I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o wer   E ng i neer ing   ( I J AP E )   Vo l.  1 5 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 ,   p p .   464 ~ 4 7 9   I SS N:  2252 - 8 7 9 2 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijap e . v 1 5 . i 2 . pp 464 - 479           464     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : // ija p e. ia esco r e. co m/   Super - twisti ng  sliding  mo de contro l f o r enhanc ed p e rforma nce  o g rid - co nnec ted  P V sy ste ms  wi th  H - b r idg e mul tilev el inverte r       CH .   Venk a t a   Am a rna dh 1 , T .   Vij a y   M un i 1 , T .   An ura dh a   Dev i 2 Ra k esh   T ee rda la 3 , M .   K ira n K um a r 1 ,   K a m bh a m pa t i V enk a t a   G o v a rdha n Ra o 3   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   K o n e r u   L a k sh m a i a h   E d u c a t i o n   F o u n d a t i o n ,   V a d d e sw a r a m ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   V a r d h a ma n   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   H y d e r a b a d ,   I n d i a   3 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   S t .   M a r t i n s   En g i n e e r i n g   C o l l e g e ,   S e c u n d e r a b a d ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   1 8 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Dec   9 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   J an   9 ,   2 0 2 6       Th is  p a p e p re se n ts  a n   e n h a n c e d   c o n tr o stra teg y   f o a   g rid - c o n n e c ted   p h o to v o lt a ic   (P V)  s y ste m   e m p lo y in g   a   n o v e l   H - b ri d g e   m u lt il e v e in v e rter   (M LI) .   T h e   k e y   c o n tri b u ti o n   o t h is  wo rk   li e in   re p lac in g   th e   c o n v e n t io n a p ro p o rti o n a l - i n teg ra l   (P I)   c o n tr o ll e wit h   a   su p e r - twisti n g   slid in g   m o d e   c o n tro ll e r   (S TS M C)  fo DC - li n k   v o lt a g e   re g u latio n .   Un li k e   e a rli e a p p r o a c h e th a su ffe fr o m   slo w   re sp o n se ,   ste a d y - sta te  e rro rs,  a n d   li m it e d   r o b u st n e ss   u n d e v a ry i n g   so lar  a n d   tem p e ra tu re   c o n d it i o n s,  t h e   p r o p o se d   S TS M e n su re s   fa ste tran sie n re sp o n se ,   fin it e - t ime   c o n v e r g e n c e ,   a n d   str o n g   d i stu rb a n c e   re jec ti o n   wit h o u t   th e   c h a tt e rin g   p r o b lem   o c las sic a slid i n g   m o d e   c o n tr o ll e rs.  An o th e d isti n c ti v e   a sp e c o t h i stu d y   is  th e   in teg ra t io n   o f   S T S M with   d irec m o d e p re d icti v e   c o n tr o ( DMP C)  fo g ri d   c u rre n re g u latio n ,   e n a b li n g   a c c u ra te  re fe r e n c e   c u rre n g e n e ra ti o n   a n d   imp r o v e d   sy n c h ro n iza ti o n .   Th e   n o v e H - b ri d g e   M LI  to p o lo g y   f u rth e e n h a n c e sy ste m   e fficie n c y   b y   re d u c in g   th e   n u m b e o sw it c h e wh il e   p ro d u c in g   a   se v e n - lev e o u tp u with   lo we to tal  h a rm o n ic  d isto rti o n   ( THD).  S imu lati o n   re su l ts  d e m o n stra te  th a th e   p ro p o se d   stra teg y   a c h iev e s   su p e rio p e rfo rm a n c e   c o m p a re d   to   th e   c o n v e n ti o n a P I - b a se d   sy ste m ,   wit h   imp r o v e m e n ts  i n   v o lt a g e   sta b il it y ,   c u rre n t   q u a li t y ,   a n d   re d u c e d   THD.  T h e se   fin d i n g c o n firm  t h e   n o v e lt y   a n d   e ffe c ti v e n e ss   o th e   p r o p o se d   c o n t ro sc h e m e   fo re l iab le  a n d   e fficie n P V   g ri d   in teg ra ti o n .   K ey w o r d s :   Dir ec m o d el  p r e d ictiv co n t r o l   Gr id - co n n e cted   PV sy s tem   Mu ltil ev el  in v er ter   Su p er - twis tin g   s lid in g   m o d co n tr o l   T o tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Kam b h am p ati  Ven k ata  Go v ar d h an   R ao   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g in ee r i n g St.  Ma r tin s   E n g in ee r i n g   C o lleg e   Secu n d er ab a d ,   T elan g an 5 0 0 1 0 0 ,   I n d ia   E m ail:  k v . g o v ar d h an r a o @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h wo r ld wid s h if to war d   r e n ewa b le  en er g y   h as  n o tab ly   d r iv en   th ad v an ce m e n o f   g r i d - co n n ec ted   p h o to v o ltaic  s y s tem s   [ 1 ] .   Am o n g   th r en ewa b le   tech n o lo g i es,  p h o t o v o ltaic  ( PV)   s y s tem s   ar e   wid ely   a d o p te d   d u to   t h eir   m o d u lar ity ,   en v ir o n m en tal  f r ien d lin ess ,   an d   s tead ily   d ec lin in g   co s t.  c r u cial   ch allen g i n   th ese  s y s tem s   i s   th d esig n   o f   r elia b le  an d   ef f icien p o wer   co n v er s io n   an d   co n tr o s tr ateg ies  th at  ca n   h an d le  th n o n lin ea r   an d   tim e - v ar y in g   n at u r o f   s o lar   e n er g y   wh ile  en s u r in g   s tab le  p o wer   in jectio n   in t o   g r id   [ 2 ] .   M u ltil ev el  in v er ter s   ( ML I s ) ,   esp ec ially   th o s u tili zin g   H - b r id g co n f ig u r atio n s ,   ar wid ely   p r ef er r ed   in   m ed iu m -   an d   h ig h - p o wer   s y s tem s   d u to   t h eir   c ap ab ilit y   to   p r o d u ce   h ig h - q u a lity   o u tp u v o ltag es  with   m in i m al  to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   ( T HD)   an d   r ed u ce d   v o ltag s tr ess   o n   p o wer   s witch es.  T h n o v el  H - b r id g m u ltil ev el  in v er ter   [ 3 ]   to p o lo g y   f u r th e r   en h an ce s   s y s tem   p er f o r m an ce   b y   r ed u cin g   th e   n u m b er   o f   s witch e s   r eq u ir e d ,   th e r eb y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       S u p er - tw is tin g   s lid in g   mo d c o n tr o l fo r   en h a n ce d   p erfo r ma n ce   o   ( C H.   V en ka t a   A ma r n a d h )   465   m in im izin g   c o n d u ctio n   lo s s es,  s y s tem   co m p le x ity ,   a n d   c o s t.  T h is   to p o lo g y   is   p ar tic u lar ly   s u itab le   f o r   d is tr ib u ted   g en e r atio n   s y s tem s   th at  r eq u ir e   ef f icien t a n d   s ca lab le  co n v e r ter   s tr u ctu r es.   T o   ac h iev o p tim al  p er f o r m an ce   in   th s y s tem ,   r eliab l co n tr o s tr ateg y   is   r eq u ir e d   th at  ca n   m ax im ize  p o wer   ex tr ac tio n   f r o m   th PV  p an els  wh ile   m ain tain in g   g r id   cu r r en with   lo T HD  [ 4 ] .   D ir ec m o d el  p r ed ictiv co n tr o ( DM PC )   h as  r ec en tly   em er g ed   as  p r o m is in g   alter n ativ to   tr ad itio n al  co n tr o m eth o d s ,   o f f er in g   ad v a n tag es  s u ch   as  f aster   d y n am ic  r esp o n s e,   ea s o f   h an d lin g   m u ltip le  co n tr o o b jectiv es,  an d   th ca p ab ilit y   to   d ir ec tly   m an ip u la te  in v er ter   s witch es  with o u r e q u ir in g   m o d u latio n   s tag e.   T h ex i s tin g   m et h o d s   em p lo y   DM PC   f o r   cu r r en co n tr o an d   co n v e n tio n al  p r o p o r tio n al  in teg r al  ( PI)   co n tr o ller   f o r   DC - lin k   v o ltag e   r eg u latio n   [ 5 ] .   Desp ite  its   wid esp r ea d   u s o wi n g   to   its   s im p licity   an d   ea s o f   in teg r atio n ,   th PI  c o n tr o ller   h as  n o tab le   lim itatio n s ,   it  s u f f er s   f r o m   s ev er al  d r awb ac k s   in   n o n lin ea r   an d   tim e - v ar y in g   s y s tem s   s u ch   a s   PV  g en er atio n   [ 6 ] .   T h lim itatio n s   in clu d s lo we r   r esp o n s to   ab r u p ch a n g es  in   en v ir o n m en tal  c o n d itio n s ,   s tead y - s tate  er r o r s   u n d er   v ar y in g   lo ad s ,   an d   lac k   o f   r o b u s tn ess   to   d is tu r b an c es.  T h ese  is s u es   b ec o m m o r p r o m in e n in   PV  s y s tem s   wh er ir r ad ia n ce   a n d   tem p er atu r f lu ctu ate  r ap id ly ,   m ak i n g   it   ch allen g in g   f o r   a   lin ea r   co n tr o ller   to   m ain tain   ac cu r ate  v o ltag tr ac k in g   an d   en s u r s m o o th   p o wer   in jectio n   [ 7 ] .   T o   o v er co m th ese  lim itatio n s ,   th i s   p ap er   p r o p o s es  a n   in teg r atio n   o f   s u p e r - twis tin g   s lid in g   m o d co n tr o ller   ( STSMC)  in   p lac o f   th e   PI  co n tr o ller   u s ed   in   th o r ig in al   DM PC .   T h STSMC  is   s ec o n d - o r d e r   s lid in g   m o d e   co n tr o l   s tr ateg y   th at  co n f ir m s   f in ite - tim co n v er g en ce ,   r ed u ce d   ch atter in g ,   a n d   s tr o n g   r o b u s tn ess   ag ain s s y s tem   u n ce r tain ties   an d   ex ter n al   d is tu r b an ce s   [ 8 ] .   I ef f ec tiv e ly   h an d les  th n o n lin ea r itie s   o f   PV  s y s tem s   an d   en h an ce s   th r eg u latio n     o f   DC - lin k   v o ltag es,  wh ic h   in   tu r n   im p r o v es th q u ality   o f   th g r id   cu r r en r ef er en ce   g en er a tio n   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .   T h p r o p o s ed   co n tr o s tr ateg y   r etain s   th DM PC   f o r   g r id   cu r r en co n tr o wh ile  m o d if y in g   th r ef er en ce   cu r r en t   g en er atio n   lo o p   b y   in t r o d u cin g   STSMC  in   th e   v o lta g co n tr o s tag e   [ 1 1 ] .   T h is   in t eg r atio n   lea d s   to   a   m o r r o b u s an d   ad ap tiv co n tr o s y s tem   th at  n o o n ly   im p r o v es  tr an s ien an d   s tead y - s tate  p e r f o r m a n ce   b u also   en s u r es  b etter   tr ac k in g   o f   m a x im u m   p o wer   p o in u n d er   d y n am ic  o p er atin g   co n d itio n s   [ 1 2 ] .   Fu r th er m o r e,   it   co n tr ib u tes  to   th r ed u ctio n   o f   T HD  in   th in jecte d   g r id   cu r r en an d   en h a n ce s   p o wer   q u a lit y   [ 1 3 ] .   T h is   p ap er   o f f er s   d etailed   m o d elin g   an d   s im u latio n   o f   th en h an ce d   c o n tr o s y s tem .   co m p ar ativ ex p lo r atio n   b etwe en   co n v en tio n al  PI  co n tr o ller   an d   p r o p o s ed   STSMC - b ased   s ch em is   co n d u cte d   u n d er   v a r i o u s   test   co n d itio n s   in clu d in g   s tep   a n d   r am p   c h an g es  in   ir r ad ian ce   a n d   tem p er atu r [ 1 4 ] .   T h o u tc o m es  clea r ly   v alid ate  s u p er io r ity   o f   p r o p o s ed   m et h o d s   in   ter m s   o f   f aster   v o ltag e   r e g u latio n ,   r e d u ce d   o v e r s h o o t,   im p r o v ed   cu r r en tr ac k in g ,   an d   lo wer   T HD.   T h ese  f in d in g s   co n f ir m   th at  th r ep lace m e n o f   th P I   co n tr o ller   with   STSM C   [ 1 5 ]   s ig n if ican tly   en h an ce s   th p e r f o r m an ce   a n d   r eliab ilit y   o f   s y s tem   u s in g   H - b r id g m u ltil ev el  in v er ter s   [ 1 6 ] .       2.   L I T E R AT U RE   SU RVE Y   R ec en ad v an ce m e n ts   in   r e n e wab le  en er g y   c o n tr o l   s y s tem s   em p h asize  th lim itatio n s   o f   c o n v en tio n al  PI  co n tr o ller s ,   p ar ticu lar ly   th e ir   s en s itiv ity   to   p ar a m eter   v a r i atio n s   an d   p o o r   d y n am ic  p er f o r m an ce   u n d er   n o n - lin ea r   co n d itio n s .   I n   co n tr ast,  STSMC  [ 1 7 ] ,   s e co n d - o r d er   s lid in g   m o d e   tech n iq u e,   h as  g ai n ed   r ec o g n itio n   f o r   its   r o b u s tn ess ,   f in ite - tim e   co n v er g e n ce ,   a n d   ef f ec tiv e   ch a tter in g   s u p p r ess io n   [ 1 8 ] .   Var io u s   s tu d ies  h a v e   d em o n s tr ated   th s u p e r io r ity   o f   STSMC  in   ap p licatio n s   r an g in g   f r o m   s en s o r less   in d u cti o n   m o to r   d r iv es  to   s tan d alo n an d   g r i d - co n n ec te d   r en ewa b le  s y s tem s   [ 1 9 ] .   No tab ly ,   th in teg r atio n   o f   STSMC  with   m u ltil ev e l   in v er ter s   ( ML I s )   en h a n ce s   v o ltag r eg u latio n   an d   r ed u ce s   T HD,   th er eb y   im p r o v in g   p o wer   q u ality .   Ad d itio n ally ,   r ec en m u ltil ev el   in v er ter   t o p o lo g ies  aim   to   r ed u ce   th e   n u m b er   o f   s witch in g   d ev ices  an d   elim in ate  th n ee d   f o r   m u ltip le  DC   s o u r ce s ,   lead in g   to   s im p lifie d   d esig n s   with   h ig h   ef f icien cy   [ 2 0 ] ,   [ 2 1 ] .   T h ese   d ev elo p m e n ts   alig n   well  with   th p r o p o s ed   co n t r o s tr ateg y   i n   th m an u s cr ip t,  wh ic h   lev er a g es  STSMC  an d   an   o p tim ized   H - b r i d g ML I   f o r   a   g r id - co n n ec ted   PV sy s tem   [ 2 2 ] ,   [ 2 3 ] .   T h c o m b in e d   ap p r o a ch   n o t o n l y   en s u r es  im p r o v e d   d y n am ic  r esp o n s a n d   r eliab ilit y   u n d er   en v ir o n m e n tal  d is tu r b an ce s   [ 2 4 ] ,   [ 2 5 ]   b u also   m ee ts   m o d er n   g r id   co m p lian ce   s tan d ar d s   f o r   r en ewa b le  en er g y   in teg r ati o n   [ 2 6 ] ,   [ 27 ] .   T ab le  1   ( s ee   Ap p en d ix )   g iv es  th e   d ata   o f   th liter atu r s u r v ey   [ 1 0 ] ,   [ 1 2 ] ,   [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ] ,   [ 2 8 ] - [ 3 0 ] .       3.   SYST E M   M O D E L I NG   T h s y s tem   ex am in ed   is   g r id - co n n ec ted   PV  s etu p   f ea tu r in g   a   n ew  H - b r id g ML I   to p o lo g y ,   i llu s tr ated   in   Fig u r 1 .   I is   en g in ee r ed   t o   m ax im ize  p o wer   e x tr ac tio n   f r o m   PV  m o d u les.  T h at  in jects  h ig h - q u ality   cu r r en in to   th g r id .   T h to p o lo g y   co m p r is es th r ee   PV m o d u les,  tw o   DC - lin k   ca p ac ito r s ,   n o v el   H - b r id g m u ltil ev el   in v er ter ,   a n   o u t p u t f ilter ,   a n d   a   s in g le - p h ase  g r i d   co n n ec tio n .     3 . 1 .     P a rr a y   a nd   DC - lin k   co nfig ura t io n   T h PV  s o u r ce   o f   th p r o p o s ed   s y s tem   co m p r is es  th r ee   in d iv i d u al  PV  m o d u les,  d en o ted   as  PV1 ,   PV2 a,   an d   PV2 b .   T h ese  m o d u les  ar s tr ateg ically   ar r an g ed   t o   f o r m   two   d is tin ct  DC - lin k s   th at  s u p p ly   th r e q u ir e d   v o ltag lev els  to   th in v er ter .   Sp ec if ically ,   PV1   f o r m s   th f i r s DC - lin k   o n   its   o wn ,   wh ile  PV2 an d   PV2 b   ar Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,   J u n e   20 2 6 :   464 - 479   466   co n n ec ted   in   s er ies to   co n s titu te  th s ec o n d   DC - lin k .   T h is   h y b r id   c o n f ig u r atio n   en ab les th e   in v er ter   to   ac h iev e   m u ltip le  o u tp u v o ltag le v els  wh ile  m in im izin g   th n u m b e r   o f   PV  m o d u les  an d   ass o ciat ed   p o wer   elec tr o n ic  co m p o n en ts .   E ac h   PV  m o d u le  is   in ten d e d   to   o p er ate  at  its   in d iv id u al  m ax im u m   p o wer   p o in ( MPP) ,   wh ich   f lu ctu ates  b ased   o n   e n v ir o n m e n tal  f ac to r s   lik e   s u n lig h t   in ten s ity   an d   tem p er atu r e.   E m p lo y i n g   two   in d ep en d en DC - lin k   co n f ig u r atio n s   en ab le s   s ep ar ate  v o ltag r eg u latio n   f o r   ea ch   m o d u le,   th er eb y   im p r o v in g   th s y s tem s   ad ap tab ilit y   u n d er   p ar tial  s h a d in g   o r   n o n - u n if o r m   o p er atin g   c o n d itio n s .   T h DC - lin k   c ap ac i to r s ,   d en o ted   as  C1   an d   C2 ,   ar co n n ec ted   ac r o s s   th o u tp u ts   o f   PV1   a n d   t h s e r ies - co n n ec ted   PV2 a PV2 b ,   r esp ec tiv ely .   T h ese   ca p ac ito r s   s er v as e n er g y   b u f f er s ,   s m o o th   o u t v o lta g r ip p le s ,   an d   p r o v id s tead y   DC   s u p p ly   to   i n v er ter s .           Fig u r e   1 .   Pro p o s ed   m o d el  o f   PV  g r id   s y s tem       T h r atio n ale  f o r   co n n ec tin g   P V2 an d   PV2 b   in   s er ies  is   to   ac h iev h i g h er   v o ltag le v el  p v 2   2 p v 2 wh ich   is   es s en tial  f o r   en ab lin g   th n o v el  H - b r id g in v er ter   to   s y n th esize  s ev en   d is tin ct  o u tp u v o ltag lev els.   T h ese  lev els  ar { 0 , ±  1 , ±    2 , ± (  1 +  2 }.   T h is   s elec tiv v o ltag e   g en e r atio n   im p r o v es  th q u ality   o f   th o u tp u wav ef o r m   an d   r ed u ce s   T HD  with o u r eq u i r in g   lar g er   n u m b er   o f   s witch in g   d ev ices  o r   co m p le x   m o d u latio n   tech n iq u es.   I n   a d d itio n   to   im p r o v in g   v o lt ag r eso lu tio n   at   th i n v er ter   o u tp u t,  t h s ep ar ate   DC - lin k   s tr u ctu r e   f ac ilit ates  d is tr ib u ted   MPPT  co n tr o l.  T h is   allo ws  ea ch   DC - lin k   to   tr ac k   its   o w n   MPP  in d ep en d en tly ,   ev en   wh e n   d if f er en p o r tio n s   o f   th PV  ar r ay   ex p er ien ce   v a r y in g   le v e ls   o f   s u n lig h t.  T h MPPT  alg o r ith m   ad ju s ts   th r ef er en ce    1 an d    2 wh ich   ar later   u s ed   in   th v o ltag r eg u latio n   lo o p   to   d eter m in th r eq u ir ed   p o wer   in jectio n   in to   th g r id .   T h PV  m o d u les  u s ed   in   th s i m u latio n   ar m o d eled   u s in g   s tan d ar d   I ch ar ac ter is tics   u n d er   v ar y in g   co n d itio n s   o f   s o lar .   T h e   s y s tem   ass u m es th at  ea c h   m o d u le  c an   d eliv e r   a   n o m in al  v o ltag e   o f   ar o u n d   2 8 . 5   a n d   cu r r en o f   7 . 3   at  s tan d ar d   test   co n d itio n s ,   as  p er   th s p ec if icatio n s .   As  PV2 an d   PV2 b   ar in   s er ies,   th s ec o n d   DC - lin k   v o ltag e   a p p r o x im ately   d o u b les,  th u s   en ab lin g   th e   cr ea tio n   o f   h ig h er   o u tp u v o ltag s tep s   in   th m u ltil ev el  in v e r ter .     3 . 2   No v el  H - b ridg m ultile v el  inv er t er   T h p o wer   c o n v e r s io n   u n it  in   th p r o p o s ed   s y s tem   is   b ased   o n   m o d if ied   H - b r id g ML I   to p o lo g y .   T h is   in v er ter   f u n ctio n s   as  th p r im ar y   in ter f ac th at  lin k s   D C   o u tp u f r o m   t h PV  m o d u le s   to   th AC   u tili ty   g r id .   I n   co n tr ast  to   tr ad itio n a m u ltil ev el  in v e r ter s   th at  t y p ically   r eq u ir n u m er o u s   s witch in g   d ev ices  an d   m u ltip le  is o lated   DC   s o u r ce s ,   th ad o p ted   H - b r i d g co n f ig u r atio n   ac h iev es  s ev en - lev el  v o ltag o u tp u with   f ewe r   s em ico n d u ct o r   s witch es,  o f f er in g   m o r co m p ac a n d   ef f icien d esig n .   T h is   to p o lo g y   co n s is ts   o f   s ix   b id ir ec tio n al  s witch es  ( ty p ically   r ea lized   u s in g   MO SF E T s ) ,   s tr at eg ically   co n f ig u r e d   to   p r o d u ce   m an d ato r y   m u ltil ev el  v o ltag wav e f o r m .   T h v o ltag le v els g en er ated   a th o u tp u t te r m in al  o f   th in v er ter   ar e   ( 1 ) .     { 0 , ±  1 , ±  2 , ± (  1 +  2 ) }   ( 1 )     Her e,    1   is   th v o ltag e   ac r o s s   t h f ir s DC - lin k   ( f r o m   PV1 ) ,   an d    2   is   th v o ltag th r o u g h   t h e   s ec o n d   DC - lin k   ( f r o m   th s er i es - co n n ec ted   PV2 a n d   PV2 b ) .   T h v o ltag m ag n itu d es  ar e   s elec ted   s u ch   th at   2 ≈2  1 ,   en ab lin g   wid r an g o f   o u tp u v o ltag co m b in atio n s   f r o m   co m p ac s witch in g   s tr u ctu r e.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       S u p er - tw is tin g   s lid in g   mo d c o n tr o l fo r   en h a n ce d   p erfo r ma n ce   o   ( C H.   V en ka t a   A ma r n a d h )   467   T h k ey   im p r o v em e n o f   th is   to p o lo g y   lies   in   its   ca p ab ilit y   to   s y n th esize  s tair ca s e - lik AC   wav ef o r m   th at  clo s ely   ap p r o x im ates  s in wav e,   u s in g   f ewe r   s witch es  co m p ar ed   to   tr ad itio n al  ca s ca d e d   H - b r id g in v er ter s .   T h is   r ed u ctio n   in   s witch   co u n lead s   to   lo wer   co n d u ctio n   lo s s es,  r ed u ce d   g ate  d r iv er   r e q u ir e m en ts ,   s m aller   h ea s in k s ,   an d   o v e r all  lo wer   co s t a n d   co m p lex ity ,   with o u t c o m p r o m is in g   th v o ltag lev el  r eso l u tio n   o r   wav ef o r m   q u ality .   E ac h   s witch   in   th e   in v e r ter   is   ca p ab le  o f   b id ir ec tio n al   cu r r e n co n d u ctio n   an d   u n id ir ec tio n al  v o lta g e   b lo ck in g ,   en s u r in g   s af o p er a tio n   d u r in g   d if f er en t   lo ad   an d   p o wer   f l o co n d itio n s .   T h s witch in g   lo g ic  is   d er iv ed   f r o m   p r e d ef in ed   s witch in g   T ab le   2 ,   wh ic h   m ap s   s p e cif ic  co m b in atio n s   o f   DC - lin k   v o ltag es  to   d esire d   o u tp u v o ltag lev els.  T h is   d e ter m in is tic  s witch in g   ap p r o ac h   is   p ar ticu lar ly   c o m p atib le  with   DM PC ,   wh ich   ev alu ates m u ltip le  s witch in g   s ce n ar io s   in   r ea l tim to   o p tim i ze   co n tr o p er f o r m an ce .   T h o p er atio n   o f   th in v er ter   ca n   b b r ief ly   ex p lain ed   th r o u g h   th f o llo win g   ex am p le  s ce n ar io s :     i)   W h en   th o u tp u t v o ltag n e ed s   to   b ze r o ,   s witch in g   s tate s   ar co n f ig u r ed   s u ch   th at  n eit h er    1   n o r    2   i s   co n n ec ted   to   th e   o u tp u t.  T o   o b tain    =  1 ,   th s witch es  ar a r r a n g ed   t o   ap p ly   o n ly   th f i r s DC - lin k   v o ltag e ii)  Similar ly ,   f o r    =  1 +    2 ,   b o th   DC - lin k s   ar co u p led   in   s er ies  to   th o u tp u t an d   iii)  Neg ativ v o ltag lev els ar g e n er ated   b y   r ev e r s in g   th c u r r e n t p ath   th r o u g h   ap p r o p r iate  s witch   s elec tio n s .   T h is   f lex ib ilit y   in   v o ltag s y n t h esis   allo ws  th in v er ter   to   clo s ely   tr ac k   th s in u s o id al  r ef er e n ce   cu r r e n t   wav ef o r m ,   m in im izin g   th e   T HD  an d   e n s u r in g   co m p lian ce   with   g r id   co d e   s tan d ar d s .   Ad d itio n ally ,   th e   s ev en - v o ltag e - lev el   o u t p u wav ef o r m   in h er en tly   im p r o v es  th p o wer   q u ality   an d   r ed u ce s   th b u r d en   o n   th o u tp u t   f ilter   co m p o n en ts .   I n   th is   s y s tem ,   th in v er ter   w o r k s   at  a   s witch in g   f r eq u e n cy   d eter m in ed   b y   th DM PC   alg o r ith m ,   w h ich   ev al u ates  d is cr ete - tim m o d el  o f   th s y s tem   an d   s elec ts   th o p tim al  s witch i n g   s tate  at  ea ch   s am p lin g   in s tan t .   T h is   ap p r o a ch   n ee d s   p u ls e - wid th   m o d u latio n   ( PW M) ,   f u r th e r   en h a n cin g   d y n a m ic  r esp o n s e   an d   s y s tem   ef f icien cy .       T ab le  2 .   Switch in g   p atter n s   o f   th p r o p o s ed   H - b r id g m u ltil ev el  in v er ter   I n d e x   S w i t c h i n g   se q u e n c e      S L1 ,   S L2   S R 1 ,   S R 2   S a ,   s b   1   0 , 1   0 , 1   1 , 0   (  1 +  2 )   2   0 , 1   1 , 0   0 , 1    2   3   0 , 1   1 , 0   1 , 0   -  1   4   1 , 0   0 , 1   0 , 1    1   5   1 , 0   0 , 1   1 , 0    2   6   1 , 0   1 , 0   0 , 1   (  1 +  2 )   7   1 , 0   1 , 0   1 , 0   0       3 . 3   G rid - s ide f ilte a nd   inte rf a ce   s in g le - p h ase  g r id   c o n n ec tio n   is   estab lis h ed   v ia  an   L - f ilte r ,   co n s is tin g   o f   a n   in d u ctan ce     an d   a   s er ies  r esi s tan ce   .   T h is   f ilter   at ten u ates  h ig h - f r e q u en c y   h ar m o n ics  p r o d u ce d   b y   in v e r ter   s witch in g   an d   h elp s   m ain tain   th q u ality   o f   th c u r r en t     in jecte d   in to   th g r id ,   wh ich   is   s m o o th   an d   s in u s o id al.   T h s y s tem   d o es  n o em p lo y   tr an s f o r m er ,   m a k in g   it  t r an s f o r m er less   co n f i g u r atio n ,   w h ich   en h a n ce s   ef f i cien cy   an d   r e d u ce s   s ize  an d   co s t.   T h g r id   v o ltag   is   as s u m ed   to   b k n o wn   an d   s tab le  s in u s o id al  s o u r ce .   T h in v er ter   m u s t   in ject  cu r r en t i n   p h ase  with   t h is   v o ltag to   en s u r u n ity   p o wer   f ac to r   o p er atio n .       4.   CO NT RO L   ST R AT E G Y   T h c o n tr o l   t o p o l o g y   i n   t h e   p r o p o s e d   g r i d - c o n n ec te d   PV   s y s te m   is   o r g a n i ze d   i n t o   th r ee   f u n c ti o n al   s tag es:   MPP T ,   DC - li n k   v o lt ag r e g u la ti o n   u s i n g   S T SMC ,   a n d   g r i d   c u r r e n t   c o n t r o DM PC .   T h co m p le te   b l o c k - lev el   c o n t r o f l o w ,   as i m p l em e n te d   i n   S im u l in k ,   is   i ll u s tr at ed   in   Fi g u r 2 .   I n   th e   f ir s s tag e,   two   s ets  o f   PV  m o d u les  ( PV1   an d   PV2 )   ar in d ep en d en tly   m o n ito r e d ,   an d   th eir   m ax im u m   p o wer   p o in ts   ar tr ac k ed   u s in g   th p er tu r b   an d   o b s er v e   ( P& O)   MPPT  alg o r ith m .   E ac h   PV  m o d u le  p r o v id es  its   r esp ec tiv v o ltag e    1 ,    2 ,   an d   cu r r e n t    1  2   to   th MPPT  b lo ck s ,   wh ich   co m p u te  t h o p tim al  r ef er e n ce   v o ltag es   1   an d    2   to   ex tr ac m ax im u m   p o wer .   T h ese  r ef er en ce   v o ltag es  ar c o m p ar ed   with   ac tu al  v o ltag es to   p r o d u c er r o r   s ig n als f o r   th v o ltag co n tr o l stag e.   T h to tal  MPP  r e f er en ce   p o we r   is   ( 2 ) .   T h is   p o wer   is   u s ed   to   c o m p u te   th id ea l   p ea k   g r id   c u r r en u n d er   u n ity   p o wer   f ac to r   co n d itio n s   ( 3 ) .      = 1 + 2   ( 2 )     ̂ = 2 ̂   ( 3 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,   J u n e   20 2 6 :   464 - 479   468   T h s ec o n d   s tag in co r p o r at es  th STSMC,  wh ich   r ep la ce s   th co n v e n tio n al  PI  c o n t r o ller .   T h e   STSMC   r ec eiv es  th to tal  D C - lin k   v o ltag er r o r   =     an d   th p r e v io u s   er r o r   v alu   ,   to   g en er ate  co n tr o o u t p u ( ) .   T h is   co n tr o s ig n al  r eg u lates  th p ea k   r e f er en ce   v al u o f   g r id   c u r r en t   ̂ g .   T h e   ac tu al  in s tan tan eo u s   r ef e r en ce   cu r r en   is   th e n   g en er ated   u s in g   ̂ g   an d   th e   g r id   v o ltag   with   t h h e lp   o f   a   p h ase - lo ck ed   lo o p   ( PLL )   to   en s u r e   s y n ch r o n izatio n   with   g r id .   T h co m b in ed   DC - lin k   v o ltag er r o r   is   c o m p u te d   as  ( 4 ) .   s lid in g   s u r f ac is   d e f in ed   as  ( 5 ) .   I t   d y n am ically   a d ju s ts   th r ef er e n ce   cu r r e n t a m p litu d e   in   ( 6 ) .     ( ) = (  1 +  2 )  1 +  2 )   ( 4 )     ( ) = ( ) + ( )          ( 5 )     ̂  = ̂ + ( )   ( 6 )     T h is   co r r ec ted   am p litu d is   u s ed   to   g en er ate  th e   in s tan tan e o u s   s in u s o id al  r ef er e n ce   cu r r en   ( ) ,   en s u r in g   s tab le  p o wer   tr an s f er   a n d   DC - lin k   r eg u latio n .   I n   th th i r d   s tag e,   th DM PC   co n tr o ller   u ti lizes  th r ef er en ce   cu r r en ,   m ea s u r ed   g r id   cu r r en ,   an d   p r e d icted   v alu es  ̂ g ,    1 ,    2   f r o m   d is cr ete  p r ed ictio n   m o d el.   T h co n tr o ller   ev alu ates  a   co s f u n ctio n   o v er   all   f ea s ib le  s witch in g   s tates  to   s elec th e   o p tim al   co n tr o s ig n als  th at  m in im ize  cu r r e n an d   v o ltag tr ac k in g   er r o r s .   T h ese  o p tim al   s tates  ar u s ed   to   d r iv e   s witch in g   d e v ices  o f   H - b r id g in v e r ter   ( SL1 ,   SL2 ,   SR 1 ,   SR 2 ,   Sa,   Sb ) ,   en ab lin g   s ev en - lev el  v o ltag s y n th esis   f o r   g r id   co n n ec tio n .   co s t f u n ctio n   is   ev alu ate d   ( 7 ) .     = | ( + 1 ) | + ( |  1  1 ( + 1 ) | + |  2  2 ( + 1 ) | )   ( 7 )     T h s witch in g   s tate  th at  r ed u ce s   th co s f u n ctio n   is   s elec ted   as  th o p tim al  ch o ice  b y   t h DM PC   co n tr o ller .   B ased   o n   th is   s el ec tio n ,   th co r r esp o n d in g   s witch in g   p atter n   is   r etr iev ed   f r o m   th in v er ter s   p r ed ef in e d   s witch in g   tab le  an d   u s ed   to   g e n er ate  th g atin g   p u ls es f o r   in v er ter   s witch es.  T o   en h an ce   p r ed ictio n   ac cu r ac y ,   th s y s tem   also   in c o r p o r ates  a   d e d icate d   p r ed icti o n   b lo ck   th at  esti m ates  f u tu r e   v alu es  o f   k ey   s tate   v ar iab les  s u ch   as  g r i d   c u r r en t   an d   PV  v o ltag es  u s in g   c u r r en t   o p er atin g   co n d itio n s .   T h is   f ee d f o r war d   p r ed ictio n   im p r o v es  t h c o n tr o ller s   r e s p o n s iv en ess   an d   co n tr i b u tes  to   b etter   d y n am ic   s tab ilit y ,   esp ec ially   u n d er   f lu ctu atin g   s o lar   ir r a d ian ce   a n d   tem p er at u r c o n d itio n s .   B y   s witch in g   th PI   co n t r o ller   with   th STSMC in   th e   v o ltag r eg u latio n   s tag e,   th p r o p o s ed   c o n tr o s y s tem   ac h iev es  f aster   tr an s ien r esp o n s e,   h i g h er   r o b u s tn ess   to   d is tu r b an ce s ,   an d   m o r ac cu r ate  v o ltag tr ac k in g .   T h ese   en h an ce m en ts   lead   to   im p r o v ed   q u ality   in   th e   r ef er en ce   c u r r e n s ig n al,   r esu l tin g   in   s ig n i f ican tly   r ed u ce d   T HD   in   th g r i d   cu r r en an d   o v er all  b etter   p o wer   q u ality   in   th g r id - co n n ec ted   s y s tem .   T h p ar am eter   v alu es o f   th s y s tem   u s ed   f o r   s im u lati o n   an d   an aly s is   ar s h o r ten ed   in   T ab le  3 .           Fig u r e   2 .   C o n tr o llin g   to p o lo g y     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       S u p er - tw is tin g   s lid in g   mo d c o n tr o l fo r   en h a n ce d   p erfo r ma n ce   o   ( C H.   V en ka t a   A ma r n a d h )   469   T ab le   3 .   P ar am eter   v alu es   o f   t h s y s tem   P a r a me t e r   S y mb o l   V a l u e   C e l l p e r   mo d u l e      60   M a x i m u m   p o w e r   p e r   mo d u l e   P max   2 0 8 . 0 5   O p e n   c i r c u i t   v o l t a g e   V o c   3 6 . 3   S h o r t   c i r c u i t   c u r r e n t   I sc   7 . 8 4   V o l t a g e   a t   ma x i m u p o w e r   p o i n t   V mp   2 8 . 5   C u r r e n t   a t   ma x i mu m   p o w e r   p o i n t   I mp   7 . 3   D C   l i n k   c a p a c i t o r C 1   a n d   C 2   -   47   I n d u c t a n c e   Lf 2   5   R e si st a n c e   R f 2   10   F i l t e r   R f   a n d   C f   5   G r i d   p e a k   a m p l i t u d e   A C   g r i d   70   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y   fs   20   S TSM C   G a i n   1   λ3   0 . 7   S TSM C   G a i n   2   λ4   0 . 9 1       5.   M E T H O D   T h STSMC  is   a   p o wer f u co n tr o m eth o d   d esig n ed   to   h a n d l s y s tem s   with   u n ce r tain ties   a n d   ex ter n al   d is tu r b an ce s   wh ile  en s u r in g   s tr o n g   s tab ilit y .   T r ad itio n al  s lid in g   m o d co n tr o wo r k s   b y   f o r cin g   th s y s tem s   b eh av io r   o n to   s p ec ial  s u r f ac ca lled   s l id in g   s u r f ac an d   k ee p in g   it  th er e,   wh ich   m ak es   th s y s tem   r o b u s t.   Ho wev er ,   th is   tr ad itio n al  m eth o d   o f te n   ca u s es  p r o b lem   c alled   ch atter in g - r a p id ,   u n wa n ted   s witch in g   in   th e   co n tr o l sig n al  th at   ca n   h ar m   m ec h an ical  p a r ts   an d   r ed u ce   p er f o r m an ce .   STSMC so lv es th is   b y   u s in g   a   s ec o n d - o r d er   s lid in g   m o d tech n iq u t h at  p r o d u ce s   s m o o th ,   co n tin u o u s   co n tr o ac tio n ,   g r ea tly   r e d u cin g   o r   elim in atin g   ch atter in g   wh ile  m ain tain i n g   t h r o b u s tn ess   o f   th s y s tem ,   as   s h o wn   in   Fig u r 3 .           Fig u r 3 .   C o n tr o l stru ctu r o f   t h STSMC       STSMC  ac h iev es  r o b u s co n tr o b y   r e g u latin g   b o th   th s lid in g   v ar iab le  an d   its   r ate  o f   ch a n g e,   en ab lin g   th s y s tem   to   r ea ch   th d esire d   s tate  q u ick ly   an d   ac cu r atel y   with in   f in ite  tim e.   T h c o n tr o ller   em p lo y s   a   s p ec ial  co n tr o law  co m p o s ed   o f   two   p ar ts o n th at  d ep en d s   o n   th m ag n itu d o f   th er r o r ,   an d   a n o th er   th at   ad ju s ts   b ased   o n   th er r o r s   d i r ec tio n .   T h is   d esig n   e n s u r es th s y s tem   r em ain s   s tab le  ev e n   i n   th o cc u r r e n ce   o f   u n ce r tain ties   an d   ex te r n al  d is tu r b an ce s ,   wh ile  p r o v id i n g   s m o o th   co n tr o l   an d   s tr o n g   r o b u s tn ess .   I n   th is   wo r k ,   an   im p r o v e d   co n tr o s tr ateg y   is   u s ed   f o r   n o v el  H - b r id g M L I .   T h k e y   en h an ce m en lie s   in   r ep lacin g   th e   co n v en tio n al  PI  co n tr o ller   u s e d   f o r   DC - lin k   v o ltag r eg u latio n   with   th STSMC,  o v er co m in g   lim itatio n s   s u ch   as sl o d y n am ic  r esp o n s a n d   lack   o f   r o b u s tn ess .   T h STSMC  s tr u ctu r is   d ev e lo p ed   in   s im u latio n ,   as  s h o wn   in   Fig u r 3   m o d el  d iag r am .   I r ec eiv es  DC - lin k   v o ltag er r o r   (  ) ,   wh ich   r ep r esen ts   th d ev iatio n   b etwe en   r ef er en ce   v o ltag an d   th ac t u al  ag g r eg ated   PV  v o ltag e.   T h co n tr o ller   s tr u ctu r in clu d es  two   m ain   co n tr o ter m s th s u p er - twis tin g   ter m   an d   th in teg r ato r - b ased   co r r ec tio n .   T h u p p er   p ath   o f   th d iag r am   c o m p u tes th f ir s t c o n tr o l c o m p o n en t b ased   o n   th s q u ar r o o o f   th ab s o lu te  er r o r   m u ltip lied   b y   its   s ig n .   T h is   ter m   is   th en   s ca led   b y   th g ain   = 0 . 7   an d   u s ed   to   d r iv f ast  co r r ec ti v ac tio n   f o r   th tr ac k i n g   e r r o r .   T h lo wer   p ath   r ep r esen ts   th s ec o n d - o r d er   co r r ec tio n ,   wh e r th er r o r   is   m u ltip lied   b y   g ain   = 0 . 91   an d   th en   in teg r ated   o v e r   tim to   p r o v id s m o o th   an d   s tab le  r eg u latio n .   T h s u m   o f   t h ese  two   co n tr o s ig n als  f o r m s   th e   f in al  c o n tr o l   ac tio n   ( ) ,   wh ich   d y n a m ically   ad ju s ts   p ea k   v alu o f   r ef e r en ce   g r id   cu r r en t.  T h is   v alu is   p ass ed   to   DM PC   b lo ck ,   wh ich   u s es  it  to   co m p u te  th e   co n v er tin g   m o v em en ts   o f   th e   H - b r id g e   in v er ter .   T h e   in teg r a tio n   o f   STSMC  en h an ce s   s y s tem s   ca p ab ilit y   to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,   J u n e   20 2 6 :   464 - 479   470   r ejec t d is tu r b an ce s   an d   ac c u r a tely   tr ac k   v o ltag r ef er en ce s ,   ev en   u n d er   r a p id ly   ch a n g in g   s o lar   co n d itio n s   s u ch   as  f lu ctu atio n s   in   ir r a d ian ce   a n d   tem p e r atu r e.   U n lik tr ad iti o n al  co n v er ter s   th at  r ely   o n   li n ea r   er r o r   c o r r ec tio n   an d   f ix ed   g ain   tu n i n g ,   STSMC  o f f er s   n o n lin ea r ,   r o b u s co n tr o with   f in ite - tim co n v e r g e n ce ,   m ak in g   it  well - s u ited   f o r   p o wer   elec tr o n ic  a p p licatio n s .   I n   th is   p r o ject,   im p lem en tin g   STSMC  s ig n if ican tly   im p r o v es  th e   d y n am ic  p er f o r m an ce   o f   DC - lin k   v o ltag e   r eg u latio n .   As  r e s u lt,  th q u ality   o f   th g e n er at ed   r ef er e n ce   cu r r en t   is   en h an ce d ,   lead in g   to   lo we r   T HD  in   th g r id   cu r r en an d   b etter   o v er all  p o wer   q u ality   o n   th g r id   s id e.   T h e   co n tr o g ain s   f o r   STSMC  we r ca r ef u lly   tu n ed   th r o u g h   s im u latio n   to   en s u r s tab ilit y   a n d   f ast  d y n a m ic   r esp o n s e.   T h o u tp u o f   t h is   co n tr o ller   d y n a m ically   ad ju s ts   r ef er en ce   cu r r en b ased   o n   th v o ltag e   er r o r ,   en ab lin g   th e   s y s tem   to   q u ick l y   r esp o n d   t o   s u d d e n   d is tu r b a n c es o r   ch an g es in   o p er atin g   co n d itio n s .       6.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T o   ass ess   th ef f ec tiv en ess   o f   th p r o p o s ed   STSMC  co m b i n ed   with   DM PC   in   a   g r id - co n n ec ted   PV   s y s tem ,   ex ten s iv s im u latio n s   wer co n d u cted   u s in g   MA T L AB /Si m u lin k   as  d is p lay ed   in   Fig u r 4 .   T h ev alu atio n   s ce n ar i o s   in clu d e d   ch an g es  i n   s o lar   i r r ad ian ce   a n d   tem p e r atu r e   to   a n aly ze   th e   s y s tem s   d y n am ic   b eh av io r ,   v o ltag s tab ilit y ,   p o wer   h ar v esti n g   ca p a b ilit y ,   an d   h ar m o n ic  c h ar ac ter is tics .   T h p r im ar y   g o al  was  to   d em o n s tr ate  th at   r ep lacin g   th e   co n v en tio n al  PI  c o n tr o ller   wit h   STSMC  en h an ce s   th e   r o b u s t n ess ,   r esp o n s tim e,   an d   p o wer   q u ality   o f   th e   s y s tem .   E ac h   s im u latio n   ca s s tu d ie s   d if f er en t   d is tu r b a n ce   s ce n ar io ,   an d   t h s y s tem ' s   b eh av io r   is   an aly ze d   th r o u g h   v o ltag e,   p o wer ,   cu r r en t,  a n d   T HD  r esp o n s es.           Fig u r e   4 .   S im u latio n   m o d el  o f   th p r o p o s ed   s y s tem       6 . 1 .     Ca s e   1 :   Su dd en  v a ria t io n in so la irra dia nce  o f   P V1   Fig u r 5   illu s tr ates  th s y s tem   r esp o n s wh en   th ir r ad ian ce   o f   PV1   is   ab r u p tly   r ed u ce d   f r o m   1 0 0 0   W /m ²  to   6 0 0   W /m ².   T h e   r ef er e n ce   v o ltag a n d   p o wer   v alu es   ad ju s to   th e   n ew   ir r a d ian ce ,   a n d   th e   ac tu al   o u t p u ac cu r ately   f o llo ws  th ese  r ef e r en ce s .   T h p r o p o s ed   STSM C   d em o n s tr ates  r ap id   tr ac k i n g   with   n eg lig ib le   o v er s h o o t,   in   co n tr ast  to   co n v en tio n al  PI   co n t r o ller s   th at   ty p ically   ex h ib it  lag   an d   o s cillato r y   b eh a v io r   u n d er   s u ch   co n d itio n s .   T h is   co n f ir m s   th ef f ec tiv en ess   o f   STSMC  in   h an d lin g   ab r u p en v ir o n m en tal  v a r iatio n s ,   en s u r in g   s tab le  v o ltag r eg u latio n   an d   co n tin u o u s   p o wer   in je ctio n   in to   th g r id .     6 . 2 .     Ca s e   2 :   Ste v a ri a t io n i n so la irra dia nce  o f   P V2 a   a nd   P V2 b   Fig u r es  6   an d   7   s h o th e   im p ac o f   s tep   c h an g es  in   ir r ad ia n ce   o n   PV2 a   an d   PV2 b .   W h en   ir r ad ian ce   d r o p s   in   PV2 a,   th co m b in ed   s er ies - co n n ec ted   v o ltag r is es  wh ile  p o wer   o u tp u d ec r ea s e s .   Similar ly ,   PV2 b   ex h ib its   co r r esp o n d in g   v o lta g an d   p o wer   ad j u s tm en ts .   T h STSMC  m ain tain s   s m o o th   tr an s itio n s   with   m in im al  r ip p le,   wh ile  a v o id in g   d is tu r b an ce   p r o p ag atio n   to   PV1   d esp ite  th s h ar ed   DC - lin k .   T h is   h ig h lig h ts   th e   co n tr o ller s   ca p ab ilit y   t o   is o l ate  an d   s tab ilize  th o p er atio n   o f   m u ltip le  PV  m o d u les  u n d er   p a r tial  s h a d in g   co n d itio n s ,   en s u r in g   in d ep en d en t m ax im u m   p o wer   p o in t tr a ck in g   f o r   ea ch   DC - lin k .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       S u p er - tw is tin g   s lid in g   mo d c o n tr o l fo r   en h a n ce d   p erfo r ma n ce   o   ( C H.   V en ka t a   A ma r n a d h )   471       Fig u r 5 .   Simu latio n   r esu lts   o f   ca s 1           Fig u r 6 .   Var iatio n   o f   s tep   i n   i r r ad ian ce   o f   PV2 a           Fig u r 7 .   Step   c h an g i n   s o lar   ir r ad ian ce   o f   PV2 b   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,   J u n e   20 2 6 :   464 - 479   472   6 . 3 .     Ca s e   3 :   Su dd en  v a ria t io n in t em pera t ure  o f   P V1   I n   Fig u r 8 ,   th tem p e r atu r o f   PV1   is   in cr ea s ed   f r o m   2 5   °C   to   3 5   ° C   at  0 . 4   s .   T h r is in   tem p er atu r ca u s es  d r o p   in   r ef er en ce   v o ltag an d   p o wer ,   wh ich   th STSMC - co n tr o lled   s y s tem   tr ac k s   with   h ig h   ac cu r ac y .   Un lik PI  co n tr o ller s   th at  o f ten   r esu lt  in   o s cillatio n s   o r   d elay ed   co n v er g en ce   u n d e r   th er m al  d is tu r b an ce s ,   th e   STSMC  m ain tain s   s tab le  r esp o n s with o u r ip p le.   T h is   d em o n s tr ates  its   r o b u s tn ess   ag ain s t   n o n lin ea r   tem p er atu r ef f ec ts   an d   its   ab ilit y   to   p r eser v v o lt ag s tab ilit y   u n d er   th er m al  s tr ess .     6 . 4 .     Ca s 4 :   Su dd en  t em pera t ure  v a ria t io n o f   P V2 a   Fig u r 9   s h o ws  th r esp o n s wh en   PV2 ex p er ien ce s   s u d d en   tem p er at u r in cr ea s e.   T h e   r ef er en c e   p o wer   d ec r ea s es  an d   th v o lta g s lig h tly   in cr ea s es  d u t o   th th er m al  ef f ec t.   T h STSMC  ef f ec tiv ely   tr ac k s   th ese  ch an g es  with   s m o o th   an d   s tab le  tr an s itio n s .   T h e   ab s en ce   o f   o s cillatio n s   o r   d elay e d   s ettlin g   em p h asizes  th im p r o v ed   d is tu r b a n ce   r eje ctio n   o f   STSMC  co m p ar ed   to   co n v en tio n al  co n tr o ller s ,   th e r eb y   v alid atin g   its   s u itab ilit y   f o r   m ain tain in g   s y s tem   s tab ilit y   d u r in g   ab r u p t e n v ir o n m en tal  f l u ctu atio n s .           Fig u r 8 .   Simu latio n   r esu lts   o f   ca s 3           Fig u r 9 .   Simu latio n   r esu lts   o f   ca s 4   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       S u p er - tw is tin g   s lid in g   mo d c o n tr o l fo r   en h a n ce d   p erfo r ma n ce   o   ( C H.   V en ka t a   A ma r n a d h )   473   6 . 5 .     Ca s 5 :   Sim ulta neo us   v a ria t io n in irr a dia nce  a nd   t em pera t ure  o f   P V 1   Fig u r 1 0   d em o n s tr ates  co m p o u n d   d is tu r b an ce   w h er b o t h   ir r ad ian ce   an d   tem p er atu r o f   PV1   ar e   v ar ied   s im u ltan e o u s ly .   T h is   r e s u lts   in   s h ar p   d r o p   in   o u tp u p o wer   a n d   m o d er ate  v o ltag ch an g e.   Desp ite  th e   co m b in ed   n o n lin ea r   d is tu r b an ce s ,   th STSMC  ef f icien tly   s tab ilizes  b o th   v o ltag a n d   p o wer   with   m in im al  d ev iatio n   f r o m   r ef er e n ce   v al u es.  T h r a p id   an d   ac cu r ate  r eg u latio n   ac h iev ed   u n d er   w o r s t - ca s o p er atin g   co n d itio n s   c o n f ir m s   t h s u p e r io r   ad a p tab ilit y   o f   STSMC  to   r ea l - wo r ld   s ce n ar io s   w h er m u l tip le  en v ir o n m en tal   p ar am eter s   f lu ctu ate  c o n cu r r e n tly .           Fig u r 1 0 .   Step   v ar iatio n   in   ir r ad ian ce   an d   tem p er atu r o f   PV1       6 . 6 .     Ca s 6 :   Neg a t iv ra m cha ng in irr a dia nce  o f   P V1   Fig u r 1 1   p r esen ts   th ef f ec o f   g r a d u al  r ed u ctio n   in   PV 1   ir r ad ian ce   f o llo win g   n eg a tiv r am p   f u n ctio n .   T h e   STSMC  s u cc ess f u lly   m an a g es  th is   n o n lin ea r   a n d   s lo tr an s itio n   b y   m ain tain in g   ac cu r ate   v o ltag e   an d   p o wer   tr ac k in g   with o u l ag   o r   o s cillatio n s .   I n   co n tr ast,   PI  co n tr o ller s   ty p ically   ex h ib it  d elay ed   tr ac k in g   u n d er   s u ch   c o n d itio n s .   T h is   r esu lt  d em o n s tr ates  th ad ap tab ilit y   o f   STSMC  f o r   h an d lin g   r ea l - life   s ce n ar io s   s u ch   as c lo u d   m o v em e n t a n d   p ar tial sh ad in g ,   w h er ir r a d ian ce   ch an g es g r ad u ally   r ath er   th a n   ab r u p tly .     6 . 7 .     Ca s 7 :   I m pa ct   o f   s t ep  c ha ng es in so la irra dia nce  o n t he  g rid c urre nt   Fig u r 1 2   illu s tr ates  th s y s tem   p er f o r m a n ce   in   ter m s   o f   g r id   cu r r e n t,  g r id   v o ltag e,   an d   m u ltil ev el  in v er ter   o u tp u t   wav ef o r m   d u r i n g   s tep   ir r ad ian ce   c h an g es.  T h ac tu al  g r i d   cu r r en cl o s ely   f o llo ws  th r ef er en c e,   ev en   u n d er   d is tu r b a n ce s ,   an d   r em ain s   well  s y n ch r o n ized   wi th   th g r id   v o ltag e,   en s u r i n g   o p er atio n   at  n ea r ly   u n ity   p o wer   f ac to r .   T h s ev en - lev el  o u tp u wav ef o r m   o f   th p r o p o s ed   in v e r ter   is   clea r ly   v is i b le,   d em o n s tr atin g   r ed u ce d   h ar m o n ic  co n ten an d   b etter   s in u s o id al  ap p r o x im atio n   co m p ar e d   to   co n v en tio n al  to p o lo g ies.  T h is   co n f ir m s   th c o m b i n ed   ef f ec tiv en ess   o f   STSMC  an d   DM PC   in   en s u r in g   r eliab le  g r i d   s y n ch r o n izatio n   a n d   im p r o v e d   wav ef o r m   q u ality .     6 . 8 .     Ca s 8 :   P o wer   t ra c k ing   un der  m ultiple d is t urba nce s   Fig u r 1 3   co m p ar es  th r e f er en ce   m ax im u m   p o wer   p o in ( MPP ) ,   ex tr ac ted   p o wer ,   a n d   d eliv er ed   o u tp u p o wer   u n d e r   s eq u e n c o f   ir r ad ian ce   a n d   tem p er atu r d is tu r b an ce s .   T h e x tr ac ted   an d   o u tp u t   p o wer   co n s is ten tly   tr ac k   th e   r ef er e n ce   v alu es,  d em o n s tr atin g   th ab ilit y   o f   th p r o p o s ed   co n tr o s ch em to   s u s tain   m ax im u m   p o wer   e x tr ac tio n   an d   ef f icie n en er g y   tr a n s f er   u n d e r   d y n am ic  c o n d itio n s .   T h is   v alid ates  th e   co o r d in atio n   b etwe en   STSMC  an d   DM PC ,   wh er th STSMC  en s u r es  s tab le  v o ltag r eg u l atio n   wh ile  DM PC   g u ar an tee s   ac cu r ate  cu r r e n t tr a ck in g   an d   g r i d   in jectio n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.