Int ern at i onal  Journ al of  R obot ic s  and  Autom ati on   (I J RA )   Vo l.   7 , No .   3 ,  Septem ber   201 8 , p p.   197 ~ 204   IS S N:  20 89 - 4856, DO I: 10 .11 591/ij ra. v7 i 3.p p197 - 204          197       Journ al h om e page :  http: // ia escore.c om/j ourn als/i ndex. ph p/IJRA/i ndex   Modellin g and Pa ssivity - b ased C on tro l  of  a Non Is olated    DC - DC  Convert er in a F uel Cell  System       Mout ab ir   Ahm ed, Abdelm ou nim   El h as s an e,  Abo ulfat ah   M ohamed   L.   A.   S.   T.   I .   Un ive rsit y   H asa n  1 st,  Facu lty   of  Sci enc es  and Techn olog y   of  Se tt a t,  Sett at ,   Moro cc o       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   Feb  18 , 201 8   Re vised  Jun  27 , 201 8   Accepte d  J ul  11 , 2 01 8       Thi s  pap er   pre se nts  the  m odel  of   a   fue l  ce l l   and   t he  d esign  and  si m ula ti on  of   a  c asc ad e  of   two   DC - DC  conve rt ers.   First,   a   de ta i le d  m at h ematica l  m od el   of   fue l   c el l   is   pre s ent ed   and  sim ul at ed .   The n ,   a   no nli ne ar  m ode l  o f  th e   whole   cont rolled  s y ste m   is  deve lop ed  and  a   robust  no nli ne ar  con trol l e r  of  cur r ent s   is  s y n the si ze d   u sing  a   passivi t y - base d  cont rol .   A  form al  anal y s is  base d   on   L y apunov  st abi l ity   and  ave rag e  the or y   is  dev el o ped  to   desc r ibe  the   cont rol   cur ren ts  loops  p erf orm anc es.   A  cl assic al   PI  controlle r   is  used  fo r   the  voltages  loops.  The  sim ula ti on   m odel s   hav e  b ee n   d e vel oped   and   tes te d  in  the  Matl ab / Sim uli nk .   Sim ula t ed  r esult s  ar e  displ a y ed   to  v al id at e   th e  fea sibi li t y  and  th e effect iv e ness of  the prop osed  strateg y .   Ke yw or d:   Ca scaded b oos t   Euler L ag ra nge   Fu el  cell   Ly apun ov   Passivit y - base d  c on t ro l   Copyright   ©   201 8   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g   Aut h or :   Mou ta bir Ah m ed,     Hassa n 1 er   U ni ver sit y FS T Se tt at , Mo ro cc o .   Em a il :  m ou ta bir_ a hm ed@ ho t m ai l.co m       1.   INTROD U CTION   In  rece nt  ye ar s,  a  ra pid   i ncrea se  of  t he  popu la ti on  of  the   w or l d  a nd  a  s ign ific a nt  de ve lop m ent  of   industries  are  the  or i gin e  of   increase  of   the   dem and   of   el ect rici ty .  The  us e  of  re ne wa ble  ene rg ie s  s uch   as   so la r,  wind  or  fu el   cel l  can   be   a  s olu ti on  to   this  pro blem .  To  m eet   a  par t   of  his  ene rg y   needs,  m orocc o  has  dev el oppe d  se ver al   so la r   [ 1]   an d  wind  [ 2]  sit es  in  diff e re nt  re gions .  It  al so   ha s  a n  op portu nity   to  de velo p  hydro ge n  pro duct ion.   T he   f ue l  cel l  is  one  of  the   m os t  pro m isi ng   s ources   of  ren e wa ble  energy.  They  c an  be  consi der e d  as  gr ee n  powe r  be cause  t hey  ar e  en vir on m ental ly   cl ean  an d  ha ve  l ow  em i ssion  of  gr ee nhouse   gases,  they   ca n  operat e  with   a  ver y   lo w  le vel  of  noise .   I n  a ddit ion ,   the y  can   pro vide   energy  i n  a   co ntr olle d  way with  h i gher effici ency th an  c onve ntio na l powe r plants.     Fu el   cel ls  a re   e le ct ro chem ic al  de vices  w hich   co nvert  c hem i cal   ene rg y  i nto  el ect rical   ene r gy  directl y  by  ox i di zi ng  fu el   ( hydro ge n)  without  i nterm ediat e  ther m al   or  m echan ic al   pr ocesse s  [ 3],   [ 4].  T he y  are   eff ic ie nt  a nd   si le nt  dev ic es  t ha t  can  pro vid e  powe r  to  a  wi de   var ie ty   of   util it ie s,  fr om   po r ta ble  el ect ro ni cs  to   veh ic le s,  t o  el e ct ric  gr i ds .  T he y  are  cat eg or i zed  m ai nly  on   the  ty pe  of  el e ct ro ly te   us e d,   op e rati ng  co nd it ion s  or  f uel.   I n  thi s  w ork,  the   t ype  of  f uel  c el l  con si der e d  is  the   P oly m er  E xc hange   Mem br ane   F ue l  Ce ll  (P EMFC ) .   O btaining  a  high  vo lt age   is  nee ded  in   so m e  app li cat io ns   us i ng  a  fu el   c el l.   The   pr ob le m   can  be   handled   ei ther   by  us i ng  a  si m ple  ste p - up   conve rter  with   high  du ty   cy c le   or   by  us i ng  casca de d  c onver te r s.     In   this  w ork,   a  casca de d  bo os t  DC - DC  co nv e rter  is  us e d  a nd  desi gned  by  a  nonlinea r  co ntr ol  strat egy  s uch   as   a p assi vity - bas ed  c on t ro l.   Passivit y - base d  c ontrol   is  ess entia ll y  the  co ntr ol  of  e ne rg y .  It   has   been  util iz ed  in  s om e  app li cat io ns   s uc h  as  the  D C - DC  c onver t ers  [ 5 ] - [ 6],  act ive  powe r  filt e rs  [ 7 ] - [ 8]  an d  con t ro ll ed  rect ifie rs  [ 9 ] - [ 10] .  Using    the p assi vity - ba sed  co ntr ol ca n  bri ng abo ut good  c on tr ol eff ect s o n powe r  el ect ro nic c onve rters b e cause  it  can  acce le rate  the   conve rg e nce   of  t he   ene rg y   f un ct io n  to   th e  desire d  ene rg y   f unct ion  unde r  t he   preco ndit ion  of   syst e m   sta bili t y  by  pro pe rly   inj ect in g  da m pin g  [ 11 ] .   S om e  pr evi ou s   works  hav e   pr esented   a  stu di es  of   casca de d DC - DC c onver te rs i n  a  fu el  cell  sy stem  co ntr olled  by a   sli di ng  m od e strate gy  [12] - [ 14] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2089 - 4856   IJ RA    V ol.  7 ,   No.  3 ,   Se ptem ber   201 8   :   197   –   204   198   The  pap e r  is  orga nized  as  f ollows:   in  Sec ti on   2,   the   f ue l  cel l  m od el   is  de velo ped ;  i n  sect io n  3    the  casca de d  boos t  c onve rter   is  descr i be d  a nd   m od el e d,   S ect ion   4  is  de vo te d  to  desi gnin g  the  i nn e r   loop,   us in g  the   pas sivit y  co ntr ol,  a nd  the   sy nth es is  of  t he  oute r   lo op.  The   c ontrolle r  pe rfor m ances   are   il lus trat ed     by sim ulati on s in  Sect io n 5 ,   a  con cl us io n  a nd   a re fer e nce list  end the  p a pe r .       2.   FUEL CELL   MO DEL   Gen e rall y,  the   el ect ro chem ic a l  operati on  pr i nciple  of  a  PE M  fu el   cel l  is  descr i bed  by  two  ch em ic a l  reacti on s  and  m ay  b e su m m a rized as  foll ow s:   -   I n  a node , th e   ox i dation react ion  is  g i ven b y :    H2 →  2 H+ +   2  e -   -   I n  t he  cat ho de , th e  re du ct io n react ion   is  giv en  b y:     ½O2 +  2 H+ +  2  e -   →  H2 O   -   T he ov e rall  re act ion  is:           H2 + ½ O2 →  H2 O   The  m od el   of  PEM  f uel  cel l  pro po se d  in   Re fer e nce  [ 15]   is  co ns ide red   i n  this  pap e r.   T he  outp ut  vo lt age  of     a stac k  is  give n by   (1) :      = ( 1 + (  ℎ )   (1)     V_Nis   the   ope n  sta ck   volt age , V _FC   a nd  i _FC   are  r esp ect ively   the  v oltag e  an d  c urren t   of f uel   cel l, σ   and  I _h  are  t w o  par am et ers  exp e rim ental l y  def i ned.   U sin g  the  val ues  i n  Table  1,  the   sim ula ti on   of  th e  PEM  fu el  cell  m od el  h as  b ee n usin g M at l ab  softwa re  giv es a  gra ph  of volt age  ve rsu s  curr ent  as   sh ow n  in  Fi gur e 1 .           Figure   1.  T he  fuel cel l v oltage  v e rsu s  c urren t       Fo r   t he  rest   of   stud y,   it   was   c on si der e d  that   the  e nergy   pro vid e d  by   the   f ue l  cel l  is  i n  the   li near  z one  “oh m ic  r egio n” , whe re t he  fu el  cell  d el iver  a  stable  power.       3.   DC - D C CO N VERTER  MO DELL ING   The  ci rcu it   t opol og y   of  t he   casca de d  bo ost   DC - DC  c onve rter   is  s hown  in   Fig ure  2 .   The   us ed   par am et er v al ue s of the  prese nt con ver te r  ar e d e picte d  i n  T able 1.           Figure  2. the c ascade d boost  DC - DC con vert er s chem e       Table  1.   T he   U sed  P aram et er V al ues   f or the  Syst e m   Para m eter   Valu e   Pra m e ter   Valu e   Pra m e ter   Valu e   Pra m e ter   Valu e     0 ,33 5   Nu m b e r  o f  cell   22   Ind u cto rs     1 = 35    2 = 100    Fuel cell   vo lta g e     = 12   ℎ   4 8 3 ,2     26V   Ca p a cito rs     1 = 4    2 = 600    Lo a d   res isto r   = 10      1 ,2k W       Freq u en cy   10    S wich es   IGBT   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ RA   IS S N:  20 89 - 4856       Mo delli ng   and  Pass iv it y - B as e d  C on tr ol o f  a N on I s ola te d D C - DC C on ve rte r in  … ( Mo ut ab ir  Ahme d )   199   3.1.    Swi tche d  mo del   The  casca de d B oo st c onve rte r  ca n be r e pres ented by t he  fo ll ow in g diff e re ntial  eq ua ti on s   (2 - 5) .     1 1  =  − 1 1 − ( 1 − 1 ) 1                                                         (2)     1 1  = ( 1 − 1 ) 1 − 2   (3)     2 2  = 1 − 1 2 − ( 1 − 2 )                                                     (4)     2  = ( 1 − 2 ) 2 − 0                                                                                 (5)     Wh e re  i _1  a nd  i _2  are ,  res pecti vely ,  the   currents   in   in du ct or s   L _1  a nd  L _2,  r_1a nd  r_2a re  resp e ct ively    the  se ries  re sist or  of  i nducto rs   L_ 1  an d  L_ 2,  V_ c 1  de note s  t he  volt age  in   c apacit or   C_ 1a nd  V _O   is  the   outp ut  vo lt age . μ_ 1  a nd μ_ 2  a re  denoted  t he du ti es  rati o  f unct io ns   def i ned b y   (6 - 7):     1 = { 1        1       0      1       (6)     2 = { 1        2       0      2       (7)     The  a ver a ge d m od el   is def i ne d  as   f ollows  ( 8 - 11) :       (8 )       (9)       (10)       ( 11)     In  the  a bove   m od el   x1,  x2,  x3,  x4  are   de note d,  res pecti ve ly ,  the  a ver a ge s  cu rr e nts  a nd  vo lt a ges  i1 ,   VC1 ,  i2 ,   VO   a nd (u 1,u2)  repr esents the  av e r ages  duti es r at io  functi on (μ 1,µ2).     3.2.    Est ab li sh ment o f  eule r  lag r ange m odel   fo r  DC - D C  conve rt er   These e quat io ns ca n be  r e wr it te n  in  E uler - La gr a nge ( EL)  fo rm  as  sh ow n  in  (12) :     ̇ + ℑ + ℛ =   ℰ       ( 12 )     w he re   x  is   the   syst e m   sta te   va riable  vect or ,   D  is   th e  posit iv e  def init e   dia gonal   m at rix,   ℑ   is   the   a nt i - sym metri c   m at rix  ℑ = − ℑ wh ic h  ref le ct s  the  syst e m   internal  interc onnecti on   struct ur e;   R  i s  the  syst em   dissipati on  el e m ent  m at rix  w hich reflect s  the syst em  d issi pation  c ha racteri sti cs an d  ℰ   is t he  syst em  ex te rn al  i nput  vec tor.   The det ai le d  e xpressi on s  o f  t hese m at rices are li ste d  as   sho wn in ( 13 - 17) :     =   ( 1 2 3 4 )   (13)     ℰ =   (  0 0 0 )   (14)     = ( 1 0 0 1 0 0 0 0 0       0 0       0 2 0 0 2 )   (15)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2089 - 4856   IJ RA    V ol.  7 ,   No.  3 ,   Se ptem ber   201 8   :   197   –   204   200   ℑ =   ( 0               1 − 1 − ( 1 − 1 ) 0 0                                 0 1                                 0 0                             − 1 0                                   0 0           1 − 2 − ( 1 − 2 ) 0 )   (16)     ℛ =   ( 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 1 / )   (17)       3.2.    Equi li brium  p oint s   The  e quil ibrium   po int  can   be   obta in e d  by  f or ci ng   the  ti m e  der ivati ve   of  the   sta te   var ia bles  of     the  re duce d  order  m od el   to   be   null   wh il e  le t ti ng   t he  a ve rages  co ntr ols  i nputs  u1  a nd  u2  t o  a dopt   res pect ively   the  co ns ta nt  va lues  U10  a nd   U 20.  As  a   res ult,  we   obta in   a  sim ple  li near   syst e m   of   e qu a ti on s  for  t he  ste ady  sta te  eq uili bri um  v al ues  of the  av e rag e  stat e  var ia bles [1 6].    Using  t he  a ve rag e   sta te   repr esentat ion  where  we  ta ke  i nto  acco unt  th at :  r_1=r_ 2=0  an d  so l vin g    the  syst e m   of  equ at io ns   for   the  unkn own s  x10,  x2 0,   x30  a nd  x4 0,   we  obta in  th e   equ il ib rium   sta te   of     the syst em  as   sh ow n  in  (1 8) :     ̇ = 0   ⟹ {               1 0 = 1 ( 1 − 1 0 ) 2 ( 1 − 2 0 ) 2                                                                          2 0 =  1 − 1 0                                                                                                       3 0 =  ( 1 − 1 0 ) ( 1 − 2 0 ) 2                                                                                       4 0 = 1 ( 1 − 1 0 ) ( 1 − 2 0 )                                                                                (1 8 )     The  e quil ibrium  p oin t i s note d by   (19 - 20)     0 = ( 1 0 2 0 3 0 4 0 ) = ( 100 70 14 140 )                 (19)     0 = ( 1 0 2 0 ) = ( 0 . 83 0 . 5 )   (20)     Fr om   the  e quil ibriu m   po i nt,  t he  outp ut  po w er  is  e qual   to   the  i nput  powe r   an d  t hat  the   i nput  volt age  in a  boos t c onve rter is less  tha n  it s  ou t pu t  volt age.     4.   CONTR OL D ESIGN   Ther e  are   two   op e rati onal  contr ol ob j ect ive s:   a.  Re gula ti ng the  ou t pu t  volt age  4   to a  desire d value   4 ∗ .   b.   Ensu re th e   gl ob al  sta bili ty   of the syst em .   c.  E ns ure t he  r obus t ness of t he  syst e m .   The  c ontrol la ws  a re ill us tre d by the  Fig ure  3.           Figure  3.   Co ntr ollers  base d  str uctu re     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ RA   IS S N:  20 89 - 4856       Mo delli ng   and  Pass iv it y - B as e d  C on tr ol o f  a N on I s ola te d D C - DC C on ve rte r in  … ( Mo ut ab ir  Ahme d )   201   4.1 .    Inne r  loo p   Let   z=x - x^*   de no te s  t he  tra ckin g  er r or   m at rix  an d  c ons ider  the   desi re d  er ror  dissipa ti on   m at rix   def i ned b y   ( 21 - 22) :     ℛ =   ℛ +   ℛ   ( 21 )     ℛ =  ( 1 , 2 , 3 , 4 )   (22)     w he re  ℛ de no te s  the in j ect ed  d a m pin g  an d  1 , 2 , 3 a nd   4   are  posit ive c on st ants.   P erfo rm ing   a  dam pin g  i nj e c ti on   e nsure s  t he  desire d  as ym pto ti c  beha vior  of  the   outp ut  e rror   dynam ic s.   Usin g  the  e quat io ns   (3)  a nd  ( 5) ,  an d   re placi ng    by   ( + ∗ )   the  e rror   dy nam ic s  with  desire d  dam pin g bec om e   (23) :     ̇ + ℑ + ℛ =   ℰ − ( ∗ ̇ + ℑ ∗ + ℛ ∗ − ℛ )   ( 23 )     The  c ontrol la ws wil l be  def i ne by t he f ollo wing e xpressi on   (24) :     ℰ − ( ∗ ̇ + ℑ ∗ + ℛ ∗ − ℛ ) = 0   (24 )     In this case  the  erro r dynam ics  is de fine d by  (25) :     ̇ + ℑ + ℛ = 0       ( 25 )     We  def i ne  the  total  en e rg y as   a Lya puno v  f unct ion f or eq ua ti on   ( 25 )  as  fo l lows   ( 26):     = 1 2      ( 26 )     To get a sta bili zi ng  c on tr ol laws,  t he  ti m e - der ivat ive  H  ̇   m us t be a  n e gativ e d e finite  fu nction o f  z.   The n H  ̇   is c ho sen  as   sho wn i n (27) :     ̇ = − ℛ   < 0 ,  f or  z   ≠ 0   (27)     Con si der the e xpressi on   ( 24 )   as sho wn in ( 28):     ℰ = ∗ ̇ + ℑ ∗ + ℛ ∗ − ℛ   ( 28 )     w hic h  c orres pond s  to  th e  fo ll owin g  scal ar  d i f fer e ntial  equati on s   ( 29) :     { 1 ̇ 1 ∗ + ( 1 − 1 ) 2 ∗ +   1 1 ∗ −   1 1 =    2 ̇ 3 ∗ −   2 ∗ + ( 1 − 2 ) 4 ∗ + 2 3 ∗ − 3 3 = 0   ( 29 )     The n,  t he  c on t r ol laws  to  sat is fy a stabil iz at ion   are  d e fine d by   ( 30) :     {     1 = 1 + 1 2 ∗   ( 1 ̇ 1 ∗ + 1 1 ∗ −   1 1 −    ) 2 = 1 + 1 4 ∗   ( 2 ̇ 3 ∗ + 2 3 ∗ −   3 3 −   2 ∗ )   ( 30 )     4.2 .    V olt age  outer l oop c on t rol   The   ai m   is  to  desi gn  tu n i ng  la w s  f or  the  x 1 *   a nd   x 3 * .   We  c onsid er:  2 = 2 2   an d   4 = 4 2 .    Using t he  e qu a ti on s  ( 8 - 11 ) we  can  e sta blish  the  fo ll owin g re la ti on s   as  sho w n  in  (3 1 - 32):     ̇ 2 =   2 1 1 ∗ + 2 1 1 1 1 ∗ − 1 1  ( 1 ∗ 2 ) − 2 1 1 ̇ 1 ∗ + ( , )   (31 )     ̇ 4 =   2 2 [ ( 3 3 + 2 − 2 ̇ 3 ∗ ) ( 3 2 + 3 ∗ ) − 2 4 ]   (32)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2089 - 4856   IJ RA    V ol.  7 ,   No.  3 ,   Se ptem ber   201 8   :   197   –   204   202   We  m us t  us e  a  low  pass  filt er   for  the  first  de rivati ve   1 ∗ ̇   (r es pe ct ively   3 ∗ ̇ )  of   t he  ref e ren ce  1 ∗   (r es pecti vely   3 ∗ )  exists,  we ob ta in f i nally   (33 - 34) :     1 ∗ = + ( 2 2 + 2 22 )                   ( 33 )     3 ∗ = ′ + ′ ( 4 4 + 4 44 )   (34)     W it h   (35 - 37) :     ( , ) =   1 1 ( − 2 √ 2 3 ∗ + 2 1 1 1 2 +   2 1 1 −   2 3 2 √ 2 )   ( 35 )     { 2 = 2 ∗ − 2 22 = ∫ 2    (36)     { 4 = 4 ∗ − 4 44 = ∫ 4    (37)       5.   RESU LT S  AND A N ALYSIS   In  this  sect io n,   t he  perf orm an ces  of  t he   co ntr oller  will   be  il lust rated  by  sim ulati on s   in     t he  Ma tl ab/Sim ul ink   e nv ir onm ent.  The  c on t ro ll ed  DC/ DC  co nverter   has  the  f ollow i ng   c ha racteri sti cs:   r_ a 1=r_a 2=40 Ω;   b= b’ = 3;  k_p2=k _p4= 2;   k_i2= k_i4= 4.   T he  c onve r te r  ha s  been  sim ulate d  to  chec k    the  pr e vious   st abili ty   conditi on s .   Th e  F ig ure  4  s how s  t he   fu el   cel l  vo lt a ge.  T he   outp ut   volt age   of  c onve rter  and  his   re fer e nc e  that  hav i ng  two  value s:  70 V  a nd  14 0V  ar e  sho wn  in  F ig ur e   5.  We  ob s e rv e   that  the   tra ckin g  is sat isfie d  a nd the sta bili ty  is g ua ra nteed.   To   analy ze  t he  r obus tne ss   capa bili ty   of  the   pr opos e d  co ntr oller,   a   ne w   ex pe rim ent  will   be   perform ed.   It  c on sist s   in  c ha ngin g  the   f uel  c el l  vo lt age   acc ordin g  t o  Fi gur e  6.  E xcep t   f or  this  c hange,   th e  rest   of   the  c onve rt er  cha racteri sti cs  are  the  sam e  as  pr e v io us l y.  The  F ig ure  7  sho ws  that  t he  ef fect  of  f ue l  cell   vo lt age  cha nge  is w el l c om pen sa te d  by t he  c on t ro ll er .           Figure  4. F uel  cel l vo lt age  v e rsu s  ti m e           Figure  5. O utput v oltage  with  trak i ng   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ RA   IS S N:  20 89 - 4856       Mo delli ng   and  Pass iv it y - B as e d  C on tr ol o f  a N on I s ola te d D C - DC C on ve rte r in  … ( Mo ut ab ir  Ahme d )   203       Figure  6. F uel  cel l vo lt age  v e rsu s  ti m e           Figure  7 .  O utput v oltage  with  d ist urba nce       6.   CONCL US I O N   The  a naly sis  a nd  stu dy  of  the   inse rtion  of  f ue l  cel l  in  powe r  syst em   is  i m portant  i n  orde r  to   inc reas e   the  com petit iveness  of   t his  source .   A  nonlin ear  co ntr oller  is  pro po s ed  for  DC/DC  casca de d  bo os t  co nve rter  to   achieve  volt ag e  outp ut  re gu l at ion .  It  is  de ve lop e d  in  t wo  ste ps .  Fi rst,  a n  inn e r - l oop  is  desig ne d,   base d  on    the  passivity   t echn i qu e .  The   in ner - lo op  re gu la to r   ge ne ra te s  the   duti es  cy cl e  1   a nd  2 .  The   seco nd   ste p  consi sts  in  de ve lop in g  a n  ou t er - loo p  that  ge ner at es  t he  re f eren ce  c urre nts   so   that  t he  s quare d  ou t pu t  volt ages  1 ( 2 )   an d  ( 4 )   f ollo ws   a  giv e n  ref e ren ce   sig nals  2 ∗   a nd   4 ∗ .  T he  sy nth es is  of  this   lo op  i nvolv es     a  li near iz in g  va riable  c ha ng e ,   a  si gn al   filt eri ng  to   c op e  w it h  m od el   ti m e - var yi ng  a nd  c ontrolla bili ty   issu es  an d  a  lo op  m od e   se par at io n.   A   f orm al   analy sis  a nd  a   sim ulati on   stu dy  pro ve   that  t he  pro pose d  co ntr ollers   a ct ually  m eet   i ts  obj ect ives:  trackin g,   sta bili ty   and   robu st ness  gu a ra ntied.  T he  re sul ts  ob t ai ne d  ar e  si m il ar  to  tho se  o f   the sli ding m od e c on t ro ll er .       REFERE NCE S     [1]   F.  Outfe rdin e,  L.  Bouhouch ,   M.  Kourch i,  M.  Aj aa m oum ,   A.  Moudde n,   “ Feasibi l ity  of  Subs ti tu ti o n  of     the   Conv ent ion al   Str ee t   L ight i ng  Installation  b y   the  Photovo lt aic  C ase   Stud y   on  a  Muni ci p al ity   in   Agadir   i n   Morocc o” IJECE  Vol.   7,   No.   5,   Octobe r  2017 ,   p p.   2287 - 2299   [2]   A.  Ezza id i,   M .   Ely aqouti,   L.  B ouhouch,   A.   Ihl al   “ Evaluation  o f  the   Ene rg y   Per form anc e  of  the  Am ougdoul  W ind   Farm ,   Morocc o”   IJECE  Vol .   7 ,   No.   2,   April   201 7,   pp .   692 - 705 .   [3]   J.   M.   C orre a ,   F.   A.   Far el,  L.   N.   Canha,   M.   G.   Sim oes  "A n  El e ct roc h emica l   b a sed  Fuel   Cell  Model  Suit abl e   for  El e ct ri ca l   Engi n ee ring  Aut om at i on  Approac h, "  I EE E  Tra nsa ct io ns  on  Industria l   El e ct roni cs,   vol .   51,   pp.   1103 - 11 12,   Oct  2011.   [4]   D.   Fim offe n,   M.   Basual do  "A d vanc ed  Con trol   for  Fuel  Cells  Connec t ed  to  a  DC - DC  Convert er  and  an  Elec tr i c   Motor" Computers  and   Chemical  Eng ine er ing  (2 010).   [5]   Sira - Ramirez  H. ,   Per ez - Moreno   R.   A. ,   Ot ega  R.   et  a l.,  "P assivity - bas ed  C ontro llers  for  the  S ta bi li z at ion   of  DC   t o   DC  Pow er  Convert ers , "   Aut om atica 33(4): 499 - 5 13  (1997).   [6]   W u  Le i - ta o ,   Y ang  Zha o - hu a,  Xu  Bu - gong,   " Inve stigation   of   Pass ivi t y - b ase d   Control  of   D C/DC  Converte r".   Tra nsac ti ons of   China   El e ct ro - technical   Soc iet y   19(4):  66 - 69   (20 04)  (in  Ch ine se) .   [7]   Xue  Hua,  Jian g  Jian - guo,   "S t ud y   on   Adapt i ve  Pass ivi t y - b ase d  Contro l  Stra te gi es  of  Shunt   Acti v e  Fil te rs " .   Proce edi ngs of   t he  CS EE 27(25) :  114 - 118  (2007 )   (in  Ch ine se) .   [8]   Tz ann - Shin   L ee,  "L agr angian  Modeli ng   and  Pass ivi t y - b ase d   C ontrol  of  T hre e - phase   AC/ DC  Volta gesou rce  Convert ers ".   Ind ustria l   Elec t ro ni cs  51(4):  89 2 - 90 2  (2004).   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2089 - 4856   IJ RA    V ol.  7 ,   No.  3 ,   Se ptem ber   201 8   :   197   –   204   204   [9]   W ang  Jiu - he ,   " Pass ivi t y - b ase d   Control  The or y   and   i ts  Appl icati on , "   B ei j ing:  Publishing   Ho use  of   E le c tron ic s  Industr y   (2010) (in Chi n ese ).   [10]   Qiao  Shu - tong,   W u  Xiao - ji e ,   Ji ang  Jian - guo,   " Applic a ti on  of  Pass ivi t y - ba sed  Slidi ng  Mode  C o ntrol   in  DC/ D C   Convert ers".   Tr a nsac ti ons of   Chi na  E le c tro - t ec hn ic a l  Soci ety   18(4 ):  41 - 45  (20 03).   [11]   LI  HU A - W U  and  al   "A n  E L  Mo del   Based   Pass ivi t y   Contro l  of  F our  Phase  Inte r l ea ved   PF C"  Archi ves  of  E le c tric al   Engi ne eri ng  V .   62  pp .   613 - 628  ( 2013).   [12]   Bin.   HU AN G  " Co nver ti ss eur s  Conti nu – Conti n u  à  Rapport  de  Tra nsform at ion  El ev é  pour  Appl ic a ti ons  PA C"  Thè se   soutenue   le 14  m ai   2009 . 156  p ag es.   [13]   A.   M.   Shah in"Contri buti on   à   l’O pti m isat ion  d es  Struct ure s  d e  Co nver sion  DC - DC  Non  Isolés"  Th è se  soutenue  l e  0 8  jui llet   2011. 162   p age s.   [14]   R.   Saidi "Conve rti ss eur   Basse  T ension  (42V,   54 0V) Appli cation S ourc e  H y bride  Util isant une   PA C" T hèse   sout en ue  le   11   m ars  2015. 147  page s.     [15]   M.  Hina je,  D .   Ngu y en ,   S.   R ae l   and   B.   Dav at,  "M odel ing  of   th e  Proton   Ex change  Mem bra n e  Fuel  C el l   in   Ste a d y  Stat e ",   Pow er  E l ec tron ic s Spe ci a l ists Confe ren ce, P ESC 2008.   [16]   H.  Sira - Ramire z ,   R.   Silva - Ort igo za .   Control  Desi gn  Techni ques  i n  Pow er  El e ct ro nic s  Devi ce s.   20 06,   XV III,   424p ,   Hardc over .   Spri nger .   ISBN :  978 - 1 - 84628 - 458 - 8 .       BIOGR AP H I ES   OF  A UTH ORS       Moutabir  Ah me d   was  born  in   1 965  in  C asa bla n ca ,   Morocc o .   He   recei ved   th e  En gine er   degr e e   in  e le c trica l   E ngine er ing  fro m   High  Institute  of   T ec hni ca l   Educat ion   (ENSET)   of   Moham m edi a  i n  1989.   In   199 6,   h e  suc ce ss fu lly   p assed  the  ext ern al  aggr eg at ion   con te st.    He  obt ai ned   hi s  M aste r   in   Autom at ic,  Sign al  Proce ss ing   an d  Industri al  Co m puti ng  from   Facul t y   of  Sc ience s  and   T ec hn ic s,  Univ ersity   Hass an  First,  S et t at ,   Morocc o .   Since  1995,     he  jo ine d   the  t e chni c al  school  Alkhaoua rim y   o f  Casablanc a  wh ere   h e  teac h es  i n  class es  BTS   "Te chnici a n   Cer ti ficat e   Superior s"   in   Casablanc a,  Morocc o   and   pursues   his  do ct ora l  studie s     at   the  Univer si t y   H assan  f irst  Sett at.   His  m ain  rese arc h   in te r ests  and   exp erienc e   in cl ud e   ana l y sis,   design ,   and cont ro l  of   p ower  conv ert ers   and  ren ewa bl e e ner g y   app li c atio ns.           Elhas san e  Ab d el moun im   r ecei ved  h is  Ph .  D   in   appl i ed   Spect r al  an aly sis   from   Li m oges  Univer sit y   at   sc i enc e   and   techni ca l   Facult y ,   Fra nce   in  1994 .   I n   1996,   he   jo ine d,   as  Profess or,   appl i ed  ph y si cs  dep art m ent  of   sci enc e   and  technical   fa cul t y ,   Hass an  1st   Un ive rsit y ,   Se tt a t,   Morocc o.   His  c urre nt   rese arc h   i nte rests   include   digi tal   signal  pr oce ss ing  and   m ac hine  l ea rn ing.   He  is  cur r ent l y   coor dinator  of  a   Bac he lor  of  Sc ie nc e  in  elec tr ica l  eng ineeri ng  a nd  rese ar che r     in  “ AS TI”   S y st em  Anal y sis  an d  Inform at ion  T ec hnolog y   La bo rat or y   at   sci ence  and  technical   fac ul t y ,   Hass an 1s t  Univer sit y ,   S et t at ,   Morocc o .               Mohame d  A bou lfatah  was  born  in  C asa bla n c a  Morocc o   in   1967,   he   re ce iv ed  his  Ph .   D    in  Me asure s  and   Instrum ent a ti on   from   Bord ea ux   Univer sit y ,   Fran ce  in   1994.   Fro m   1993  to   1995   he  was  associa t ed  profe ss or  at  the   Te c hnologic al   Inst it ut e  of   Bordea ux  Univ e rsit y .   I n   1996,     he  jo ine d ,   as  per m ane nt  Profess or,   appl i ed  ph y si c s  depa rtmen t  of   scie nc e  and  te ch nic a l  f ac ul t y ,   Hass an  1st   Univ ersity ,   Se tt a t,  M oroc co.   He   is  cu r ren tly   h ea d   of   Applie d   Ph y si cs  dep art m ent  and   coor dinator  of  “ Autom at ic ,   Sig nal   Proce ss ing  and  Industrial  Com puti ng”  Ma ster.   His  m ai n   rese arc h   intere st s  and  expe r ie nc e  include  Instru m ent at ion ,   Sign al   Proce ss ing.  a s  a  rese ar che r   m ember  of  AS TI  La bor at or y   in   Hass an  1st Uni v ersity .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.