   e f f ic ien c y   a n d   t h er m a l   p er f o r m a n ce .   T ak i n g   all  t h i s   p o in u n d er   co n s id er atio n   s w i tch i n g   f r eq u e n c y   i s   s e lecte d   t o   b 5 0   KHz .   T h e   n ex t   s tep   w o u ld   b ca lcu latio n   o f   tu r n s   r at io   o f   t h h i g h   f r eq u en c y   tr an s f o r m er .   T h v al u o f   tu r n s   r at io   is   s elec ted   s o   as  to   r eg u late  t h d u t y   c y cle  to   m a x i m u m   o f   5 0 ( D lim ) .   T h r ea s o n   o f   li m iti n g   t h d u t y   c y c le  is   th at  t h s tr es s   o n   th r ec ti f y in g   d io d an d   o u tp u ca p ac ito r s   is   r ed u ce d .   T u r n s   r atio   ca n   b co m p u ted   u s in g   t h e   f o llo w in g   eq u at io n ,     ) 1 ( ) ( lim lim m i n D V V D V N D o u t IN PS                                                                                   (9 )     W h er NP is   th e   tu r n s   r atio ,   V I N min   i s   t h m i n i m u m   i n p u v o ltag V out   is   o u tp u t   v o lta g o f   co n v er ter   a n d   V D   is   th d io d v o ltag o f   th r ec t if y in g   d io d e.                                                                                                               Du t y   c y cle  i n   C C m o d ca n   b esti m ated   b y   u s i n g   t h eq u atio n   ( 9 )   as :     PS D OUT IN PS D o u t C C M N V V V N V V D ) ( ) (                                                            ( 1 0 )       T h n ex i m p o r tan s p ec if icati o n   to   b s elec ted   f o r   t h tr an s f o r m er   is   th p r i m ar y   in d u cta n ce .   W h e n   s p ec if y in g   t h in d u cta n ce   t wo   m ai n   co m p o n e n ts   to   b co n s id er ed   ar th cu r r en r ip p le  an d   th R HP Z .   C u r r en r ip p le  d ec r ea s es  w h e n   th in d u ctan ce   v alu i s   h i g h   lead in g   to   th r ed u ctio n   o f   E MI   an d   n o is e.   Ho w e v er ,   p h y s ical   s ize  o f   t h tr an s f o r m er   i n cr ea s e s   w i th   in c r ea s ed   v al u o f   i n d u cta n ce .   H en ce ,   to   c h o o s t h e   in d u cta n ce   v al u o n m et h o d   ca n   b ad o p ted   to   lim it  t h cu r r en r ip p le  to   a   p er ce n tag o f   th av er a g cu r r en t   th r o u g h   t h p r i m ar y   w i n d in g   d u r in g   th o n   ti m o f   t h s w it ch .   A   co m p r o m is b et w ee n   t h s ize  an d   ef f icien c y   is   ac h ie v ed   w it h   a   r ip p le  p er ce n ( R I P %)  b et w ee n   6 0 to   9 0 %.  T h av er ag e   p r i m ar y   c u r r en t   ca n   b e   ca lcu lated   u s i n g :     m i n m a x % D V I V R i p p I IN out out P a v g                                                                                  ( 1 1 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Ma ximu P o w er P o in t Tr a ck i n g   fo r   a   Gri d   C o n n ec te d     ( D.   S a ttia n a d a n )   1789   W h er V out   a n d   I out   is   th e   o u tp u v o ltag e   an d   o u tp u c u r r en o f   t h co n v er ter   a n d   D m i n   th m i n i m u m   d u t y   c y cle.   Usi n g   t h av er a g p r i m ar y   c u r r en t p r i m ar i n d u cta n ce   ca n   b co m p u ted   as:     sw P a v g IN P f I D V L m i n m a x                                                                                                               ( 1 2 )     W h er f S is   t h s w itc h i n g   f r e q u en c y   o f   t h tr an s f o r m er .   Seco n d ar y   in d u cta n ce   d ep en d s   u p o n   t h p r i m ar y   i n d u cta n ce   an d   tu r n s   r atio   an d   ca n   b co m p u ted   as :     2 PS P S N L L                                                                                                                                 ( 1 3 )     T h ca p ac ito r   co n n ec ted   o n   t h s ec o n d ar y   s id o f   th e   co n v er ter   is   s elec ted   tak i n g   t w o   p o in ts   i n to   co n s id er atio n   o n i s   th r ip p le  v o ltag a n d   o th er   is   h o w   t h s u p p l y   r esp o n d s   to   lar g ch a n g in   lo ad   cu r r en t .   T h o u tp u ca p ac ito r   s h o u ld   b ab le  to   s u p p l y   t h o u tp u c u r r en w h e n   t h i n p u s w itc h   is   o n   an d   c u r r en i s   f lo w i n g   t h r o u g h   t h p r i m ar y   w i n d i n g .   T h m i n i m u m   v al u o f   o u t p u t c ap ac ita n ce   ca n   b ca lcu lated   as :     o ut C sw r i p p l e out f V D I m a x                                                                                                                    ( 1 4 )       4.   SL I DIN G   M O DE   CO NT RO L L E R   T h SMC - MP PT   alg o r ith m   i s   d iv id ed   in to   t w o   s tep s   [ 7 ] .   T h f ir s s tep   is   to   est i m a te   th ac t u al   r ef er en ce   v o lta g ( VM P P )   v alu at  w h ic h   th s y s te m   w i ll  r ea ch   its   m ax i m u m   p o w er   p o in t.  A n d   th s ec o n d   s tep   is   to   r eg u late  th P v o lt ag at  t h VM P P   v o ltag v al u e.   Hen ce ,   s lid i n g   s u r f ac h as  b asicall y   t w o   p ar ts .   On is   t h r ea ch in g   s u r f ac a n d   th o th er   is   th f o llo w i n g   s u r f ac e.   T h ese  t w o   m e n tio n ed   s tep   lead   to   a   P V   MP P   c o n tr o ller   w o r k i n g .   T h m a in   o b j ec tiv is   th at  th e   v o ltag r e f er en ce   e s ti m ato r   g en er ates  co m m a n d   s i g n al  a n d   f ee d s   it   to   th co n tr o ller   w h ich   f o r ce s   th s y s te m   to   w o r k   at   th e   m ax i m u m   p o w er   p o in ( MP P ) .   T h co m m an d   s i g n a l   is   b ased   o n   th d i f f er en ce   b et w ee n   t h P v o ltag a n d   th esti m ated   r ef er en ce   v o ltag ( VP - Vr ef ) .   Usi n g   th is   co m m a n d   s i g n al  S MC  g e n er at es  s w itc h i n g   s i g n al  f o r   th co n v er ter   s w i tch .   Sli d i n g   m o d co n tr o ller   w o r k s   o n   s lid in g   s u r f ac s u ch   t h at  i f   s y s te m   s tate  is   o n   s lid i n g   s u r f ac e,   it is   d r iv e n   to   ze r o .   T h d esig n ed   co n tr o ller   m u s t   b in d   th s y s te m   to   r e m ai n   o n   s lid in g   s u r f ac e.   T h s lid in g   v ar iab le  f o r   th is   w o r k   i s   d ef i n ed   as :     S=e= VP V Vr ef                                                                                                                                                                                   ( 1 5 )     U= 1 2 (   1 + s ign   ( s ) )                                                                                    ( 1 6 )                                                                                                                                         1   w h e n   S >   0     =0   w h e n   S <0                                                                                                                                          ( 1 7 )     Stab ilit y   o f   SM C   ca n   b d e m o n s tr ated   u s i n g   L y ap u n o v   t h eo r y .   A   p o s itiv f u n ctio n   is   d ef in ed   b y :         1 2   S2   0                                                                                                                                          ( 1 8 )     T ak in g   t h ti m d er iv ati v o f   eq   ( 3 6 ) ,   w g et :     dt dV PV =S *                                                                                                                     ( 1 9 )           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.  8 ,   No .   4 ,     Dec em b er   201 7   :   1 7 8 5     1 7 9 2   1790   T ak i n g   t h ti m d er iv ati v o f   eq   ( 1 9 ) ,   w g et :     dt dV dt de dt dS PV                                                                                         ( 20 )     B ased   o n   L y ap u n o v   th eo r y   wh en   i s   p o s iti v a n d   its   ti m d er iv ativ is   p o s iti v s e m d ef in ite,   t h e n   th s y s te m   is   as y m p to ticall y   s tab le.   Fo r   th s y s te m ,   u s ed   in   th is   p ap er ,   w h e n   0   th en   s y s te m   is   s tab le  a n d   th d esire d   v o lta g is   ac h ie v e d   an d   m ax i m u m   p o w er   p o in t   is   r ea ch ed .   W h en   0 ,   s w i tch   S1   is   o p en   a n d   d u t y   c y cle  is   i n cr ea s ed .       dt dV PV 0   an d       dt dS   <0 ,   h en ce   S * dt dS    0             W h en   S <   0 ,   s w itc h   S1   is   clo s ed   an d   d u t y   c y cle  i s   d ec r ea s ed .   I f   d u t y   c y cle  d e cr ea s es,  R P V   in cr ea s es a n d   th u s   I PV   d ec r ea s es a n d   V PV   in cr ea s e s .   As th c h a n g i n   v o lta g is   i n   p o s itiv d ir ec tio n ,   w g et :     dt dV PV 0   an d     dt dS     0 ,   h en ce   S * dt dS    < 0       5.   SI M UL AT I O N S RE SU L T S   A   p r o to t y p cir cu it  o f   th p r o p o s ed   co n tr o ller   at  r ate d   p o w er   w as  b u ilt,  to   ev al u ate  it s   r ea l - ti m p er f o r m a n ce   as  s h o w n   i n   Fi g u r e   4 .   T h m aj o r   co m p o n e n ts   a n d   th eir   s p ec if ica tio n s   u s ed   in   th h ar d w ar s etu p   ar lis ted   i n   A p p en d i x .   T h P p an el  u s ed   a s   i n p u t   to   t h s etu p   w as   ab le  to   s u p p l y   a   v o lt ag o f   2 0   an d   a   cu r r en o f   6   A   to   th co n v er te r   in   b r ig h s u n n y   d a y   w it h   v er y   h i g h   t e m p e r atu r as  s h o w n   in   t h F ig u r 5 As  r esu lt  t h to tal  in p u p o w er   is   1 2 0   W .   Fig u r 6   s h o w s   t h p r i m ar y   a n d   s ec o n d ar y   v o l tag o f   t h f l y b ac k   co n v er ter .   As  t h co n v er ter   is   o p er atin g   in   C C m o d th v o ltag w a v e f o r m s   ar s q u ar p u ls es.  T h in p u t   v o ltag e   to   t h co n v er ter   is   2 0   as  s h o w n   i n   th F ig u r 6 ( a) .   T h tim p er io d   o f   th w a v e f o r m s   is   2 0 µsec  t h at  p r o v es  th co n v er ter   is   w o r k i n g   at  s w itc h i n g   f r eq u e n c y   o f   5 0   KHz .   T h co n v er ter   is   ab l to   b o o s th in p u t   v o ltag to   3 0 0   as s h o w n   i n   t h F i g u r 6 ( b )   h av in g   v er tical  s ca le  o f   1 0   V/d iv   a n d   p r o b m u ltip licatio n   f ac to r   o f   1 0   V/d iv   w it h   e f f icie n c y   o f   9 6 %.  T h s ec o n d ar y   v o lta g w a v e f o r m   is   n o s q u ar p u ls e   b ec au s e   o f   t h e   tr an s f o r m er   lo s s e s   o cc u r r in g   d u r in g   t h p r o ce s s .   Fig u r 7   s h o w s   th i n v er ted   v o ltag a n d   cu r r en w av e f o r m s   o f   t h d esig n ed   m o d el.   F ig u r 7 ( a)   s h o w s   th v o ltag w av e f o r m   o f   in v er ter   o u tp u w it h o u f ilt er   h av i n g   h i g h   lev e o f   h ar m o n ics.  Fi g u r 7 ( b )   s h o w s   t h f i lter ed   w a v ef o r m s   o f   v o ltag a n d   cu r r en w h ich   i s   g r id   in ter f ac ed   w it h   p o w er   f ac t o r   o f   0 . 9 9 .   T h p ea k   v alu o f   t h A C   v o lta g is   3 2 0   an d   A C   cu r r en is   0 . 8   A   r esp ec tiv el y   h e n ce   p r o d u cin g   t h r m s   v o ltag e   o f   m o r th a n   2 2 0 an d   r m s   cu r r en t o f   0 . 5   A .   T h o v er all  ef f i cien c y   o f   th m o d el  is   m o r t h an   9 0 %.             Fig u r 4 E x p er i m en ta l set u p   o f   th p r o p o s ed   s ch e m e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Ma ximu P o w er P o in t Tr a ck i n g   fo r   a   Gri d   C o n n ec te d     ( D.   S a ttia n a d a n )   1791               Fig u r 5 .   E x p er i m en tal  w av e f o r m s   o f   P v o ltag a n d   cu r r e n t.  Ver tical  s ca le:  1 0   V/d iv   a n d   2 0   A /d iv .   Ho r izo n tal  s ca le : 1 0 m s ec             Fig u r 6 .   E x p er i m en tal  w av e f o r m s   o f   t h f l y b ac k   co n v er ter   ( a)   p r im ar y   v o ltag ( b )   s ec o n d ar y   v o lta g e,   v er tical  s ca le:  1 0   V/d iv   a n d   h o r izo n tal  s ca le:  2 0   µsec             Fig u r 7 ( a)   Gr id   v o ltag w it h o u t f il ter   ( b )   g r id   v o ltag an d   cu r r en w it h   f ilter .   Ver tical  s c ale:  1 0   V/d iv   an d   1   A /d i v .   Ho r izo n tal  s ca le:  5 m s e c       6.   CO NCLU SI O N   A   s in g le  p h a s g r id   co n n ec te d   MPPT   tech n iq u f o r   P s y s te m   b ased   o n   f l y b ac k   to p o lo g y   h as  b ee n   s u cc e s s f u ll y   d esi g n ed   an d   i m p le m en ted   u s i n g   s lid in g   m o d e   co n tr o l.  A   lo w   p o w er   P p a n el  w it h   m a x i m u m   v o ltag o f   3 6   ca n   b u s ed   to   p r o d u ce   g r id   in ter f ac ed   v o ltag an d   cu r r en u s in g   th f l y b ac k   co n v er ter .   Ma x i m u m   p o w er   p o in h as  b ee n   tr ac k ed   ef f ec ti v el y   u s in g   S MC  w it h   an   ef f icie n c y   o f   9 7 %.  Fl y b ac k   to p o lo g y   b o o s ted   th P V   p an el  v o ltag w it h   an   ef f icie n c y   o f   9 6 %.  Har d w ar r esu l ts   o b tain ed   co n f ir m ed   th at  th e   p r o p o s ed   s ch e m ca n   b u s ed   f o r   lo w   p o w er   ap p licatio n s   o f   P p an el  in   g r id   co n n ec ted   m o d an d   w as  ab le  to   p r o d u ce   g r id   s y n ch r o n is ed   v o ltag a n d   cu r r en w i th   p o w er   f ac to r   0 . 9 9 .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.  8 ,   No .   4 ,     Dec em b er   201 7   :   1 7 8 5     1 7 9 2   1792   AP P E NDI X   D e si g n   p a r a m e t e r s   S p e c i f i c a t i o n   P V   mo d e l   2 3 0   W p     2 4   v   M a x i m u m   p o w e r   f r o m PV   p a n e l   2 3 0 W   O p e n   c i r c u i t   v o l t a g e   4 3 . 9 7   V   S h o r t   c i r c u i t   c u r r e n t   7 . 1 4   A   M a x i m u m   P V   v o l t a g e   3 5 . 4 0 V   M a x i m u m   P V   c u r r e n t     7 . 1 4   A   C o n v e r t e r   i n p u t   v o l t a g e     1 6   V -   3 6   V   C o n v e r t e r   o u t p u t   v o l t a g e   3 5 0   V   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y   5 0   k H z   T i me   p e r i o d   2 0   µ se c   T o n   8   µ se c       RE F E R E NC E S   [1 ]     J.  S u ry a   Ku m a ri  a n d   Ch .   S a ib a b u .   M a x i m u m   P o w e P o i n T ra c k in g   A l g o rit h m f o G rid -   Co n n e c ted   P h o t o v o lt a ic  En e rg y   Co n v e rsio n   S y ste m .   In ter n a ti o n a J o u rn a o P o we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ( IJ PE D S ).   V o l.   3 ,   No .   4 ,   De c e m b e 2 0 1 4 ,   p p .   4 2 4 ~ 4 3 7   [2 ]     Zak z o u k   NE,   A b d e lsa la m   AK A ,   He lal  A ,   W il li a m B W .   M o d if ied   v a riab le - ste p   i n c re m e n tal  c o n d u c tan c e   m a x i m u m   p o we p o in trac k in g   t e c h n iq u e   f o p h o to v o lt a ic  sy ste m s .   3 9 th   An n u a c o n fer e n c e   o th e   IEE in d u stri a e lec tro n ics   so c iety .   IECON;  2 0 1 3 .   p p .   1 7 4 1 8.   [3 ]      Na r e n d iran . S ,   S a ra Ku m a S a h o o ,   Ra ja  Da s,   A sh w in   Ku m a S a h o o .   F u z z y   lo g ic  c o n tro ll e b a se d   m a x i m u m   p o we r   p o i n trac k in g   f o P V sy ste m 3 rd   In ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   El e c trica En e rg y   S y ste ms   ( ICEE S )   2 0 1 6 .   pp 29 - 3 4 .   [4 ]     K.  Ra n jan i,   M .   Ra ja,  B.   A n it h a .   M a x i m u m   P o w e P o i n T ra c k in g   b y   AN Co n tro ll e f o a   S tan d a lo n e   P h o to v o l taic   S y st e m In tern a ti o n a J o u r n a o f   El e c tri c a l,   Co m p u ter,  En e rg e ti c ,   El e c tro n ic  a n d   Co m m u n ica ti o n   E n g in e e rin g   Vo l:   8 ,   No :   3 ,   2 0 1 4 .   [5 ]   Af e f   Ba d is,   M o h a m e d   Ne ji b   M a n so u ri,   A n is  S a k l y .   P S a n d   GA - b a se d   m a x i m u m   p o w e p o in trac k i n g   f o p a rti a ll y   sh a d e d   p h o to v o lt a ic sy st e m s 7 th   In ter n a ti o n a Re n e wa b l e   En e rg y   Co n g re ss   ( IRE C)   2 0 1 6 .   pp.   1 - 6.   [6 ]   A .   H.  AL Qa h tan i,   V .   I.   Utk in .   Co n tr o o f   P h o to v o l taic   S y ste m   P o w e G e n e ra ti o n   Us in g   S li d i n g   M o d e   Co n tr o l”   IEE In ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   Po we r   S y ste m   T e c h n o l o g y   ( POW ER CON)   2 0 1 2 .   p p .   1 - 12     [7 ]   M a issa   F a rh a ,   Os c a Ba ra m b o n e ,   L a s sa a d   S b it a .   A   n e w   m a x i m u m   p o we p o in m e th o d   b a se d   o n       a   slid in g   m o d e   a p p ro a c h   f o so lar  e n e rg y   h a rv e stin g   T h e   7 th   In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   Ap p li e d   En e rg y   ICAE 2 0 1 5 .   p p .   3 6 1     3 6 6   [8 ]   Ya n   P i n g   Jia o   a n d   F a n g   L in   L u o .   A n   I m p ro v e d   S li d in g   M o d e   Co n tr o ll e f o Bo o st  Co n v e rter  in   S o lar  En e rg y   S y st e m .   4 th   IEE E   Co n fer e n c e   o n   In d u stri a El e c tro n ics   a n d   Ap p l ica ti o n s ICIE A   2 0 0 9   p p.   8 0 5 - 8 1 0 .   [9 ]   B.   Kh iarp ,   A .   S e ll a m p ,   R.   A n d o u lsp ,   R.   M h iri   a n d   M .   Ks o u ri .   Di sc re te  c o n tro l   b y   S li d i n g   M o d e   o f   a   P h o t o v o lt a ic  S y st e m .   Fi rs In ter n a ti o n a S y mp o siu m   o n   Co n tro l   Co mm u n ica ti o n s a n d   S ig n a Pro c e ss in g   2 0 0 4 .   p p   4 6 9 - 4 7 4 .   [1 0 Ja g a J y o ti   Ra th ,   S u m a n   S a h a   a n d   Ha n u m a th   P ra sa d   Ik k u r.   S li d in g   M o d e   S c h e m e   F o r   S p e e d   A n d   Cu rre n t   Co n tro l   Of   Bru sh les DC  (BLDC)  M o t o r” .   IEE E - I n ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   A d v a n c e In   En g in e e rin g ,   S c ien c e   A n d   M a n a g e me n ( ICAE S M )   2 0 1 2 .   p p . 4 5 0 - 4 5 5 .   [1 1 ]   Ha f iz  Ka sh i f   Iq b a l   a n d   Dr.   G h u la m   A b b a s.  De si g n   a n d   A n a l y si o f   S M f o S e c o n d   O rd e r   DC - DC  F ly b a c k   Co n v e rter”     1 7 t h   IE EE   I n ter n a t io n a M u lt T o p ic Co n fer e n c e   2 0 1 4 .   p p   5 3 3 - 5 3 8 .   [1 2 ]   A m ir  Hu ss a in ,   A v a n ish   Ku m a a n d   L a x m id h a Be h e ra .   S li d in g   m o d e   c o n tr o o f   a   b u c k   c o n v e rter  f o m a x i m u m   p o w e p o in trac k in g   o a   so lar  p a n e l”  IEEE  In te rn a ti o n a l   Con f e r e n c e   o n   Con tr o l   Ap p l i c a ti o n s   ( CC A)  Au g u s 2013 p p.   6 6 1 - 6 6 6 .   [1 3 ]   L a ll u   m o Jo h n y ,   Jo se   S e b a stian   T . K.  A   F l y b a c k   DC M   DC - A Co n v e rter  f o P V   A p p li c a ti o n s” .   A n n u a l   In ter n a t io n a l   Co n fer e n c e   o n   E me rg in g   Res e a rc h   Are a a n d   In ter n a t io n a l   Co n fer e n c e   o n   M icr o e lec tro n ics ,   Co mm u n ica ti o n s a n d   Ren e wa b le  En e rg y ,   2 0 1 3 .   p p   1 - 6.   [1 4 ]   Bu n y a m in   T a m y u r e k   a n d   Bil g e h a n   Kirim e r.   A n   In terle a v e d   Hig h - P o w e F ly b a c k   In v e rt e f o P h o t o v o lt a ic   A p p li c a ti o n s”   IEE tra n s a c ti o n   o n   Po we r E lec tro n ics ,   V o l.   3 0 ,   NO .   6 ,   J u n e   2 0 1 5 .   [1 5 ]   Ka YA O,  a n d   X iao y o n g   F Jia n g u o   L v .     DCM  F l y b a c k   P F Co n v e rter  w it h   Op ti m u m   Util iza ti o n   C o n tr o o f   S w it c h in g   Cy c les   IEE En e rg y   Co n v e rs io n   C o n g re ss   a n d   Exp o sit io n   ( ECCE ) , 2 0 1 5 .   p p .   2 4 4 5 - 2 4 5 2 .   [1 6 ]   A .   Ch .   Ky rit sis E.   C.   Tata k i a n d   N.  P .   P a p a n ik o lao u .   Op ti m u m   D e sig n   o th e   Cu rre n t - S o u r c e   F l y b a c k   In v e rter  f o r   De c e n tralize d   G rid - Co n n e c ted   P h o t o v o lt a ic  S y ste m s”   IEE T ra n sa c ti o n s   o n   E n e rg y   Co n v e rs io n   V o l .   2 3 ,   No .   1 ,   M a rc h   2 0 0 8 .   p p .    2 8 1 - 2 9 3 .   [1 7 ]   S .   Ho w ima n p o m   a n d   C.   Bu n lak sa n a n u so m .   P e rf o r m a n c e   Co m p a riso n   o f   Co n ti n u o u Co n d u c ti o n   M o d e   (CCM a n d   Disc o n ti n u o u Co n d u c ti o n   M o d e   (DCM)  F ly b a c k   Co n v e rters   T h e   F if th   In ter n a ti o n a C o n fe re n c e   o n   P o we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms ,   2 0 0 3 .   PE D S   2 0 0 3.   p p .   1 4 3 4 - 1 4 3 8 .   [1 8 ]   S im o n   A n g   a n d   A leja n d ro   O li v a .     P o w e r -   S w it c h in g   Co n v e rters .   T a y lo &   F ra n c is   p u b li s h e d   in   2 0 0 5 .   [1 9 Ha ib in g   H u S o u h i b   Ha rb ,   De h u a   Zh a n g Qia n   Zh a n g ,   Z.   Jo h n   S h e n a n d   Iss a   Ba tars e h .   A   T h re e - p o rt  F ly b a c k   f o r   P V   M icro in v e rter  A p p li c a ti o n s   W it h   P o w e P u lsa ti o n   De c o u p li n g   Ca p a b il it y   IEE T ra n sa c ti o n   o n   P o we r   El e c tro n ics ,   V o l .   2 7 ,   NO .   9 ,   S e p t e m b e 2 0 1 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.