I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   10 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 2 0 ,   p p .   5 7 8 5 ~ 5 7 9 2   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 1 0 i 6 . pp 5 7 8 5 - 5 7 9 2          5785       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m/in d ex . p h p /I JE C E   Perf o r m a nce  co mpa riso n of dif fere nt  co nt ro l strategi es for   t h r e g u l a t i o n   o f  D C - D ne g a t i v e o u t p ut  s u pe r - l i ft   lu o - c o n v er te r         H a s s a n J a s s i m   M o t la k ,   Ah med S.  Ra hi   De p a rtme n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Un iv e rsity   o f   Ba b y lo n ,   C o ll e g e   o f   En g in e e rin g ,   Ira q       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   6 ,   2 0 2 0   R ev i s ed   Ma y   3 ,   2 0 2 0   A cc ep ted   Ma y   1 5 ,   2 0 2 0       In   las y e a rs,  DC - DC   c o n v e rter so lv e   th e   m o st  issu e s   in   th e   in d u strial   a p p li c a ti o n   in   t h e   a re a   o f   p o w e e lec tro n ics ,   e sp e c iall y   r e n e wa b le  e n e rg y ,   m il it a r y   a p p li c a ti o n a n d   a f f il iate d   e n g in e e rin g   d e v e lo p m e n ts.  T h e y   a r e   u se d   to   c o n v e rt  th e   DC i n p u t h a u n re g u late d   to   re g u late d   o u tp u p e rh a p s larg e o r   s m a ll e th a n   i n p u a c c o r d in g   t o   t h e   ty p e   o f   c o n v e rters .   T h is  p a p e p re se n ts   th re e   p rim a r y   c o n tro m e th o d   u se d   f o n e g a ti v e   o u tp u S u p e li f Lu o   DC - DC   c o n v e rter.  T h e se   m e th o d in c lu d e   a   v o lt a g e   m o d e   c o n tro ( V M C),   c u rre n t   m o d e   c o n tro l   (CM C),   a n d   S li d i n g   m o d e   c o n tr o (S M C).   T h e   g o a o f   th is  a rti c le i s to   stu d y   a n d   se lec ted   a n   a p p ro p riate   a n d   su p e ri o c o n tr o sc h e m e   f o n e g a ti v e   DC - DC  c o n v e rters .   T h e   sim u latio n   re su lt sh o w   th e   e ff e c t iv e n e ss   o S li d i n g   m o d e   c o n tro f o e n h a n c in g   th e   p e rf o r m a n c e   o f   th e   n e g a ti v e   DC - DC  c o n v e rter.  A lso ,   th is  m e th o d   c a n   k e e p   th e   o u tp u v o lt a g e   c o n sta n u n d e lo a d   c o n d i t i o n s .   S i m u l a t i o n   r e s u l t s   o b t a i n e d   b y   t h e   M A T L A B / S im u l i n k   e n v i r o n m e n t .   K ey w o r d s :   C u r r en m o d co n tr o l   DC - DC   co n v er ter   No n li n ea r   co n tr o ller   Sli d in g - m o d co n tr o l   Vo ltag m o d co n tr o l   Co p y rig h ©   2 0 2 0   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 :   Ah m ed   S.  R ah i,    Dep ar t m en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Un i v er s it y   o f   B ab y lo n ,     C o lleg o f   E n g in ee r i n g ,   B ab y l o n ,   I r aq   E m ail:  a h m ed . s w ad i7 9 @ g m ai l.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   No w ad a y s ,   th in cr ea s in g   d em an d   f o r   en er g y ,   th s ea r c h   f o r   n e w   a n d   ch ea p   en er g y   s o u r ce s   h a s   b ec o m t h b est  s o lu t io n .   Nat u r al  s o u r ce s   h a v b ec o m t h b est  in   g e n er atin g   elec tr icit y   b ec au s it  h a s   m a n y   ad v an ta g es  s u c h   as   lo w   p o llu ti o n ,   ch ea p   p r ice,   an d   ea s y   ac ce s s ,   it i s   av a ilab le  ev er y w h er e.   Her w tal k   ab o u t   th s o u r ce s   o f   t h s u n ,   w in d ,   s ea   w a v es   an d   o t h er   n at u r al  s o u r ce s   [ 1 ,   2 ] .   B u th e   s u n   is   t h m ai n   s o u r ce     an d   av ailab le  e v er y w h er e.   I n   th i s   ca s e,   t h g en er atio n   o f   elec tr icit y   f r o m   s o lar   p an el s   is   D C   v o lta g e.   Sin ce   s u n l ig h is   n o a v ailab l at  n ig h t.  T h er ef o r e,   t h n e ed   to   ch ar g e   th e   b atter ies  w i th   p o w er   b ec o m es   th b est  s o lu tio n .   Her l ies  t h n ee d   an d   d e m a n d   to   s w itc h   f r o m   D C - DC   co n v er s io n   to   ch a n g v o lta g o r   cu r r en [ 2 ] .   A s   w ell   as   o th er   d ev ices   w it h i n   t h e m   m a n y   s ta g es  t h at  r eq u ir e   co n v er s io n   to   v ar y i n g   v o ltag e s   s o   n ee d s   to   i m p r o v d c - d co n v e r s io n   [ 3 ] .   T h DC - D C   co n v er t er s   u s in g   m a n y   m et h o d s   to   co n tr o t h s w itch in g   in   o r d er   to   k ee p   th o u tp u ts   o f   th ese  cir c u it s   ar co n s ta n u n d er   lo ad   co n d itio n s .   W h er it  r eq u ir es  s tab ilit y   i n   v o ltag e,   L o w   r ip p le,   an d   h i g h   ef f icie n c y .   A s   w ell  as  r aisi n g   an d   lo w er i n g   th v o lta g ac co r d in g   to   th lo ad   co n d itio n s .   E f f ec ti v r o le  o f   th co n tr o d ep ar tm e n i n   t h at.   T h er m a n y   co n tr o cir cu its .   E ac h   o n h a s   ad v an ta g es,   d is ad v a n ta g es  a n d   s p ec ial  u s e.   I n   l iter atu r e,   m an y   r esear ch er s   h av e   p r o p o s ed   co n tr o m et h o d   f o r   DC - DC   co n v er ter s   i n   o r d er   to   k ee p   o u tp u v o ltag i s   s t ab le.   I n   [ 3 4 ]   p r esen ted   th r ee   m ain   m et h o d s   ar in cl u d in g   Vo lta g m o d co n tr o l,  C u r r en m o d co n tr o l   an d   Sli d in g   m o d co n tr o l.  I n   [ 5 ] ,   th d esi g n   o f   SM C   w it h   n e g ativ e   o u tp u s u p er - li f t   L u o   co n v er ter   ( NOS L C )   h a s   b ee n   p r esen ted .   T h p er f o r m a n ce   o f   S MC  i n   t h is   ar ticle  is   r o b u s tn e s s   i n   ter m s   o f   s u d d en   ch a n g i n   in p u v o lta g an d   o u tp u lo ad .   T h b r ain   e m o tio n al  lear n in g   w it h   i n d ir ec v o lta g e - m o d co n tr o f o r   b o o s co n v er ter   is   p r esen ted   i n   [ 6 ]   to   ac h iev co n s tan o u tp u v o ltag e.   T h th r ee - m et h o d   co n tr o w h ich   i n cl u d es  v o lta g m o d co n tr o l,  cu r r en t - m o d co n tr o a n d   SM C   w it h   b u c k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 2 0     5 7 8 5   -   5 7 9 2   5786   co n v er ter   h av e   b ee n   p r o p o s ed   b y   [ 7 ]   in   o r d er   to   co m p ar b et w ee n   t h e m   i n   ter m s   o f   r esp o n s a n d   o u tp u t   r ip p le.   I n   [ 8 ]   th d u al - lo o p   cu r r en co n tr o ller - b a s ed   an d   o p t i m ized   f o r   cu r r e n s tab lin g   o f   Z eta   co n v er ter   is   p r o p o s ed   an d   an al y ze d   in   co n tin u o u s   c u r r en m o d e.   A ls o ,   in   [ 9 - 1 2 ]   d esig n   a   u n if ied   ap p r o ac h   w h ic h   co n s i s t   P W b ased   s lid in g   v o lta g e   co n tr o ller s   to   s u itab le  w it h   all  ty p es  o f   D C - DC   co n v er ter s .   W h ile  in   [ 1 3   th o v er v ie w s   o f   v ir o u s   co n tr o s ch e m h a v b ee n   p r esen te d   in   th i s   p ap er   in   o r d er   t o   s elec th ap p o r tu in te   m et h o d   f o r   DC - D C   co n v er t er s .     I n   [ 1 4 ], th is   ar ticle  i n tr o d u ce s   co m p r eh en s i v r ev ie w   ab o u D C - DC   co n v er ter s   i n   t w o   t y p e s   is o l ated   an d   n o n is o lated   f o r   r en e w ab le  en er g y   ap p licatio n .   I ca n   b s ee n   th at    th s u p er   lo u   co n v er ter   a n d   u lter s u p er   li f co n v er ter   h a v h ig h   g ai n   r atio   t h u s   t h ese   co n v er ter s   ar v er y   b en f icia f o r   t h ap p licatio n   th at  n ee d   h ig h   s tep   u p   o u tp u v o ltag e.   I n   [ 51 ] ,   th n e w   d ata   d r iv en   f o r   d esi g h n   P I   co n tr o ller   h as  b ee n   d is c u s s e d   an d   an al y s is   i n   t h is   ar tic le  f o r   tr ac k in g   o f   a n g u lar   v elo cit y   tr aj ec to r y .     T h s ilid in g   m o d co n tr o is   p r esen ted   in   [ 51 ]   f o r   r eg u late d   th o u tp u v o ltag o f   b u c k   co n v er ter .   I n   [ 51 ] ,     th o p ti m izat io n   t u n i n g   o f   P I   p ar am eter s   u s in g   h y b r id   p ar tical  s w ar m   o p ti m izatio n   an d   g r av ita tio n al  s ea r c h   alg o r ith m   f o r   SM C   h a v b ee n   d is cu s s ed   an d   an al y s is .   T h b i d ir ec tio n al  DC - D C   co n v er ter   co n tr o m et h o d   h a s   b ee n   p r esen ted   in   [ 51 ] .   W h ile  in   [ 51 ] ,   th n o v el  co n tr o o f   b o o s co n v er ter   in   co n tin u o u s   co n d ictio n   m o d e   p lan is   p r ese n ted   a n d   an al y s i s .   T h r ev ie w s   o f   d esi g n ed   o f   d if f er e n d d co n v er t er s   f o r   b atter y   c h ar g o f   elec tr ical  v e h icle  ap p licatio n   h a v b ee n   d i s cu s s ed   a n d   an al y s i s   i n   [ 2 0 - 2 2 ] .   I n   t h is   p ap er   th co m p ar i s o n   b et w ee n   th r ee   m eth o d   co n tr o l   ( v o ltag m o d co n tr o l,  cu r r en t - m o d co n tr o an d   s lid i n g   m o d co n tr o l)   w it h   NOS L C   to   ch o o s b et ter   m et h o d   in   ter m s   o f   lo w   r i p p le,   f ast  r esp o n s to   s u d d en   ch a n g e   in   lo ad     an d   ef f icie n c y .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   2 . 1 .   Mat he m a t i cal   m ode l i ng o f  N O SL L C   I co n s is ts   o f   co n tr o s w itc h   ( MO SF E T ) ,   tw o   u n co n tr o l led   s w itc h   d io d es  ( D) ,   in d u ctan ce   ( L ) ,     t w o   ca p ac ito r s   ( C )   an d   lo ad   r esis ta n ce   as  s h o w n   i n   Fi g u r 1 .   T h is   co n v er ter   ca n   b p r o v id in g   h i g h   v o ltag e   g ain   i n   o p p o s ite  s ig n   o f   i n p u t   v o ltag e,   an d   th e   o u tp u v o ltag in cr ea s e   ar it h m e tic  p r o g r ess i o n   [ 2 3 ] .   T h o u tp u t   v o ltag eq u a tio n   ca n   ex p r ess   a s .             Fig u r 1 .   Neg ati v o u tp u s u p er - li f t L u o   co n v er ter   ( NOSL L C )       S w itc h   ON     v in = v L = v c                   ( 1 )     v in = v L                         ( 2 )     S w itc h   OFF     v o + v c v L = 0                   ( 3 )     v in = v c1                     ( 4 )     v L = v o + v in           ( 5 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       P erfo r ma n ce   co mp a r is o n   o f d i ffer en t c o n tr o l str a teg ies fo r     ( Ha s s a n   Ja s s im  Mo tla k )   5787   D v in + ( v o + v in ) ( 1 D ) = 0                               ( 6 )     v o = v in 1 D                                                                                                       ( 7 )     T h d esig n   o f   ca p ac ito r s   an d   i n d u cto r   ac co r d in g   to   th eq u a t io n s :      = ( 1 d )                    ( 8 )      = (  )                      ( 9 )      = ( )                       ( 1 0 )       2 . 2 .   Vo lt a g m o de  co ntr o ( VM C )   T h o u tp u v o ltag e   f ee d b ac k   is   co m p ar ed   w it h   t h r e f er en ce   ( eq u al  to   d esi g n   o u tp u v o ltag e)   t h e n   th co m p ar is o n   r es u lt   w il b a m p li f ied   b y   er r o r   a m p lif ier ,   t h p u l s e - w id th   m o d u lated   w a v ef o r m   is   g e n er ated   b y   co m p ar i n g   th er r o r   v o ltag w it h   s a w - to o th   r a m p   s i g n al  [ 3 ,   2 4 ]   T h co ef f icie n o f   th v o lta g m o d e   co n tr o l N OS L   co n v er ter   i n   Fi g u r 2   ca n   t h u s   b o b tain ed   as f o llo w   [ 2 5 ,   2 6 ] .           Fig u r 2 Vo ltag m o d co n tr o l ( VM C )       2 . 3 .   I nd irec t   v o lt a g m o de  co ntr o l ( I VM C)   I n d ir ec v o ltag m o d co n tr o is   th s ec o n d   m et h o d   th at   co m f r o m   co m b i n atio n   t h e   VM C   in     Fig u r 2   a n d   cu r r en t   m o d co n tr o l ( C M C )   i n   Fi g u r 3 ,   th e   I VM C   i s   s h o w n   i n   F ig u r 4 .   T h at  u s e s   t h i n d u cto r   cu r r en as  f ee d b ac k   f o r   b o th   cir cu its   [ 6 ] .   I n itiall y ,   t h p r in cip le  o f   C MC  is   t h in d u cto r   cu r r en w ill  e n ter     th co m p ar ato r   cir cu i t,  an d   h er it  w ill  b co m p ar ed   to   t h r ef er en ce   c u r r en ( I ref . ) .   Af t er   th co m p ar is o n ,     th r es u lt   is   d i f f er en ce   v al u e,   w h ic h   i s   t h e   s i g n al  t h at  r e p r esen ts   th e   er r o r   r ate.   Sig n al   w ill  p a s s   th r o u g h     th co n tr o ller   ( P I )   to   a m p lify i n g   t h s ig n al  a n d   i n cr ea s i n g   t h r esp o n s s p ee d .   T h o u tp u o f   th e   co n tr o ller   ( P I )   is   v o ltag b ec au s it  is   an   in te g r al  r esu lt  a n d   th e n   t h s i g n al  e n ter s   i n to   li m iter   cir cu it.  T o   en s u r e     th s ig n al  l i m its .   Af ter   t h at,   t h s ig n al  e n ter s   th e   cir cu it   o f   ( P W M) .   In   th e n d ,   th e   o u tp u t   is   s i g n al   o f   co n tr o l   r ep r esen ted   b y   d u t y   c y cle  a n d   f r eq u e n c y   o f   t h s w itc h   co n tr o s ig n al  t h at  is   d o m in ated   at   an y   S u d d en   ch a n g e   in   lo ad ,   th e n   it  en ter s   t h s w it ch ,   th r es u lt  i s   a n   in cr ea s o r   d ec r ea s in   th o u tp u t   v o ltag to   m ain tain   o u tp u t   is   s tab le  [ 3 ,   2 7 ,   6 ] .   T h d if f er e n ce   i n   cir c u it   Fi g u r 4   is   th e   r ef er e n ce   c u r r en ( I r ef ) .   W h er it   w a s   n o f i x ed   n u m b er   as   b ef o r e,   b u r ath er   it  co m es  f r o m   m o r ac cu r ate  p r o ce s s   r ep r esen ted   b y   en ter i n g   t h e   o u tp u v o lta g o n   th s u b tr ac tio n   p r o ce s s   w it h   a   r ef er en ce   v o ltag e   an d   t h r es u lt  i s   a n   er r o r   v alu t h at  p a s s e s   th r o u g h   t h P I   to   g et  th s i g n al  a m p li f icatio n   an d   co n v er ted   to   cu r r en a n d   th en   to   li m iter   to   r ep lace   th cu r r en r ef er e n ce   ( I r ef )   in   Fi g u r 3 .   T h is   m et h o d   is   m o r ef f icien an d   ef f e ctiv b ec au s o f   it s   co m b i n a tio n   o f   ad v a n ta g es   ( VM C )   an d   ( C MC)   [ 4 ,   6 ,   2 4 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 2 0     5 7 8 5   -   5 7 9 2   5788         Fig u r 3 C u r r en m o d co n tr o ( C MC)     Fig u r 4 I n d ir ec t v o ltag m o d co n tr o l ( I VM C )       2 . 4 .   Sli di ng   m o de  co ntr o l ( SM C)   S l i d in g   m o d c o n t r o l   ( S MC )   i s   th e   t h i r d   ty p o f   c o n t r o c i r cu it   DC - DC   c o n v e r te r .   W h i ch   i s   c o n t r o ll e d   b y   v o lt ag e   a n d   cu r r en t .   I n   t h e   b e g in n in g ,   t h e   o u t p u t   v o l t ag e   s i g n al   a n d   th e   in p u t   v o l t ag e   s i g n al   e n t e r   o n   t h e   s u b t r a ct i o n   c i r cu it   a   r esu l t   w il l   b a n   e r r o r   v alu e   an d   th en   m ag n if ie d   b y   ( β )   [ 3 ,   5 ] .   A ls o ,   t h o u t p u v o l t ag s ig n a l   ag a in   m ag n if i e d   b y   ( β )   a n d   th en   en t e r s   in t o   th e   s u b t r a ct i o n   ci r cu i t   w i th   a   r ef e r en c e   v o l t ag e   ( d e s i g n   v a lu e)   t h at   p r o d u c e s   th e   e r r o r ,   w h ic h   i s   a n   e r r o r   r a t e   t h a t   is   e n l a r g ed   b y   c o n s t an t   ( K P) .   A n   i n d u c to r   c u r r e n t   s ig n a l   is   a l s o   e n l a r g e d   b y   c o n s t an t   ( K P 2 ) .   H e r e   a l l   t h r e e   o u t p u ts   e n ter   t h e   a d d i t i o n   p r o c e s s .   T h e   r es u l t   o f   th e   a d d i t i o n   p r o c e s s   i s   s u b t r a c ti o n   w it h   th e   e r r o r   v al u e   m u l t i p l i e d   b y   ( β )   t e r m in al   s o   a   f in a l   e r r o r   s ig n a l   t h a t   p r o d u ce s .   T h e n   t h e   o u t p u t   en te r s   in t o   l im it e r   ci r c u i t   t o   en s u r i ts   c o m p a r i s o n   p e r f e c tly ,   f in a lly ,   th e   s ig n a l   p ass e s   th r o u g h   a   A N D   g a t e   th a t   p r o c e s s   it   w i t h   a   s q u a r e   w av e   f o r   th e   p u r p o s e   o f   o b t a in i n g   a   w av e   w h o s e   f r e q u en cy   th at   c o n t r o ls   o n   a   s w it ch   t o   c o n t r o th e   s w it ch in g   o f   th e   c o n v e r te r .   T h e r ef o r e ,   th is   c o n t r o l   m eth o d   i s   f a s t   t o   r es p o n d   t o   t h ch a n g es   th at   o c cu r   in   th e   in p u t   v o l ta g e ,   th e   o u t p u t   v o l t a g e   an d   th e   cu r r en t   o f   th e   i n d u c t o r   an d   m o r e f f i ci en t ,   l e s s   r i p p l e   a n d   m o r e   a c c u r a t e   c o n t r o l   in   c o m p a r i s o n   w ith   th e   p r ev i o u s   m e t h o d s   a c c o r d in g   t o   t h e   s im u la t i o n   r e s u l ts   [ 9 ,   2 5 ,   2 8 ] .   I t   i s   c o n s i d e r e d   t h e   b e s t ,   m o s t   ef f e c ti v e   an d   p r a c t i c al   m e th o d   b e c au s e   in   t h e   F ig u r e   5 ,   th e   c o n t r o l   s ch em a t i c   h as   th r e e   s u b t r a c t i o n s   an d   o n e   a d d i ti o n ,   s o :   a)   T h r esu lt o f   th ad d itio n   i s   to o   b ig   an d   th r esu lt is   n o t r ea l   er r o r .           Fig u r 5 Sli d in g   m o d co n tr o w it h   ( NOS L C )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       P erfo r ma n ce   co mp a r is o n   o f d i ffer en t c o n tr o l str a teg ies fo r     ( Ha s s a n   Ja s s im  Mo tla k )   5789   b)   T h r ea s o n   f o r   m a k i n g   s ec o n d   s u b tr ac tio n   s tag a f ter   th s u m m atio n   i s   p r o d u ct  w it h   o n p ar ty   an d   n o t   th o t h er .   I i s   v o lta g w i th   v o ltag e.   I i s   a ls o   t h b es a m o n g   o th er   p ar ties   b ec au s it  i n c lu d es  th e   o u tp u t   o f   th i n p u a n d   o u tp u v o lt ag e,   an d   th i s   i s   n o f o u n d   i n   o th er   p ar ties .   T h d etails  o f   d esig n   an d   m at h e m a tical  m o d el  o f   t h i s   te ch n iq u is   p r ese n ted   in   [ 9 ] .   So ,   th s u m m ar ize  eq u atio n s   ca n   b w r itten   a s     =                                                                                                                                      ( 11)     =   (  )                                                                                                                                                                               ( 1 2 )     1 2 = ( 10 )    3 2 = ( 25 2 2 )         = 5             ( 1 3 )     = [ ln 100 ] 2 2 + [ ln 100 ] 2                                                                                       ( 14)     1 =   ( ( 1 2 ) ( 1 ) )                                                       ( 1 5 )     2 =    ( 3 2 )                                                                                                     ( 1 6 )       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h r ee   m et h o d s   o f   co n tr o ar ap p lied   to   n eg ativ s u p e r   lif co n v er ter   in   o r d er   to   co m p ar ati v b et w ee n   th e m   i n   ter m s   o f   tr ac k in g   r esp o n s an d   r eg u la ted   o u tp u v o ltag u n d er   ch an g ea b le  co n d itio n   ( v ar iab le  r ef er en ce   v o lta g a n d   v ar iab le  lo ad   r esi s tan ce ) .   T h test   p ar a m eter s   o f   n e g ativ co n v er ter   ar d esig n in g   ac co r d in g   to   eq u ati o n s   (8 - 1 0 ) .   So ,   th ese  p ar a m et er s   ar s ch ed u l in g   i n   T ab le  1 .   T h m a th e m atica l   m o d el   an d   d es ig n   o f   N OS L C   ar ca lcu lated   i n   s ec tio n   2 .   A s   w ell  a s ,   t h d y n a m ic  p er f o r m an ce   i s   p er f o r m ed   an d   ev al u ated   in   M A T L A B /Si m u lin k .         T ab le  1 .   Sp ec if icatio n   p ar a m et er s   o f   n o s lc  a n d   co n tr o l   No .   P a ra m e ter   S y m b o l   V a lu e   1   I n p u t   V o l t a g e   V i n   12V   2   O u t p u t   V o l t a g e   Vo   - 36V   3   I n d u c t o r   L   1 0 0 µ H   4   C a p a c i t o r   C1   3 0 µ F   5   O u t p u t   C a p a c i t o r   Co   4 7 0   µ F   6   L o a d   r e si st a n c e   R   50Ω   7   D u t y   c y c l e   D   0 . 6 6   8   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y   fs   2 0 k H   9   C o e f f i c i e n t   o f   sl i d i n g   mo d e   K p 1 ,   K p 2   0 . 1 ;   1 . 2   10   f e e d b a c k   d i v i d e r   r a t i o   β   1 / 6       Fig u r 6   s h o w s   t h tr ac k i n g   r ef er en ce   o f   o u tp u v o lta g e   f o r   VM C ,   I VM C   an d   SM C   m eth o d s .   T h r ef er en ce   v al u i s   ch a n g ed   d u r in g   p er io d   1 . 5   s ec   an d   n o te  th at   th tar g et  v al u is   i n v e s ti g ated   at  v er y   s m al s ettli n g   ti m e.   I h as  b e en   s ee n   th at  t h r es u lt  o f   S MC  m e th o d   h a s   f a s r es p o n s an d   tr ac k in g   w it h   d esire d   v o ltag e,   b u t,  t h VM C   h a s   r ip p le  w it h   lo w   v al u o f   lo ad   r esis tan ce   ( R =3 5   o h m )   as  co m p ar w it h   I VM C   an d   SM C .   Fig u r 7   s h o w s   th r esp o n s o f   th r ee   m et h o d s   f o r   v ar io u s   lo ad   r esi s tan ce   ( 3 5 ,   5 0 ,   an d   1 0 0   o h m   r esp ec ti v el y ) .   I t n o te s   th at  t h SM C   h a s   b etter   b eh a v io r   p er f o r m an ce   f r o m   VM C   an d   I VM C   i n   ter m s   o f   lo w er   r ip p le  an d   f ast - tr ac k in g   w it h   d esire d   v o ltag e.   Fi n all y ,   F ig u r 8   s h o w s   th e   co m p ar is o n   o f   tr ac k i n g   r ef er en ce   w it h   tar g et  v al u b et w ee n   t h r ee   co n tr o m et h o d   in   o r d er   to   d is tin g u is h   th p r io r it y   m e th o d   in   ter m s   o f   ac h ie v i n g   t h v al u o f   t h t ar g et  an d   s ettl in g   ti m e.   I h as  b ee n   s ee n   t h at  t h SM C   is   i m p le m en ted   co r r ec tl y   o p er atio n   in   an y   c h a n g in g   o r   w o r k i n g   co n d itio n s   f o r   NOS L C .   I n   o r d er   to   f in d   th s u p er io r it y   o f   p r o p o s ed   co n tr o m et h o d s   esp ec iall y   SM C ,   th SM C   is   co m p ar ed   w it h   [ 5 ]   an d   [ 25 ]   in   ter m s   o f   r esp o n s f o r   ch an g i n g   r e f er en ce   v o lta g an d   lo ad ,   r ip p le,   tr ac k in g ,   r is ti m e,   s ettli n g   ti m an d   o v er s h o o t.    I t   n o tes t h at  th SMC   h a s   b etter   p er f o r m an ce   a s   co m p ar ed   w it h   ab o v r ef er e n ce s   in   ter m s   o f   lo w   r ip p le,   f ast tr a ck in g   w it h   r ef er e n ce   an d   lo w   o v er s h o o t a s   s h o w n   i n   T ab le  2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 2 0     5 7 8 5   -   5 7 9 2   5790       ( a)     ( b )       ( c)     Fig u r 6 R ef er en ce   tr ac k i n g   o f   NOS L C   w it h   ( a)   VM C ,   ( b )   I VM C ,   an d   ( c)   SMC           ( a)     ( b )       ( c)     Fig u r 7 R esp o n s o f   N OS L C   f o r   v ar y in g   lo ad   r esis ta n ce   w it h   ( a)   SMC ,   ( b )   I VM C ,   an d   ( c)   SMC   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       P erfo r ma n ce   co mp a r is o n   o f d i ffer en t c o n tr o l str a teg ies fo r     ( Ha s s a n   Ja s s im  Mo tla k )   5791       Fig u r 8 C o m p ar is o n   o f   r e f er en ce   tr ac k i n g   o f   NOS L C   w it h   th r ee   m et h o d s       T ab le  2 .   C o m p ar th s i m u lati o n   r esu lt s   w it h   o th er   r ef er e n ce s   N o .   P e r f o r man c e   I n d e x   S i mu l a t i o n   R e su l t s   R e f e r e n c e   [ 5 ]   R e f e r e n c e   [ 2 5 ]   1   S p e e d   R e sp o n se   H i g h   R e sp o n se   f o r   C h a n g i n g   L o a d   L o w   R e sp o n se   f o r   C h a n g i n g   L o a d   H i g h   R e sp o n se   f o r   C h a n g i n g   L o a d   2   S e t t l i n g   T i me   V e r y   S mal l   S e t t l i n g   T i me   S mal l   S e t t l i n g   T i me   V e r y   S mal l   S e t t l i n g   T i me   3   R i se   T i me   V e r y   S mal l   S mal l   V e r y   S mal l   4   O v e r sh o o t   L o w   ( 1 . 5 V   f o r   S M C )   H i g h   ( 3 . 5   V )   H i g h   ( 3 V )   6   R i p p l e   L o w   H i g h   H i g h   7   T r a c k i n g   F a st   V e r y   L e ss  T h a n   L e ss  T h a n       4.   CO NCLU SI O N     T h r ee   co n tr o m eth o d s   ar ap p lied   in   th is   p ap er   to   ac h iev h ig h   r esp o n s a n d   lo w   r ip p le  f o r   o u tp u t   n eg at iv s u p er   li f t   L u o   co n v er ter .   A ll  o f   t h ese  m et h o d s   w er i m p le m en ted   o n   n e g ativ co n v er ter   v ia     th M A T L A B   p r o g r a m .   T h s i m u latio n   r es u lts   s h o w   t h S MC   m e th o d   h as   b ett er   p er f o r m an ce   a n     f ast - tr ac k in g   o f   r ef er e n ce   v al u as  w ell  a s   its   r o b u s tn e s s   a g a in s d i s t u r b an ce s .   I ca n   ac h ie v p er f ec co n tr o l   ef f ec t b ec au s o f   t h d ep en d e n ce   o f   t h th r ee   i n p u f ee d b ac k   co ef f icie n ts .       RE F E R E NC E S   [1 ]   F .   M .   S h a h ir,   E.   Ba b a e i,   A n d   M .   F a rsa d i,   " V o lt a g e - L i f Tec h n iq u e   Ba se d   N o n is o late d   B o o st  D c - Dc   Co n v e rter:  A n a l y si s a n d   De sig n , "   In   IEE E   T r a n sa c ti o n on   Po we r E lec tro n ics v o l.   3 3 ,   n o .   7 ,   p p .   5 9 1 7 - 5 9 2 6 ,   Ju l .   2 0 1 8 .   [2 ]   B.   Ax e lro d ,   Y.  Be rk o v ich   a n d   A .   Io in o v ici,   " S w it c h e d - Ca p a c it o r/S w it c h e d - In d u c to S tru c tu r e f o G e tt in g   T ra n s f o r m e rles H y b rid   Dc - Dc   P w m   Co n v e rters , "   In   IEE E   T ra n sa c ti o n on   Circ u i ts  a n d   S y ste ms   I:  Reg u l a r   Pa p e rs ,   v o l.   5 5 ,   n o .   2 ,   p p .   6 8 7 - 6 9 6 ,   M a r .   2 0 0 8 .   [3 ]   F .   W a n g ,   J.  X u   a n d   B.   W a n g ,   " Co m p a riso n   S tu d y   o S w it c h in g   Dc - D c   Co n v e rter  Co n tro T e c h n i q u e s,"   2 0 0 6   In ter n a t io n a C o n fer e n c e   on   C o mm u n ica t io n s,  Circ u it s,   An d   S y ste ms Gu il in pp .   2 7 1 3 - 2 7 1 7 ,   2 0 0 6 .   [4 ]   K.  W a n ,   J.  L i a o ,   A n d   M .   F e rd o w si,  " Co n tro M e t h o d in   DC - DC  P o w e Co n v e rsio n   -   A   Co m p a ra ti v e   S tu d y , "   2 0 0 7   IEE P o we r E lec tro n ics   S p e c ia li sts Co n fer e n c e ,   Orla n d o ,   F l ,   p p .   9 2 1 - 9 2 6 ,   2 0 0 7 .   [5 ]   K.  Ra m a sh   Ku m a a n d   S .   Je e v a n a n th a n ,   " De sig n   o f   S li d in g   M o d e   Co n tr o f o Ne g a ti v e   Ou tp u El e m e n tar y   S u p e r   L i f L u o   Co n v e rter  Op e ra ted   in   Co n ti n u o u C o n d u c ti o n   M o d e , "   2 0 1 0   In ter n a ti o n a C o n fer e n c e   on   Co mm u n ica ti o n   Co n tro a n d   Co mp u ti n g   T e c h n o lo g ies ,   Ra m a n a th a p u ra m , p p .   1 3 8 - 1 4 8 ,   2 0 1 0 .   [6 ]   S .   Kh o r a sh a d iza d e h   a n d   M .   M a h d ian ,   " Vo lt a g e   T ra c k in g   Co n tro o f   Dc - Dc   Bo o st  Co n v e rter  Us in g   Bra in   Em o ti o n a L e a rn in g , "   2 0 1 6   4 th   I n ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   Co n tro l,   In stru me n ta ti o n ,   a n d   Au t o ma ti o n   ( Ic c ia ),   Qa z v in ,   p p .   2 6 8 - 2 7 2 ,   2 0 1 6 .   [7 ]   Him a n sh u   a n d   R.   Kh a n n a ,   " V a rio u Co n tro M e t h o d f o Dc - D c   Bu c k   Co n v e rter,"   2 0 1 2   IEE Fi f th   Po we In d i a   Co n fer e n c e ,   M u rth a l,   p p .   1 - 4 ,   2 0 1 2 .   [8 ]   G o u d a rz ian ,   A . ,   Kh o sra v i,   A .   a n d   A b ja d i,   N.R. ,   In p u t - Ou t p u C u rre n Re g u latio n   o f   Zeta   Co n v e rter  Us in g   a n   Op ti m ize d   Du a l‑L o o p   Cu rre n Co n tro ll e r , ”  El e c trica E n g i n e e rin g ,   v o l.   1 0 2 ,   n o .   1 ,   p p .   1 13 ,   2 0 1 9 .   [9 ]   S iew - Ch o n g   T a n ,   Y.  M .   L a a n d   C.   K.  T se ,   " A   Un if ied   A p p ro a c h   to   th e   De sig n   o f   P wm - Ba s e d   S li d in g - M o d e   V o l tag e   Co n tro ll e rs  f o Ba sic   Dc - Dc   Co n v e rters   in   Co n ti n u o u Co n d u c ti o n   M o d e , "   In   IEE T ra n sa c ti o n on   Circ u it s a n d   S y ste ms   I:  Reg u l a r P a p e rs v o l.   5 3 ,   n o .   8 ,   p p .   1 8 1 6 - 1 8 2 7 ,   A u g .   2 0 0 6 .   [1 0 ]   K.  R.   K u m a a n d   S .   Je e v a n a n th a n ,   " M o d e ll i n g   a n d   Im p le m e n tatio n   o f   F ix e d   S w it c h in g   F re q u e n c y   S li d in g   M o d e   Co n tr o ll e f o Ne g a ti v e   Ou tp u t   El e m e n tar y   S u p e L if L u o - Co n v e rter,"   In   IET   Po we El e c tro n ic s v o l.   5 ,   n o .   8 ,     p p .   1 5 9 3 - 1 6 0 4 ,   S e p .   2 0 1 2 .   [1 1 ]   El   A ro u d i,   A . ,   M a rtí n e z - T re v o ,   B. A . ,   V i d a l - Id iarte ,   E . ,   Ci d - P a sto r ,   A . ,   " F ix e d   S w it c h in g   F re q u e n c y   Dig it a l   S li d i n g - M o d e   Co n tr o o f   DC - DC  P o w e S u p p li e L o a d e d   b y   Co n st a n P o w e L o a d w it h   In ru sh   C u r re n L i m it a ti o n   Ca p a b il it y ,"   En e rg ies ,   v o l.   12 p p .   1 - 2 7 ,   2 0 1 9 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   6 Dec em b er   2 0 2 0     5 7 8 5   -   5 7 9 2   5792   [1 2 ]   L .   S h e n ,   D.  D.  L u   a n d   C.   L i,   " A d a p ti v e   S li d in g   M o d e   Co n tro M e th o d   f o Dc - Dc   Co n v e rters , "   In   IET   Po we El e c tro n ics v o l.   8 ,   n o .   9 ,   p p .   1 7 2 3 - 1 7 3 2 ,   2 0 1 5 .   [1 3 ]   N.  Ba jo ria,  P .   S a h u ,   R.   K.  Ne m a   a n d   S .   Ne m a ,   " O v e r v ie w   o f   d iff e r e n c o n tro sc h e m e u se d   f o c o n tro l li n g   o   DC - DC  c o n v e rters , "   2 0 1 6   I n ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   El e c trica l   Po we a n d   E n e rg y   S y ste ms   ( IC EP ES ) ,   B h o p a l,   p p .   7 5 - 82 ,   2 0 1 6 .   [1 4 ]   Ra g h a v e n d ra ,   K.V . G . ,   e a l. ,   " A   Co m p re h e n si v e   Re v ie w   o f   DC DC  Co n v e rter  T o p o lo g ies   a n d   M o d u lati o n   S trate g ies   w it h   Re c e n A d v a n c e in   S o lar  P h o t o v o lt a ic S y ste m s, "   El e c tro n ics v o l.   9 ,   n o .   1 ,   p p .   1 - 4 1 ,   2 0 2 0 .   [1 5 ]   M .   A .   A h m a d   a n d   R.   M .   T .   R.   Is m a il ,   " A   d a ta - d riv e n   si g m o id - b a se d   P c o n tro ll e f o b u c k - c o n v e rter  p o w e re d   DC   m o to r, "   2 0 1 7   IE EE   S y mp o siu o n   Co mp u ter   Ap p l ica ti o n &   In d u s tria El e c tro n ics   ( IS CAIE ) ,   L a n g k a w i,   M a la y sia ,   p p .   8 1 - 86 ,   2 0 1 7 .   [1 6 ]   M u sta f a   A .   F a d e A l - Qa isi,   M o h a n a d   A .   S h e h a b ,   Am m a A l - Giz i,   M o h a m m e d   A l - S a a d i ,   " Hig h   p e rf o rm a n c e   DC/DC  b u c k   c o n v e r te u sin g   slid in g   m o d e   c o n tro l ler,"   In ter n a t io n a J o u r n a o Po we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste m ( IJ PE DS ) ,   v o l.   1 0 ,   n o .   4 ,   p p .   1 8 0 6 - 1 8 1 4 ,   De c .   2 0 1 9 .   [1 7 ]   M .   T h iru m e n a n d   D.  T h a n g a v e lu sa m y ,   " De sig n   a n d   a n a ly sis  o f   h y b rid   P S O G S A   tu n e d   P a n d   S M c o n tr o ll e f o DC DC Cu k   c o n v e rter,"   in   IE T   C irc u it s,  De v ice &   S y st e ms ,   v o l.   1 3 ,   n o .   3 ,   p p .   3 7 4 - 3 8 4 ,   2 0 1 9 .   [1 8 ]   M o u ta b ir  A h m e d ,   A b d e lm o u n im  El h a ss a n e ,   A b o u lf a tah   M o h a m e d ,   " M o d e ll in g   a n d   P a ss iv it y - b a se d   Co n tro o f     a   No n   Iso late d   DC - DC  Co n v e rter  in   a   F u e Ce ll   S y ste m , "   In ter n a ti o n a J o u rn a o El e c trica l   a n d   Co m p u ter   En g i n e e rin g   ( IJ ECE ) v o l.   8 ,   n o .   5 ,   p p .   3 4 3 6 - 3 4 4 3 ,   Oc t.   2 0 1 8 .   [1 9 ]   Ek o   S e ti a wa n   a n d   Ic h ij o   Ho d a k a ,   " A   No v e No n li n e a Co n tr o o f   Bo o st  Co n v e rter  u sin g   CCM   P h a se   P lan e ,"   In ter n a t io n a J o u rn a o E lec trica a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g   ( IJ ECE ) v o l.   8 ,   n o .   6 ,   p p .   4 2 8 2 4 2 8 9 ,   De c .   2 0 1 8 .   [2 0 ]   Ch a k ra b o rty ,   S . ,   e t   a l. ,   " DC - DC  Co n v e rter  T o p o lo g ies   f o El e c tri c   V e h icle s,  P l u g - in   Hy b rid   El e c tri c   V e h icle a n d   F a st  Ch a rg in g   S tatio n s: S ta te  o f   th e   A rt  a n d   F u tu re   T re n d s, "   En e rg ies ,   v o l.   12 ,   n o .   8 ,   p p .   1 - 4 3 ,   2 0 1 9 .   [2 1 ]   Ko rth   P e re ira  F e rra z ,   P .   a n d   Ko wa l,   J. ,   " Co m p a ra ti v e   S tu d y   o n   t h e   In f lu e n c e   o DC/DC - Co n v e rte In d u c e d   Hig h   F re q u e n c y   Cu rre n Rip p le  o n   L it h iu m - Io n   Ba tt e ries , "   S u sta in a b il i ty ,   v o l.   1 1 ,   n o .   2 1 ,   p p .   1 - 1 7 ,   2 0 1 9 .   [2 2 ]   L e e ,   I. - O. ,   a n d   L e e ,   J. - Y. ,   " A   Hig h - P o w e DC - DC  Co n v e rter  T o p o lo g y   f o Ba tt e r y   Ch a rg in g   A p p li c a ti o n s,"   En e rg ies ,   v o l.   10 ,   n o .   7 ,   p p .   1 - 17 ,   2 0 1 7 .   [2 3 ]   F a n g   L in   L u o   a n d   Ho n g   Ye ,   " Ne g a ti v e   Ou tp u S u p e r - L if Co n v e rters , "   In   IEE T ra n s a c t io n on   Po we El e c tro n ics v o l.   1 8 ,   n o .   5 ,   p p .   1 1 1 3 - 1 1 2 1 ,   S e p .   2 0 0 3 .   [2 4 ]   X .   Jia ,   C.   Hu ,   S .   Du ,   M .   Ch e n ,   P .   L in   a n d   D.  Xu ,   " Dc - L in k   V o lt a g e   Co n tro S trate g y   o f   a   Bi - Dire c ti o n a DC/DC  Co n v e rter  f o El e c tri c   V e h icle s,"   2 0 1 5   IEE E n e rg y   Co n v e rs io n   Co n g re ss   a n d   Exp o siti o n   ( ECCE ) ,   M o n trea l,   Qc p p .   9 2 - 99 ,   2 0 1 5 .   [2 5 ]   K.  S h a rm a   a n d   D.  K.  P a lw a li a ,   " De sig n   o f   Dig it a P ID  Co n tr o ll e f o V o lt a g e   M o d e   Co n t ro o f   Dc - Dc   Co n v e rters , "   2 0 1 7   I n te rn a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   M icr o e lec tro n ic  De v ice s,  Ci rc u it s,  a n d   S y ste ms   ( ICM DCS ) ,   V e ll o re ,   In d ia,     p p .   1 - 6 ,   2 0 1 7 .   [2 6 ]   T .   A .   S m it h ,   S .   Dim it rij e v   a n d   H.  B.   Ha rriso n ,   " Co n tro ll in g   A   Dc - Dc   Co n v e rter  b y   Us in g   th e   P o w e M o sf e a s     A   V o lt a g e   Co n tro ll e d   Re sisto r, "   In   IEE T ra n sa c ti o n on   Circ u it a n d   S y ste ms   I:  Fu n d a me n t a T h e o ry   a n d   Ap p li c a ti o n s v o l .   4 7 ,   n o .   3 ,   p p .   3 5 7 - 3 6 2 ,   M a r .   2 0 0 0 .   [2 7 ]   J.  B.   Ro b i n   a n d   V .   C h a m u n d e e sw a ri,   " M o d e li n g ,   A n a l y sis,  a n d   Co n tr o o f   In o slc   (Im p ro v e d   Ne g a ti v e   Ou tp u t   S u p e r - L if L u o   Co n v e rter)  Us in g   P Co n tr o ll e r, "   2 0 1 6   S e c o n d   I n ter n a ti o n a Co n fer e n c e   on   S c ien c e   T e c h n o lo g y   En g i n e e rin g   a n d   M a n a g e me n ( ICONS T EM ) ,   Ch e n n a i,   I n d ia,   p p .   4 7 5 - 4 8 0 ,   2 0 1 6 .   [2 8 ]   M a ll ick ,   P . K. ,   Ba las ,   V . E. ,   B h o i ,   A . K.,   Zo b a a ,   A . F .,  " Co g n it iv e   I n f o rm a ti c a n d   S o f Co m p u ti n g ,"   Pro c e e d in g   o CIS 2 0 1 7 ,   S p ri n g e r Na tu re   S i n g a p o re   P te L t d . ,   2 0 2 0 .   h t tp s:// d o i. o rg /1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 9 8 1 - 15 - 1 4 5 1 - 7.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.