I n d on e s i a n  Jo u r n al  of   E l e c t r i c al  E n g i n e e r i n g a n d  C om p u t e r  S c i e n c e   V ol .   4 3 , N o.   1 Ju ly   202 6 , pp.  63 ~ 77   I S S N :  2502 - 4752, D O I :  10.11591/ i j e e c s . v 4 3 .i 1 . pp 63 - 77           63     Jou r n al  h om e page ht t p: / / i j e e c s .i ae s c or e .c om   A d va n c e d   st at e  m ac h i n e - sl i d i n g   m od e  c u r r e n t  c o n t r ol     e n e r gy  m a n age m e n t   f or   m u l t i - so u r c e   DC  m i c r ogr i d       H am z a R e z i gu e 1 , M ab r ou k  K h e m l i c h e 1 , S am i a L at r e c h e 1 , B ad r e d d i n e   K a n ou n i 1 H am z K h e m l i c h e 2   1 D e pa r t m e n t   of   A ut o m a t i c   L a bo r a t or y ,   A ut o m a t i c   a n I n t e l l i g e n t   S ys t e m s ,   S e t i f - U n i ve r s i t y ,   S é t i f ,   A l g e r i a   2 C R T I   C e n t r e   i n   I n dus t r i a l   T e c hn ol o gi e s -   C h e r a g a   16014 A l g i e r s ,   A l g e r i a       A r t i c l e  I n f o     A B S T R A C T   A r t i c l e  h i s t o r y :   R e c e i v e d   J a 6 , 2026   R e v i s e J u n 2, 2026   A c c e pt e J u n 2 7 , 2026       T h i s   wo r k   a d d r e s s e s   e f f e c ti v e   p o we r   m a n a g e m e n i n   a   m u l ti - s o u r c e   DC   m i c r o g r i d .   An   i n n o v a ti v e   e n e r g y   m a n a g e m e n tec h n i q u e   u ti li z i n g   a   s tate   m a c h i n e   c o n tr o l   ( S M C )   i n teg r a ted   w i th   a   s li d i n g   m o d e   c u r r e n c o n tr o l   ( S M C C )   h a s   b e e n   d e v e l o p e d .   T h i s   a p p r o a c h   o f f e r s   a d v a n tag e s   th r o u g h   i ts   e q u i tab l e   d i s tr i b u ti o n   o f   p o we r   a m o n g   s o u r c e s ,   s to r a g e   d e v i c e s ,   a n d   d e m a n d   l o a d s ,   th e r e b y   o p ti m i z i n g   th e   f l o r a te,   d i s c h a r g e ,   a n d   c h a r g e   c y c l e s   o f   e n e r g y   s to r a g e   d e v i c e s a d d i t i o n a ll y ,   i i m p r o v e s   th e   r e s p o n s e   ti m e   o f   P E M F C   p o we r   a c r o s s   v a r i o u s   s tate s   i n   c o m p a r i s o n   t o   a   c o n v e n ti o n a l   P I   c o n tr o l l e r .   T h e   S M C - S M C C   h a s   p r o p o s e d   n i n e   s c e n a r i o s ,   c a te g o r i z e d   i n to   th r e e   s tate   o f   c h a r g e   ( S OC )   s i tu a ti o n s ,   to   f u l f il l   a   p r e d e ter m i n e d   s e o f   p a r a m e t e r s   f o r   th e   o p e r a ti o n   o f   th e   DC   m i c r o g r i d .   S i m u l a t i o n   s tu d i e s   c o n d u c ted   wi th   a   p r e c i s e   m o d e l   i n   M A T L A B /S i m u l i n k   h a v e   d e m o n s tr a ted   th a th e   p r o p o s e d   S M C - S M C C   i s   p r o f i c i e n i n   a c h i e v i n g   e f f e c t i v e   p o we r   s h a r i n g ,   r a p i d   DC   li n k   v o l tag e   c o n tr o l   i n   ter m s   o f   s tab i li ty ,   a n d   m a i n ta i n i n g   th e   S O C   wi th i n   i ts   c o n s tr a i n ts a d d i t i o n a ll y ,   th e   S M C - S M C C   e x h i b i ts   a   q u i c k e r   r e s p o n s e   ti m e   c o m p a r e d   to   c o n v e n ti o n a l   S M C - P I .   K e y w or d s :   D C   m i c r o g r i ds   E ne r gy   m a na ge m e nt   P r ot on e xc ha ng e   m e m br a ne   f ue l  c e l l   S l i d i ng   m ode  c ont r ol   S t a t e   m a c hi ne  c ont r ol   T h i s   i s   a n   o p e n   a c c e s s   a r ti c l e   u n d e r   th e   C C   B Y - SA   l i c e n s e .     C or r e s pon di n g A u t h or :   B a dr e ddi ne   K a nouni   D e pa r t m e nt   of   A ut o m a t i c  L a bor a t or y A ut o m a t i c  a nd   I nt e l l i g e nt   S y s t e m s S e t i f - U ni v e r s i t y   S é t i f , A l g e r i a   E m a i l :  ba dr e ddi ne .ka nouni @ uni v - m a i l .dz       1.   I N T R O D U C T I O N   M i c r og r i ds   ut i l i z i ng   e ne r gy   f r o m   r e ne w a bl e   r e s our c e s   ( R E R s )   a r e   g a r ne r i ng   he i g ht e ne i nt e r e s t   a c r os s   m ul t i pl e   i ndus t r i e s i nc l u di ng   i ndus t r y a ut om ot i v e   a ppl i c a t i ons m a r i t i m e   v e s s e l s s e a por t s a nd   s a t e l l i t e s T hi s   c ur i os i t y   i s   pr ope l l e by   t e c hnol og i c a l   i nno v a t i ons e l e v a t e e f f i c i e n c y   i r e ne w a bl e   e ne r gy ,   t he   c r e a t i on  of   no v e l   hy br i s t or a g e   c o m pone nt s a nd  pr of i c i e nt   pow e r   ba l a nc i n g   f a c i l i t a t e by   po w e r f u l   pow e r   c ont r ol   t e c hni que s   [ 1] - [ 3] .   A   c e nt r a l i z e pr oduc t i on  s y s t e m   w i t i nt e r c onne c t e m i c r o g r i ds   c a n   f a c i l i t a t e   t he   ut i l i t y   g r i d s   ope r a t i on  a s   a   s m a r t   gr i d.  T h e s e   M G s   de l i v e r   a g i l e   pow e r   g e n e r a t i on,  e f f e c t i v e l m i t i g a t i ng  gr i unc e r t a i nt y   a nd  p e a de m a nds   [ 4 ] M or e o v e r m i c r ogr i ds   c a e na bl e   d e c e nt r a l i z e d   s m a r t   pow e r   g e ne r a t i on,  e i t he r   a s   A C   m i c r o g r i ds   t ha t   de l i v e r   A C   pow e r   c o m pa t i bl e   w i t t he   ut i l i t y   g r i d,  or   a s   D C   m i c r o g r i ds  t ha t  pr o v i de  D C  pow e r  f or  D C  l oa ds  or  e ne r gy  s t or a ge  s y s t e m s .   M os t   D C  M G s   g e t   t he i r   e ne r gy   f r o m   r e ne w a bl e   s our c e s s uc a s   phot ov ol t a i c w i nd,  a nd  ge ne r a t or s ,   a nd  pr o v i de   i t   t o   D C   l oa ds   a nd  s t or a g e   de v i c e s T h e s e   s y s t e m s   us e   m ode r po w e r   e l e c t r oni c   c onv e r t e r s ,   s t r ong  c ont r ol l e r s , a nd be t t e r  pow e r   m a na g e m e nt   m e t hods  t m a ke  s ur e  t ha t  po w e r  i s  a l w a ys  a v a i l a bl e .   T he   a r c hi t e c t ur e   of   D C   m i c r o gr i ds   of f e r s   a d v a nt a ge s   s uc a s   a   r e duc e nu m be r   o f   c on v e r t e r s ,   e nha nc e e f f i c i e nc y di m i ni s he l os s e s a bs e nc e   of   s ki e f f e c t a nd  s i m pl i f i e c ont r ol a s   r e a c t i v e   po w e r   a nd   f r e que nc y   f l uc t ua t i ons   a r e   not   c onc e r ns   w i t hi n   t he   s y s t e m   [ 5 ] A t m os phe r i c   v a r i a t i ons   i nf l ue nc e   t he   s ubs t a nt i a l  non l i ne a r  pow e r  pr oduc e d b y  s ol a r  a nd  w i nd e ne r gy  s y s t e m s .   M a i nt a i ni ng  a  r e l i a bl e  pow e r  s uppl Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2502 - 4752   I ndone s i a n J  E l e c  E n g  &  C om p S c i V ol 4 3 , N o.  1 ,   Ju ly   20 2 6 :   63 - 77   64   i s   pr obl e m a t i c   due   t t he   unpr e di c t a bi l i t y   of   r e ne w a bl e   e ne r g y   s our c e s   s uc a s   w i nd  a nd  s ol a r c om pounde d   by  t he  i r r e g ul a r  pa t t e r ns  of  e n e r gy  de m a nd t hr oug hout  t he  hour , da y , a nd s e a s on.   I t he   e v e nt   of   pow e r   out a ge s e ne r gy   s t or a ge   de v i c e s   m i g ht   pr o v i de   r e ne w a bl e   e l e c t r i c i t y r e duc i n t he   s e v e r i t of   t he s e   pr obl e m s D ue   t t h e   w i de   v a r i e t y   of   e ne r gy   s t or a ge   s y s t e m s   ( E S S )   f e a t ur e s   a nd   c ha r a c t e r i s t i c s no  s i ng l e   t e c hnol ogy   c a a ddr e s s   a l l   of   t he   i m por t a nt   a ppl i c a t i on  r e qui r e m e nt s T hi s   i nc l ude s   t hi ng s  l i ke  e l e c t r i c  pow e r  a nd e ne r g y  d e ns i t i e s , di s c ha r g e  r a t e , l oa d pr of i l e , a nd  m o r e . C ons e que nt l y , ba t t e r i e s   e m e r ge   a s   a   f a v or a bl e   c hoi c e a nd  e xhi bi t   a   hi g e ne r gy   s t or a ge   de ns i t y ;   how e v e r t he y   de m ons t r a t e   a   l o w   pow e r  d e ns i t y .   A l t houg t he y   a r e   e s s e nt i a l de e c ha r g e - di s c ha r ge   c y c l e s   a c t ua l l y   r e duc e   t he   l i f e s pa of   ba t t e r i e s   w he us e f r e que nt l y   [ 6 ] A i nc r e a s i ng  nu m be r   of   pe opl e   a r e   c ons i de r i n g   m e r g i n g   f u e l   c e l l s   w i t c ont e m por a r y   e ne r gy   s t or a g e   t e c hnol o g i e s   i or de r   t i nc r e a s e   t he   s y s t e m s   po w e r   de ns i t y   a nd  dy n a m i c s .   B e c a us e   t he   hy br i di z a t i on  t e c hni que   opt i m i z e s   t he   f ue l - c e l l   s y s t e m t he   ul t i m a t e   r e s ul t   i s   be t t e r   f ue l   e f f i c i e nc y  a nd o v e r a l l  pe r f or m a nc e I t  us e s  t he  s uppl e m e nt a r y  pr op e r t i e s  of  ba t t e r i e s  t o i t s  a d v a nt a g e .   A   po w e r f ul   e ne r gy   m a na ge m e nt   s t r a t e gy   ( E M S )   t ha t   i nt e l l i g e nt l y   di s t r i bu t e s   pow e r   l oa ds   a c r os s   m ul t i pl e   e ne r gy   s ou r c e s   i s   pi v ot a l   t t he   s uc c e s s f ul   i m pl e m e nt a t i on  of   t hi s   opt i m i z a t i on  pr oc e s s D e v e l opi ng  a E M S   ne c e s s i t a t e s   a   m e t i c ul ous   e qui l i br i um   be t w e e e nha n c i ng   f ue l   e f f i c i e nc y   a nd  e ns ur i ng   t he   opt i m a l   ope r a t i on of  e a c h e n e r gy  s our c e   w i t hi n i t s  de s i g na t e d pa r a m e t e r s . F ur t he r m or e , r e duc i n g  t h e  E M S s  i nf l ue nc e   on  t he   hy br i po w e r   s y s t e m s   e nt i r e   l i f e   c y c l e   i s   e s s e nt i a l E xt e ns i v e   r e s e a r c l i t e r a t ur e   e xi s t s   on  e ne r gy  m a na g e m e nt   s ol ut i ons   f or   f ue l - c e l l   h y br i po w e r   s y s t e m s S t a t e   m a c hi ne   c ont r ol   ( S M C )   i s   a   m e t hodol og e m pl oye i t he   e l e c t r i c a l   do m a i n,  r e c o g ni z e f or   i t s   di r e c t r ul e - ba s e f r a m e w or k.  S M C   de pe nds   on  t he   i nf or m a t i on  a nd  i ns i g ht s   de r i v e f r o m   he ur i s t i c   or   e m pi r i c a l   pr i or   e xpe r i e nc e s T h e   e f f e c t i v e n e s s   of   t hi s   a ppr oa c de p e nds   on  y our   f a m i l i a r i t y   w i t ho w   t he   v a r i ous   pa r t s   of   t he   s y s t e m   w or [ 7 ] A not he r   m e t hod  i s   na m e t he   r ul e - ba s e f uz z y   l og i c   e ne r gy   m a n a ge m e nt   s y s t e m T hi s   s y s t e m   e f f i c i e nt l y   a l l oc a t e s   pow e r   us i n m e m b e r s hi f unc t i ons   a nd  I F - T H E N   r ul e s T hi s   t e c hni que   i s   e a s y   t t une   f or   op t i m a l   ope r a t i on   a nd  r obu s t  t m e a s ur e m e nt   i m p r e c i s i on  a nd  c o m pone nt   f l uc t ua t i ons H o w e v e r t he   f uz z y   l og i c   c ont r ol l e r s   ( F L C )   pe r f or m a nc e  d e pe nds  on  I F - T H E N  r ul e  de v e l op m e nt w hi c h r e qui r e s  e xp e r t i s e  a nd e xpe r i e nc e T he  f i e l d us e s   r ul e - ba s e f uz z y   l og i c   e n e r gy   m a n a ge m e nt   s y s t e m s   e xt e ns i v e l y T hi s   s y s t e m   di s t r i but e s   pow e r   e f f e c t i v e l us i ng   m e m be r s hi p f unc t i ons  a nd I F - T H E N  r ul e s  [ 8 ].   R e c e nt   a d v a n c e m e nt s   i ndi c a t e   t ha t   e ne r gy   m a n a ge m e nt   ut i l i z i ng   c l a s s i c a l   P I   c ont r ol l e r s   ha s   be c o m e   a   s i g ni f i c a nt   s t r a t e gy P r opor t i ona l - i nt e g r a l   ( P I )   c ont r ol l e r s   m oni t or   c r i t i c a l   pe r f or m a nc e   m e t r i c s i nc l udi ng  ba t t e r y   s t a t e   of   c ha r g e   ( S O C ) s upe r c a pa c i t or   v ol t a ge a nd  D C - bus   v ol t a g e   [ 9 ] I c ont r a s t   t v a r i ous   ot he r   s t r a t e g i e s t he   i m pl e m e nt a t i on  of   P I   c ont r ol l e r s   doe s   not   r e qui r e   s pe c i a l i z e e xpe r t i s e a nd  t he y   c a be   e a s i l t une i r e a l - t i m e   t i m p r o v e   t r a c ki ng   pe r f or m a nc e e f f e c t i v e l y   a ddr e s s i n g   s t e a dy - s t a t e   l oa de m a nds .   S l i d i ng   m ode   c ur r e nt   c ont r ol l e r s   ( S M C C )   ha v e   r e c e nt l y   g a r ne r e i nt e r e s t   a s   a   v i a bl e   a l t e r na t i v e   t o   c on v e nt i ona l   P I D   c ont r ol l e r s   f or   t he   de s i g o f   s t a bi l i z e r s   a i m e a t   m i t i g a t i n g   po w e r   os c i l l a t i ons T he   S M C C   l e r   e xhi bi t s   not a bl e   a dv a nt a g e s i nc l udi ng   r obus t ne s s   a nd  e a s e   of   i m pl e m e nt a t i on.  F ur t he r m or e i t   e xhi bi t s   s upe r i or   pe r f or m a nc e c ha r a c t e r i z e by   r a pi r e s pons e   a nd  m i ni m a l   c ur r e nt   r i ppl e s w he c om p a r e t t he   P I   c ont r ol l e r . A ddi t i ona l l y , i t  doe s  not  ne c e s s i t a t e  a  l oa d v ol t a ge  s e ns or , unl i ke  t he  pr e di c t i v e  c ont r ol l e r  [ 10 ].   T he   t opi c   of   e ne r gy   m a na ge m e nt   f or   hy br i s y s t e m s   ha s   a d v a nc e s i g ni f i c a nt l y   i r e c e nt   y e a r s .   N u m e r ous   s t r a t e g i e s   ha v e   be e put   f or t t i m pr o v e   t he s e   s y s t e m s   de p e nda bi l i t y   a nd  e f f i c i e nc y.     L i   e t   al .   [ 11 ]   c o m bi ne   Q   l e a r ni ng   w i t de t e r m i ni s t i c   r ul e s   t m i t i ga t e   c ur r e nt   f l uc t ua t i ons ;   how e v e r t he   e xt e ns i v e   t r a i ni ng   r e qui r e m e nt s   a nd  m od e l   de pe nde nc pos e   c ha l l e n g e s   f or   r e a l - t i m e   a ppl i c a t i ons A     f uz z y   r ul e - ba s e s t r a t e gy   e m pl o y s   f uz z y   l og i c   t a ddr e s s   unc e r t a i nt i e s   a nd  i m pr e c i s e   i nf or m a t i on  [ 12 ] .     C ui   e t   al .   [ 13 ]   pr e s e nt s   a a ppr oa c ut i l i z i ng   f uz z y   l og i c   t m a i nt a i t he   f ue l   c e l l   w i t hi a   hi g h - e f f i c i e nc z one   w hi l e   a c c o m m oda t i n g   r a pi de m a nd  c ha nge s I t he i r   c o m pa r i s on  of   s e v e r a l   c ont r ol   s y s t e m s L uc i a ni   a nd  T onol i   [ 14 ]   s i ng l e   out   f uz z y   l o g i c   a s   t he   one   t ha t   c a i nc r e a s e   f ue l   c e l l   e f f i c i e n c y   f or   l ow - l oa c y c l e s   b a s   m u c a s   33% F or   a   hy br i s y s t e m   t ha t   i nc or por a t e s   f ue l   c e l l s ba t t e r i e s a nd  s upe r c a pa c i t or s a   t y pe - f uz z y   t e c hni que   i s   e m pl o y e i [ 15 ] S t a bi l i t y   a nd  e f f i c i e nc y   a r e   bot e nha nc e b y   t hi s   m e t hod s   r i g or ou s   c ont r ol I or de r   t opt i m i z e   t he   di s t r i bu t i on   of   e ne r gy   i r e a l   t i m e Z ha n g   e t   al .   [ 16 ]   c om bi ne   f uz z y   a d a pt i v e   m a na g e m e nt   w i t dr i v i n m ode   r e c og ni t i on  t hr oug a   ne ur a l   ne t w or k.  U s i ng  t he   pr a i r i e   dog  opt i m i z e r   ( P D O ) a   no v e l   l oa f r e que nc y   c ont r ol   ( L F C )   m e t hodol og y   t ha t   c o m bi ne s   F L C   w i t t i l t e f r a c t i ona l   or de r   i nt e g r a l   de r i v a t i v e   w i t f r a c t i ona l   f i l t e r   ( T F O I D F F )   c ont r ol l e r s   w a s   pr e s e nt e i [ 17 ] .   A   t w o - a r e a   hy br i d   pow e r   g r i t ha t   i nc or por a t e s   e l e c t r i c   v e hi c l e s   ( E V s ) s upe r c onduc t i ng   m a g n e t i c   e ne r gy   s t o r a ge   ( S M E S ) a nd  a  uni f i e d po w e r   f l ow  c ont r ol l e r  ( U P F C )  i s  us e d i n t he  s t udy  t a s s e s s   t he  c ont r ol l e r s  pe r f or m a nc e   T hi s  pa pe r   of f e r s   a   no v e l   c ont r i but i on  t ov e r c o m i n g   t he   l i m i t a t i ons   i e xi s t i ng   r e s e a r c on  m i c r o g r i e ne r g m a na g e m e nt s pe c i f i c a l l y   a ddr e s s i ng  c ha l l e n g e s   r e l a t e t c o m pl e xi t y s c a l a bi l i t y a nd  t he   ne e f or   r e a l - w or l v a l i da t i on.  T a bl e   s u m m a r i z e c o m pa r a t i v e   of   v a r i ous   e xi s t i ng   c ont r ol   m e t hods   a nd  t he   pr opos e d   s t a t e   m a c hi ne   s l i di ng   m ode   c u r r e nt   c ont r ol   ( S M C S M C C )   a ppr oa c h.  F or m   a bo v e   t he   s hor t c o m i ng s   o f   e xi s t i ng   E M S   a ppr oa c he s   a r e   l i s t e a s   f ol l ow s :   P I   c ont r ol l e r s :   t he   a ut h or s   t ha nk  t he   r e v i e w e r   f o r   t hi s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I ndone s i a n J  E l e c  E n g  &  C om p S c i     I S S N :   2502 - 4752       A d v anc e d  s t at e  m ac hi ne - s l i d i ng m o d e  c ur r e nt  c on t r ol  e ne r gy  m anage m e nt     ( H am z R e z i gue )   65   r e c o m m e nda t i on  i r e s pons e I ns uf f i c i e nt   dy n a m i c   pe r f or m a nc e   f or   qui c l oa t r a ns i e nt s A   r i g i g a i n   a r r a n g e m e nt   de m ons t r a t e s   i ns uf f i c i e nt   r obus t ne s s   t o   pa r a m e t e r   v a r i a bi l i t y D e g r a d a t i on  of   pe r f or m a n c e   i n   nonl i ne a r  ope r a t i o na l  c ondi t i on s . B o t h ov e r s hoot  a nd s e t t l i ng  t i m e  a r e  a s pe c t s  t ha t  r e qui r e  c ons i de r a t i on.   F L C   tt e c hni c a l   de f i c i e nc i e s :   s ubs t a nt i a l   de pe nde nc e   on  r e g ul a t i ons   de f i ne by   e xpe r t s   a nd   m e m b e r s hi f unc t i ons l a c of   a   m e t hodi c a l   t uni ng   s t r a t e gy p e r f or m a n c e   s e ns i t i v e   t v a r i a t i ons   i ope r a t i ona l  c ondi t i ons .  A s  t he  s y s t e m  be c o m e s  i nc r e a s i ng l y  c o m pl e x, t he  r ul e  ba s e  e xpa nds  s i g ni f i c a nt l y .   R e i nf or c e m e nt   l e a r ni n g   ( R L )   E M S :   s ubs t a nt i a l   c om put a t i ona l   r e qui r e m e nt s   dur i ng  t r a i ni ng ,   s i g ni f i c a nt   da t a   r e qui r e m e nt s   f or   c on v e r g e nc e a s s ur a nc e s   of   s t a bi l i t y   a r e   c o m pl e x.,  C ons t r a i nt s   on  t he   de pl oym e nt   of   r e a l - t i m e   s y s t e m s   w i t hi e m b e dde s y s t e m s .   T h e   pr opos e S M C S M C C   m e t hod  e ns ur e s   s w i f t   f i ni t e - t i m e   c on v e r g e n c e c ons i de r a bl e   r e s i l i e nc e   t s y s t e m   nonl i ne a r i t i e s   a nd  pa r a m e t e r   unc e r t a i nt i e s r e duc e c o m put a t i ona l   r e qui r e m e nt s a nd  m i ni m i z e d   c ha t t e r i n g m a ki ng   i t   hi g hl y   s ui t a bl e   f or   r e a l - t i m e   e ne r gy   m a na g e m e nt   i D C   m i c r g r i s y s t e m s .   T e nha n c e   po w e r   f l o w   i t he   h y br i D C   m i c r ogr i a nd   o v e r c o m e   t he   l i m i t a t i ons   of   t he   P I   c ont r ol l e r w e   pr opos e   a   ne w   S M C C A   c o m pa r a t i v e   a n a l y s i s   be t w e e t he   pr opos e d c ont r ol l e r  a nd t he  P I  c ont r ol l e r  w i l l  be  pe r f or m e d t v e r i f y  e f f e c t i v e ne s s .       2.   C O N T R I B U T I O N  A N D  S I G N I F I C A N C E   T hi s   i s   t he   i na u g ur a l   c o m bi na t i on  of   S M C   w i t S M C C   f or   P E M F C - ba s e D C   m i c r o g r i ds r e s ul t i n i e nha nc e dy na m i c   r e s pons i v e n e s s   a nd  s upe r i or   S O C   r e g ul a t i on.  T hi s   w or pr i m a r i l y   c ont r i but e s   by  i nt r oduc i ng   a   s t a t e   m a c hi ne   s l i di ng   m ode   c ur r e nt   c ont r ol   ( S M C - S M C C )   t o   a ddr e s s   t he   i s s u e s   a s s oc i a t e w i t h   c ont r ol  a ppr oa c he s  f or  D C - M G   a ppl i c a t i ons , w hi c h i s  pr e s e nt e d a s  f ol l ow s :     T he  S M C - S M C C  t e c hni que  e nha nc e s  t he  pe r f or m a n c e  a nd e f f i c a c y  of  t he   e xa m i ne d D C - M G  s y s t e m .     T he   i m pl e m e nt a t i on  of   E M S   ut i l i z e s   S M C - S M C C   f or   t he   r e g ul a t i on  of   t he   D C - D C   boos t   i t he   P E M F C   s y s t e m .     T he   S M C - S M C C   r e pr e s e nt s   a   no v e l   s t r a t e g t ha t   di v e r g e s   f r o m   t he   c on v e nt i ona l   S M C - P I   m e t hodol og a nd de m ons t r a t e s  r e m a r ka bl e   e f f i c i e nc y .     T he   S M C   S M C C   g ua r a nt e e s   e f f i c i e nt   po w e r - f l o w   r e g ul a t i on  be t w e e t he   ge ne r a t or   a nd  t he   l oa unde r   v a r i ous  op e r a t i ona l  c ondi t i ons .     S ubs t a nt i a l l y   e nha nc e t he   r e s pons e   t i m e   r e l a t i v e   t t he   ut i l i z a t i on  of   P I   c ont r ol a l s s ubs t a nt i a l l e nha nc i ng  t he  r e s i l i e nc e  of  t he  c ont r ol  s y s t e m .   T hi s  pa pe r  i s  or g a ni z e d a s   f ol l ow s :   s e c t i on 3 d e l i ne a t e s  t he  s y s t e m  a r c hi t e c t ur e   a n d t he   m o de l l i ng  of   v a r i ous   s our c e s I s e c t i on  de l i ne a t e s   e ne r g m a na g e m e nt   s ol ut i ons   e m pl o y i ng   t he   s t a t e   m a c hi ne   i n   c onj unc t i on  w i t S M C C I s e c t i on  a na l y s e s   t he   s i m ul a t i on  out c om e s w hi l e   s e c t i on  6   r e pr e s e nt s   t he   c onc l us i on of  hi s  s t udy .       T a bl e  1 .   C o m pa r i s on be t w e e n di f f e r e nt   m e t hods  a nd t he  pr opos e d S C M - S M C C     A dva n t a g e s   D r a w ba c ks   C om pa r i s o n   w i t h   S C M - S M C C   P I   c ont r ol   E l e m e n t a r e x e c ut i o n;   m i ni m a l   c o m put a t i o n a l   c os t s   P a r a m e t e r   a dj us t m e n t s   a f f e c t   s e n s i t i vi t y   I m pr ove r o bus t n e s s   a n f a s t e r   c on ve r g e n c e   a r e   t w be n e f i t s   of f e r e by  S M C C .   F uz z l o g i c   c o n t r ol   D e a l s   w i t h   n o nl i n e a r i t i e s   i n   t h e   a bs e n c e   of   a   c l e a r   m ode l ;   a da pt i ve   a c t i on s   H e ur i s t i c   r ul e   de s i gn;   t uni ng   i n t r i c a c y ;   pot e n t i a l   s t e a dy - s t a t e   e r r or   S M C C   pr ovi de s   s t a bi l i t t h r ou gh   m a t h e m a t i c s ,   w h e r e a s   f uz z l o g i c   de pe n ds   on   pr i n c i pl e s   de r i ve f r o m   e x pe r i e n c e .   P r e di c t i ve   c o n t r o l   ( M P C )   O pt i m i z e s   pe r f or m a n c e   w h i l e   h a n dl i ng   r e s t r i c t i o n s   a n f ut ur e   f o r e c a s t s   R e l i e s   on   pr e c i s e   pr e di c t i o n   m ode l s ;   h e a vy  c om pu t a t i o n a l   W h i l e   S M C C   i s   qui c ke r   a n us e s   l e s s   c om pu t i ng   po w e r ,   i t   doe s   n ot   h a ndl e   c on s t r a i nt s   or   opt i m i z a t i o n   e x pl i c i t l y.   S C M - S M C C   ( P r opos e d)   R e a c t i o n   t i m e   i s   m i ni m a l ,   r obus t n e s s   a g a i n s t   un c e r t a i n t i s   h i gh,   a nd  c on ve r g e n c e   i s   t i m e   bou n d.   C h a t t e r i ng   a n pot e nt i a l   s w i t c h i ng   l os s e s ;   n e e de m o de l - ba s e un c e r t a i n t l i m i t s   I m pr ove s   dy n a m i c   r e s po n s e   a n di s t ur ba n c e   r e j e c t i o n   but   r e qui r e s   m i t i g a t i o n   of   pr a c t i c a l   i m pl e m e n t a t i o n   i s s ue s       3.   C O N F I G U R A T I O N  O F  T H E  M U L T I S O U R C E  S Y S T E M   F i g ur e  1 s how s  t he  de s i g n of  t he  D C   m i c r o g r i d.  T he  phot o v ol t a i c  ( P V )  s y s t e m , pr ot on   e xc h a ng e   m e m br a n e   f ue l  c e l l  ( P E M F C ) , a nd ba t t e r y  c onne c t  t o t he  D C  bus  t hr oug h D C D C  c onv e r t e r s , w hi l e  D C  l oa ds  c onne c t   di r e c t l y A  ( D C D C )  buc k - boos t  c on v e r t e r  l i nks  t he  s ol a r  pa ne l  t o t he  D C  bus , a  ( D C D C )   boos t  c onv e r t e r   c onne c t s  t he  P E M F C  t t he  D C  bu s , a nd a  bi di r e c t i ona l  D C D C  c onv e r t e r  c onne c t s  t he  ba t t e r y .     3.1.   P h ot ovo l t ai c  m od e l l i n g   V a r i ous   m a t he m a t i c a l   m ode l s   of   phot ov ol t a i c   s y s t e m s   w e r e   de v e l ope t c l a r i f y   t he   pr ope r t i e s   a nd   be ha v i or s   a r i s i ng   f r o m   t he   phy s i c a l   m a nuf a c t ur i ng   of   phot o v ol t a i c   c e l l s T he   P - V   a nd  I - V   c ha r a c t e r i s t i c s   of   t he   P V   s y s t e m   s how   f l uc t ua t i ons   de pe ndi ng   on  e xt e r na l   v a r i a bl e s T h e   phot o v ol t a i c   m odul e   i s   a s s e m bl e d   b Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2502 - 4752   I ndone s i a n J  E l e c  E n g  &  C om p S c i V ol 4 3 , N o.  1 ,   Ju ly   20 2 6 :   63 - 77   66   c onne c t i ng   m a n y   i ndi v i dua l   c e l l s   i pa r a l l e l ,   a nd  t h i s   s a m e   c ons t r uc t i on  pr oc e s s   i s   us e t c r e a t e   a   phot ov ol t a i c   g e ne r a t or   or   a r r a y T he   c ur r e nt   ge ne r a t e b y   a   s pe c i f i c   c e l l   c a be   obt a i ne f r o m   t he   e l e c t r i c a l   c i r c ui t  s how n i F i g ur e  2 w hi c h i s  r e pr e s e nt s  by  ( 1)  [ 18] ,   [ 19 ].      = [  (   ) 1 ]  +    ( 1)           F i g ur e   1. A r c hi t e c t ur e  of  t he   m ul t i - s our c e  s y s t e m           F i g ur e  2. S ol a r  c e l l  c i r c ui t       A c c or di ng   t ( 1) c ons t r uc t i ng   a   phot o v ol t a i c   ( P V )   m odul e   i n v ol v e s   c onne c t i ng   m a n y   P V   c e l l s   i s e r i e s  ( N s )  a nd pa r a l l e l  ( N p) ;  t he  P V   m odul e s  c onf i g u r a t i on i s  de s c r i be d i n ( 2)   [ 20 ] :      = [  (  (   )  ) 1 ]  + (   )  (   )   ( 2)     3.2.   M od e l l i n g of   P E M F C   T he   i nt r i c a t e nonl i ne a r   be ha v i or   of   P E M F C s   i s   i nf l ue nc e by   c e l l   t e m pe r a t ur e pr e s s ur e hum i di t y,   a nd c ur r e nt  de ns i t y .   T he  pe r f or m a nc e ,  e c ono m i c   v i a bi l i t y , a nd s t a bi l i t y  of  P E M F C s  i n   m a n y  a ppl i c a t i ons  r e l on  a c c ur a t e   m od e l l i ng   of   t he s e   c ha r a c t e r i s t i c s P E M F C s   t r a ns f or m   h y dr o g e n   a nd  ox yge i nt e l e c t r i c a l   e ne r gy   v i a   e l e c t r oc he m i c a l   r e a c t i ons   w i t hi t he   c e l l   m e m b r a ne T he   r e s ul t a nt   v ol t a ge - c ur r e nt   ( V - I )   c ha r a c t e r i s t i c s   a r e   nonl i ne a r   a n i nf l ue nc e b y   a c t i v a t i on,  oh m i c a nd   c onc e nt r a t i on  l os s e s ne c e s s i t a t i ng  s pe c i a l i s t   m ode l i ng   t e c hni que s   f or   a c c ur a t e   r e pr e s e nt a t i on.  T he   t ot a l   out put   v ol t a g e   of   t he   P E M F C  s t a c ( ) t he  e l e c t r i c a l  c i r c ui t  of  P E M F C   i s  s how n i F i g ur e  3  [ 21 ] .     = ( _ _  )   ( 3)     T he    _   r e pr e s e nt s   t he   c e l l s   r e v e r s i bl e   v ol t a g e de f i ne a s   t he   pot e nt i a l   m e a s ur e unde r   ope n   c i r c ui t   c i r c u m s t a nc e s   w he t he   c e l l   i s   i t he r m ody n a m i c   e qui l i br i um   w i t hout   a ny   l oa a p pl i e a s   s how i ( 4) F ur t he r m or e   _ a nd     r e pr e s e nt e t he   a c t i v a t i on,  ohm i c a nd  c onc e nt r a t i on  l os s e s   a s  s how n i n ( 5 ) - ( 7) .   i_B at te r y            i_PV i_LO A D    i_F C S   B DC 1 L  B D C1 S   B DC 1 C L  B D C 1 r C L  B DC 1 r L  B DC 1 Bi - d i r e c t i o n a l   c o n v e r t e r   B o o s t   c o n v e r t e r   DC - B U S C  B u c k - B oost B U C K - B O O S T   c o n v e r t e r   i _ P V i _ B a t t e y R  LO A D C   D C  B U S i _ L O A D L o c a l   D C - L O A D L   B oost D Boos t S  B oost   PE M FC i_ FC S  b u c k - b oos t Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I ndone s i a n J  E l e c  E n g  &  C om p S c i     I S S N :   2502 - 4752       A d v anc e d  s t at e  m ac hi ne - s l i d i ng m o d e  c ur r e nt  c on t r ol  e ne r gy  m anage m e nt     ( H am z R e z i gue )   67    _ = 1 . 2 2 9 8 . 5 × 10 4 (  298 . 15 ) + 4 . 3 0 8 5 × 10 5 ×  ×     [  ( 2 ) + ( 1 / 2 )    ( 2 ) ]   ( 4)     _ = [ 1 + 2  + 3   ( 2 5 . 08 × 10 6 ( 495  ) ) + 3   (  ) ]   ( 5)     _ =  ( + )   ( 6)     _ =    ( 1 )   ( 7)     T he   pr e s s ur e   of   hy dr o g e i s   de not e a s   2 t he   pr e s s ur e   of   oxyg e a s   2 a nd  t he   t e m pe r a t ur e   of   t he  c e l l  a s    T he  ope r a t i ona l  c ur r e nt  i s    , a nd t he  s e m i - e m pi r i c a l   c oe f f i c i e nt s  a r e   1 , 2 , 3 , 4   r e pr e s e nt s   t he   c onc e nt r a t i on  r e s i s t a nc e w hi l e     de not e s   t he   oh m i c   m e m br a n e   r e s i s t a nc e W hi l e   ( J )   de n ot e s   t he   a c t ua l   c ur r e nt  de ns i t y  of  t he  c e l l .     3.3.   M od e l i n g of   b at t e r y s t or age   T he  b a t t e r y  de m o ns t r a t e s  s i g ni f i c a nt  pot e nt i a l  f or   r e ne w a bl e  e ne r gy  s t or a ge  i m ul t i - s our c e  s y s t e m s ,   ow i ng   t i t s   l ow   s e l f - di s c ha r g e   r a t e r a pi dy na m i c   r e s pons e a nd  hi g e ne r g y   de ns i t y F i g ur e   de pi c t s   a   c i r c ui t   a na l og ous   t o   t he   ba t t e r y   e m pl o y e f or   t he   a s s e s s m e nt   of   i t s   f unc t i ona l i t y F ur t he r m or e t he   v ol t a g e   i s   m odul a t e d   nonl i ne a r l y   a c c o r di ng   t t he   c ha r g i n g   m e t hod  t s us t a i t he   ba t t e r y s   c a pa c i t y   a t   a a c c e pt a bl e   pe r f or m a nc e   l e v e l W he t he   di s c ha r ge   pha s e   i s   i pr og r e s s t he   v ol t a ge   i s   de t e r m i ne by   a ppl y i ng   t h e   fo r m ul a  t ha t  i s  pr e s e nt e d be l ow :     = 0 + × × (  ) + ×    ( ×  )   ( 8)     T he      of  t he  ba t t e r y  c a n be  c a l c ul a t e d us i ng  t he  f ol l o w i ng  e qu a t i on:      =  0 1   ( 9)     I t hi s   c ont e xt R B   r e pr e s e nt s   t he   i nt e r na l   r e s i s t a nc e   of   t he   ba t t e r y V 0   de not e s   i t s   ope n - c i r c ui t   v ol t a ge i B   i ndi c a t e s   t he   c ha r g i n g   c ur r e nt K   r e f e r s   t t he   pol a r i z a t i on  v ol t a g e ,   C B   s i g ni f i e s   i t s   c a pa c i t y,     A B   c or r e s ponds  t o t he  e xpone nt i a l  v ol t a ge , a nd  B B   i s  a l s o u s e d t de not e  t he  e xpone nt i a l  c a pa c i t y .               F i g ur e  3. P E M F C  e l e c t r i c a l  c i r c ui t   F i g ur e  4. C i r c ui t  of  ba t t e r y  s t or a ge       4.   E N E R G Y  M A N A G E M E N T  C O N T R O L   F O R  M U L T I - S O U R C E  S Y S T E M   T he   de s i g of   t he   D C   m i c r ogr i pr e s e nt e i t hi s   w or i s   s e e i F i g ur e   1.  T he   m ul t i - s our c e   s y s t e m   de l i ne a t e d i n t hi s  s t udy  i s  unc o m pl i c a t e d t c r e a t e  a nd  e xe c ut e .  W he n po w e r   g e n e r a t i on f a i l s  t m e e t  d e m a n d   or   e xc e e ds   t he   r e qui r e po w e r .   T h e   phot o v ol t a i c   po w e r   i s   m oni t or e v i a   a   b oos t   c on v e r t e r   ut i l i z i ng   t h e   a v a i l a bl e   s ol a r   pot e nt i a l   a nd  r e g ul a t e w i t m a xi m u m   po w e r   poi nt   t r a c ki ng   unde r   s t a nda r c ondi t i ons .     T he   E M S   t r a ns i t i ons   t c hos e m od e s   a f t e r   a ddr e s s i ng  t he   l oc a l   po w e r   ba l a nc e   a nd   de t e r m i ni ng  t he   a ppr opr i a t e  ope r a t i ng   m ode .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2502 - 4752   I ndone s i a n J  E l e c  E n g  &  C om p S c i V ol 4 3 , N o.  1 ,   Ju ly   20 2 6 :   63 - 77   68   T he   c ont r ol   s t r uc t ur e   e m pl o y s   c ur r e nt   r e g ul a t i on  l oops   f or   B D C s   t ha t   c onne c t   l oc a l   b us e s   w i t B E S S a nd  ut i l i z e s   S M C C   f or   t he   boos t   c on v e r t e r   t ha t   l i nks   l oc a l   bus e s   w i t P E M F C .   T h e   l oa po w e r   di s c r e pa nc i e s  a t  t he  l oc a l  ( 10) :      = × = (  )   ( 10)     T he   D C  l i nk i s   s ug g e s t e d t o be  a   c a pa c i t or A f t e r  de f i ni ng  a l l  t he  f unda m e nt a l   m ode l s w e  i nt e g r a t e d   t he  pow e r  s our c e s  i n a c c or da nc e   w i t h t he  D C  bus  d e s i g n.  T h e  c ur r e nt  i s  s uppl i e d by e a c h s our c e  c ol l e c t e d  on   t he  bus . T he  c o m put a t i on f or  t he  D C  l i nk c ur r e nt  i s  a s  f ol l ow s :     =  +  ±   ( 11)     T he   B D C   m oni t or s   t he   l oc a l   bus   v ol t a ge   t r e c t i f y   i m b a l a nc e po w e r   v i a   t he   B E S c ha r g e / di s c ha r g e   m e c ha ni s m   e m pl o y i ng  a   dua l - l oop  c onf i g ur a t i on.  T he   P I   r e g ul a t or   of   t he   out e r   bus   v ol t a ge   l oop  c a l c ul a t e s   a   c u r r e nt   I PI   t o   a s s e s s   t he   pr e c i s i on  of   t he   pr opos e e ne r g y   m a na g e m e nt   s t r a t e g i e s T he   B E S   c on v e r t e r   i s   de s i g ne f or   l oc a l   bus   v ol t a g e   m a na g e m e nt   a nd  l oa de m a nd  c or r e c t i on  by   m i t i ga t i ng   pow e r   de f i c i t s I ( 12 )   a nd  ( 13)   i l l us t r a t e   how   t he   v ol t a ge   l oop  c om pe ns a t e s   f or   t he   r e f e r e nc e   c ur r e nt   I P I   dur i n c ha r g e  a nd di s c ha r g e   m ode s w hi c h i s  c a l c ul a t e d by  t he  M S E M S  uni t .     Δ = (  )   ( 12)      = ( +   ) (   )   ( 13)     T he   B D C s   s uppl e m e nt a r y   P W M   c o m m a nds   a r e   g e ne r a t e by   c on v e r t e r s   PW M   g e ne r a t or s w hi l e   t he   i nne r   c ur r e nt  l oops  m oni t or  t he  s e t poi nt  a nd pr ov i de  t he  a v e r a g e d dut y  c y c l e  s i g n a l s .     4.1.   S t at e  m ac h i n e   S M C C   T he   e ne r gy   m a na g e m e nt   s y s t e m   i s   s e e a s   t he   c ont r ol   l e v e l   f o r   t he   s y s t e m   i t hi s   t e c hni que   f or   m a na g i n g   e ne r g y ,   w hi c i n v ol v e s   di v i di n g   t he   n e t   po w e r   o f   t he   s y s t e m   be t w e e t he   f ue l   c e l l   s y s t e m   a nd  t h e   ba t t e r y   pa c k.  M a i nt a i ni ng   s t e a dy   a nd  c os t - e f f e c t i v e   f unc t i oni ng   of   t hi s   D C   m i c r ogr i r e qui r e s   a e ne r g m a na g e m e nt   pl a n.  T hi s   pa pe r   pr e s e nt s   a e ne r gy   m a na g e m e nt   t e c hni que   u t i l i z i ng   s l i di ng   m ode   c ont r ol w hi c of f e r s   nu m e r ous   a d v a nt a ge s :   S l i di ng   m ode   pr o v i de s   e nha nc e f l e xi bi l i t y   a nd  r e duc e v a r i a bi l i t y   i n   c o m pa r i s on  t a   P I   c ont r ol l e r D i v e r s e   c ont r ol   m e a s ur e s   c a be   ut i l i z e d ;   a nd  I t   i m pr o v e s   t he   i nhe r e nt   r e l i a bi l i t y  of  t he   s y s t e m .     4.2.   S t at e  m ac h i n e  c on t r ol   T he   S M C   t e c hni que   i s   a   t r a di t i ona l   r ul e - ba s e a ppr oa c f or   m a na g i ng   e n e r gy   s y s t e m s   w i t hi a   m i c r o g r i d.  T h e   S M C   s t r a t e g y   i t hi s   m i c r o g r i ha s   s t a t e s   c a t e g or i z e i nt t hr e e   S O C   s t a t e s a s   s e e i T a bl e   2.   T he   t hr e e   S O C   s t a t e s   a r e   c a t e g or i z e a s   hi g h,  nor m a l a nd  l ow T he   r e f e r e nc e   po w e r   of   t he   f ue l   c e l l   i s   e s t a bl i s he ba s e o t he   ba t t e r y   S O C   r a ng e   a nd  t he   s y s t e m s   ne t   de m a nd  pow e r   ( P ne t ) C onc ur r e nt l y t he   f ol l ow i ng   c ons t r a i nt s   ha v e   be e t a k e i nt a c c ount :   P l oa d,  P ba t t a nd  P pv   r e pr e s e nt   t he   r e a l - t i m e   m e a s ur e d   l oa de m a nd   pow e r   a nd  t he   out put   po w e r   of   t he   phot o v ol t a i c   g e ne r a t i on  s y s t e m ,   r e s pe c t i v e l y ;   P f c m i n ,   P f c m i d, a nd P f c m a x de not e  t h e   m i ni m u m , opt i m u m , a nd  m a xi m u m  out put  pow e r  of  t he  f ue l  c e l l  s y s t e m .       T a bl e  2. S t a t e   m a c hi ne  c ont r ol  de c i s i ons   S O C        S t a t e       <       1    <     +    2    <       3       <       4    <       5    <       6      <         7    <        8    <       9       4.3.   S l i d i n g m od e  c u r r e n t  c on t r ol     T he   f unc t i on  of   S M C C   i s   t i m pl e m e nt   t he   I _f c   t m oni t or   t he    pr o v i de b y   t he   S M C   de c i s i ons   t a bl e T he   c ont r ol   a r c hi t e c t ur e   i s   pr e di c a t e on  a   D C D C   boos t   c onv e r t e r   s t r uc t ur e   [ 2 2 ] - [2 5 ].   A   boos t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I ndone s i a n J  E l e c  E n g  &  C om p S c i     I S S N :   2502 - 4752       A d v anc e d  s t at e  m ac hi ne - s l i d i ng m o d e  c ur r e nt  c on t r ol  e ne r gy  m anage m e nt     ( H am z R e z i gue )   69   c on v e r t e r   i s   a   D C D C   pow e r   e l e c t r i c a l   de v i c e   t ha t   e l e v a t e s   t he   i nput   v ol t a ge   t a   hi g he r   o ut put   v ol t a ge T hi s   i s   s e e i t he   f i g ur e F i v e   T he   c on v e r t e r s   f unc t i ona l i t y   i s   c om pr e h e nde by   e xa m i ni ng   i t s   t w s w i t c hi ng  s t a t e s F i g ur e   i l l us t r a t e s   t he   ope r a t i ng   m od e s   of   t he   pr opos e D C D C   boos t   c onv e r t e r S pe c i f i c a l l y F i g ur e   5( a )   s how s   t he   s w i t c h - on  ( O n)   c ondi t i on,  w hi l e   F i g ur e   5( b)   pr e s e nt s   t he   s w i t c h - of f   ( O f f )   c ondi t i on.  T he   c or r e s pondi ng   e qui v a l e nt   c i r c ui t s   f or   e a c ope r a t i ng   m ode   a r e   a l s i l l us t r a t e i t he   r e s pe c t i v e   s ubf i g ur e s .   T he  f ol l o w i ng  e qua t i ons  de s c r i be  e a c h ope r a t i n g   m ode .         ( a )     ( b)     F i g ur e  5. D C - D C  boos t  c i r c ui t :  ( a )  s w i t c o n   a nd   ( b)  s w i t c o ff       W e  c a n de s c r i be  t he  boos t  c onv e r t e r   m ode l  e qua t i ons  a s  f ol l ow s :     {   = [  ( 1 ) ]   = [ ( 1 )  ]   ( 14)     F or  t he   S M C C ,  t he  s ur f a c e  i s  s pe c i f i e d a s  f ol l ow s :       =      ( 15)     I or de r   t e ns ur e   t ha t   t he   P E M F C   c ur r e nt      f ol l ow s   t he   S M C   de c i s i ons     t he   c ont r ol     c a be   de s c r i be d a s   [ 9] :     = 1 2 ( 1  ( ) )   ( 16)       i t he   S M C - S M C C   l a w   i s   s e l e c t e t s a t i s f y   t he   r e a c ha bi l i t y   c ondi t i on  a nd  t g ua r a nt e e   f i ni t e - t i m e   c on v e r ge nc e  of  t he  s y s t e m  t r a j e c t or i e s  t o t he  s l i di ng  s ur f a c e w hi c h i s  pr e s e nt e d i n ( 16) .   I t s   v a l ue   i s   de t e r m i n e s uc t ha t   i t   c o m p e ns a t e s   f or   t he   w or s t - c a s e   bound  of   l u m pe unc e r t a i nt i e s ,   i nc l udi ng   m ode l i ng   e r r or s , p a r a m e t e r   v a r i a t i ons , a nd e xt e r na l  di s t ur ba nc e s K  i s  not  c hos e e xc e s s i v e l y  l a r ge ,   i n or de r  t o l i m i t  c ont r ol  e f f or t  a nd  m i t i g a t e   c ha t t e r i ng   e f f e c t s .   T c onf i r m   t he   c ont r ol   s t r uc t ur e t he   s t a bi l i t y   of   t he   c ur r e nt   l oo i s   e xa m i ne us i ng   t he   L y a puno f unc t i on;  t he  L y a puno v  c ondi t i on i s  s pe c i f i e d a s   [ 10 ] :     = 1 2 2 > 0          0   ( 17)     O ne  w a y  t o e xpr e s s  t he  de r i v a t i v e  of  ( 14)  us i n g  ( 15)  i s  a s :       =   =  ( 1 )     ( 18)     F ur t he r m or e , t he  e xpr e s s i on f or  t he  de r i v a t i v e  of     c a n be  c a l c ul a t e d us i ng  ( 18 ).     { ` = (  2 ( )  2 +    ) < 0 0 <    <   ( 19)     Th e   us e   of   t he   s i g num   f unc t i on  t s e nd  t he   c ont r ol   s i g na l   S   ha s   a   bi g   pr obl e m :   t he   c ha t t e r i n phe nom e non,  w hi c i s   a i nf i ni t e  s w i t c hi ng   f r e q ue nc y   t ha t   i s  ha r t o   a c hi e v e   [ 10 ].   T s ol v e   t hi s   pr obl e m   a nd   a l l ow  f or  a n a ppr op r i a t e  f r e que n c y  c ha n g e , t he  s i g nu m  f unc t i on  m us t  be  r e pl a c e d b y  a  h y s t e r e s i s  ba nd.   T he   di s c ont i nui t y   of   s l i di ng   m ode   c ont r ol   m a y   r e s ul t   i i nc r e a s e s w i t c hi ng  f r e que nc y   of   pow e r   e l e c t r oni c   e qui pm e nt A i nc r e a s e s w i t c hi ng   f r e que nc y   or   m or e   a s s e r t i v e   c ont r ol   t r a ns i t i ons   m a y   r e s ul t   i he i g ht e ne d s w i t c hi ng  l os s e s , g r e a t e r  t he r m a l  s t r e s s , a nd di m i ni s he d e f f i c i e nc y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2502 - 4752   I ndone s i a n J  E l e c  E n g  &  C om p S c i V ol 4 3 , N o.  1 ,   Ju ly   20 2 6 :   63 - 77   70   5.   R E S U L T S  A N D  D I S C U S S I O N   T hi s   s e c t i on  e xa m i ne s   t he   e f f i c a c y   of   t he   s ugge s t e e ne r gy   m a na ge m e nt   s y s t e m S M C - S M C C ut i l i z e f or   t he   r e g ul a t i on  of   t he   m ul t i s our c e   s y s t e m D i f f e r e nt   l oa v a l ue s   a r e   a ppl i e t t he   s y s t e m a nd  i t s   pe r f or m a nc e   i s   a s s e s s e i e a c of   t he   ni ne   m ode s w hi c a r e   s e pa r a t e i nt t hr e e   s c e na r i os T hr ou g hout   t he   w hol e   pe r f or m a nc e   a na l y s i s t he   l oa pr of i l e s   a nd  P V   i r r a di a nc e   a r e   r e g a r de a s   be i ng   i d e nt i c a l   i a l l   t hr e e   s c e na r i os W hi l e   T a bl e   pr e s e nt s   t he   g l oba l   s y s t e m pa r a m e t e r s   ut i l i z e i t he   s i m ul a t i on.  T he   l oa pr o f i l e   a nd  t he   phot o v ol t a i c   i r r a di a nc e   pr of i l e s   a r e   d e pi c t e i t he   F i g ur e   6.  T he   l oa pr o f i l e   f l uc t ua t e s   be t w e e n   1 , 000 a nd 2 , 000 W , w he r e a s  t he  P V  i r r a di a nc e  pr of i l e  r a n g e s  f r o m  700 t o 1 , 000 a s  pr e s e nt e d i F i g ur e  7.       T a bl e  3 .   G l oba l  s y s t e m  pa r a m e t e r s   P hot ovol t a i c   pa n e l   ( P V )   P E M F C   B a t t e r y     M a x i m u m   po w e r   ( P m a x)   60  W   1   0 . 944   C a pa c i t y   14  A h   M a x i m u m   vo l t a g e   ( V m pp)   17. V   2   3 . 5 10 03   B a t t e r r e s po n s e   t i m e   0. s   M a x i m u m   c ur r e n t   ( I m pp)   3. A   3   4 , 7 . 8 10 08 ,   /   /   P a n e l   i n   s e r i e s   ( N s )   5   4   , 1 . 96 10 04   /   /   P a n e l   i n   pa r a l l e l   ( N p )   2     12   /   /   C on ve r t e r s   p a r a m e t e r s   S ol ve r     B oos t   B uc boos t     B i di r e c t i o n a l   c o n ve r t e r   s ol ve r   t ype   dur a t i o n   L   =   0. 07  H   L =   40  m H   L = 0. 01  H   F i x e d - s t e p   7. s e c     C in =   0. m F   C in   =   0. m F   /   /           F i g ur e  6. L oa d pr o f i l e           F i g ur e  7. I r r a di a nc e  pr of i l e       5.1.   C as e  1:   <     T he   po w e r   t ha t   i s   pr oduc e by   e a c s our c e   i s   s how i F i g ur e   8,  a l on g   w i t t he   s t a t e s   t ha t   c or r e s pond  t t he   f unc t i oni ng   of   t he   s y s t e m   t ha t   i s   s how i T a bl e   2.   F i g ur e   8( a )   s how s   t he   ope r a t i ona l   out c om e s   w he t he   ba t t e r y S O C   i s   be l ow   S O C m i n a nd  F i g ur e   8( b)   de pi c t s   t he   s t a t e s   pr oduc e f r o m   c a s e   one T he   po w e r   g e ne r a t e by   t he   phot o v ol t a i c   s y s t e m   i s   l e s s   t ha t he   pow e r   de m a nd.  W he t he   S O C   dr ops   be l ow   t he   m i ni m u m   v a l ue a ddi t i ona l   c ha r g i n g   i s   ne e de t r e s t or e   t he   ba t t e r y s   c ha r g e   l e v e l .     T he   P E M F C   m us t   bot c om pe ns a t e   f or   t he   po w e r   s hor t f a l l   a nd  r e c ha r g e   t he   ba t t e r y ,   t he   i n i t i a l   S C O   e qua l   t o   20% S t a t e   1,  f r om   0s   t 1.5s   a nd  6s   t 7s t he   P V   g e ne r a t e a   po w e r   not   s a t i s f i e t he   l oa de m a nd;   c onc ur r e nt l y t he   P E M F C   dr i v e r   t he   r e s t   of   t he   l oa r e qui r e m e nt w hi l e   t he   r e m a i nde r   w a s   us e t c ha r g e   t he   ba t t e r y S t a t e   de not e t he   t i m e   i nt e r v a l   f r o m   1.5s   t 3s   a nd  4.5s   t 6s   t he   P E M F C   dr i v e r   pr o v i de a   t ot a l   pow e r   t ha t   m e e t   t he   l oa de m a nde a nd  c ha r g e   t he   ba t t e r y D ur i ng   t he   s t a t e   3,  oc c ur r i ng   w i t hi t he   t i m e   f r a m e  of  4.5s  t o 6s , a l s o t he   P E M F C  c ha r g e  t he  ba t t e r y  a nd  m e e t  t he  l oa d de m a nd.   W hi l e   t he   D C   bu s   v ol t a ge   a nd  t he   S O C   of   t he   ba t t e r y   ba nk  a r e   di s pl a y e i F i g ur e   9,  F i g ur e   9( a )   de pi c t s   t he   D C   l i nk   v ol t a g e w i t t he   r e f e r e nc e   v a l ue   s e t   a t   180  W .   T he   bus   v ol t a ge   a c c u r a t e l y   f ol l ow s   t he   r e f e r e nc e w i t pe a ks   a t   1.5s 3s 4.5s ,   a nd  6s   r e s ul t i ng   f r o m   f l uc t ua t i ons   i l oa de m a nd.  A   di v e r g e nc e   f r o m   t he   r e f e r e nc e   i s   not e d,   f ol l ow e by   a   s w i f t   r e v e r s i on  t o   t he   r e f e r e nc e   v a l ue F i g ur e   9( b)   i l l u s t r a t e s   t he  S O C   of   t he  ba t t e r i e s , i ndi c a t i ng  t ha t  t he  ba t t e r i e s  a r e  c h a r g i ng  r e g a r dl e s s  of  t he  l oa d de m a nd T he  p ow e r  ge ne r a t e d b t he   P E M F C   s y s t e m   pr o v i de s   e ne r gy   t t he   l oa w hi l e   s i m ul t a ne ous l y   c ha r g i n g   t he   ba t t e r i e s a s   t he i r   S O C   <   S O C m i n.  F i g ur e   10  di s pl a y s   t he   pow e r   out put   of   t he   P E M F C  ut i l i z i ng   t he   pr opos e S M C - S M C C   i c ont r a s t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I ndone s i a n J  E l e c  E n g  &  C om p S c i     I S S N :   2502 - 4752       A d v anc e d  s t at e  m ac hi ne - s l i d i ng m o d e  c ur r e nt  c on t r ol  e ne r gy  m anage m e nt     ( H am z R e z i gue )   71   t t he   c on v e nt i ona l   S M C - P I ;   t he   gr a phi c   de m ons t r a t e s   t ha t   t he   r e c o m m e nde e ne r gy   m a na g e m e nt   t e c hni qu e   y i e l ds  s upe r i or  r e s ul t s , w hi c h a r e   e nc a ps ul a t e d i n t he  a c c o m p a n y i ng   T a bl e  4.         ( a )     ( b)     F i g ur e  8.  P ow e r   g e n e r a t i on a nd ope r a t i ng  s t a t e  of  t he  pr opos e d e ne r gy   m a na ge m e nt  s y s t e m   unde r  t he   c ondi t i on   <  :  ( a )  pow e r   g e ne r a t e d by  t he  P V , P E M F C ,  a nd ba t t e r y , a nd    ( b)  c or r e s pondi ng  ope r a t i ng  s t a t e s         ( a )     ( b)     F i g ur e  9.  E l e c t r i c a l  pe r f or m a n c e  of  t he  pr opos e d s y s t e m  unde r  t he  c ondi t i on   <    ( a )  D C  bus   v ol t a ge  r e s pons e  a nd ( b)  ba t t e r y  s t a t e  of  c h a r g e  ( S O C )           F i g ur e  10. C om pa r i s on be t w e e n di f f e r e nt  c ont r ol l e r s   (  <  )       T a bl e  4 .   R e s pons e  t i m e   c o m p a r i s on of  di f f e r e nt  c ont r ol l e r s     I nt e r va l   S M C - PI   S M C - S M C C   R e s po n s e   t i m e   ( s )   -   1. 5s   0. 17   0. 06 s   1. 5s   -   3s   0. 35   0. 07   3s   -   4. 5s   0. 2   0. 004   4. 5s   -   6s   0. 24   0. 0045s   6s   -   7. 5s   0. 25   0. 0065       5.2.   C as e  2:     < <      T he   ba t t e r y   S O C   i s   c ons i de r e t o be   a bov e   t he   m i ni m u m   pe r m i s s i bl e   S O C   a nd  be l ow   t he   m a xi m u m   S O C I t hi s   c a s e t he   s ur pl us   e ne r gy   pr oduc e by  t he   phot o v ol t a i c   s y s t e m   i s   s t or e i t he   ba t t e r y   s t or a ge   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2502 - 4752   I ndone s i a n J  E l e c  E n g  &  C om p S c i V ol 4 3 , N o.  1 ,   Ju ly   20 2 6 :   63 - 77   72   s y s t e m a l s f e e di ng   t he   l oa de m a nd,  de pe ndi ng   on  t he   s t a t e .   R e g a r di ng   t he   c a s e   2.  T he   out put   g e ne r a t e b e a c s our c e   i s   i l l us t r a t e i F i g ur e   11,  a l ong s i de   t he   s t a t e s   c o r r e s pondi ng   t t he   s y s t e m s   ope r a t i on  a s   de t a i l e i T a bl e   2.   F i g ur e 11( a )   a nd   11( b)   i l l us t r a t e s   t he   pow e r   g e n e r a t e f r o m   t he   s our c e s a nd  d e pi c t s   t he   c or r e s pondi ng   s t a t e   f or   t hi s   s c e na r i o.  T he   t i m e   i nt e r v a l s   [ 0s       1.5s ]   a nd  [ 6s       7.5s ]   c or r e s po nd  t o s t a t e   num be r   f our t he   phot ov ol t a i c   ( P V )   s y s t e m   pr oduc e s   m a xi m u m   pow e r w hi l e   t he   P E M F C   s u ppl i e s   t he   l oa w i t m a xi m u m  po w e r  ( P m a x) , a nd  t he  s ur p l us  pow e r   c ha r g e s  t he  ba t t e r y . S t a t e  nu m be r  f i v e   e nc om p a s s e s  t he  t i m e   i nt e r v a l s   f r o m   1.5s   t 3s   a nd  f r o m   4.5s   t 6s t he   P V   doe s   not   g e n e r a t e   s uf f i c i e nt   e l e c t r i c i t y   t m e e t   l oa d   r e qui r e m e nt s ;   c ons e que nt l y t he   P E M F C   c o m pe ns a t e s   f or   t he   e ne r gy   de f i c i t   t t h e   l oa d.  I n   s t a t e   nu m be r   s i x,   c or r e s pondi ng  t o t he  t i m e  i nt e r v a l  [ 3s       4.5s ] , t he  phot o v ol t a i c  s y s t e m  pr oduc e s  i ns uf f i c i e nt  pow e r  t m e e t  t h e   l oa d de m a nd;  he nc e , t he  P E M F C  a nd t he  ba t t e r y  s uppl y  t he  de f i c i t  pow e r  r e qui r e d by  t he  l o a d.   T he   D C   bus   v ol t a ge   a nd  t he   c ur r e nt   S O C   of   t he   ba t t e r y   ba nk  a r e   bot di s p l a y e i n     F i g ur e   12.  F i g ur e   12( a )   i l l us t r a t e s   t he   D C   l i n v ol t a g e w i t a   r e f e r e nc e   v a l ue   of   180W T he   bus   v ol t a ge   c l os e l y   t r a c ks   t he   r e f e r e nc e w i t pe a ks   a t   1.5s 3s 4. 5s a nd  6 s   c a us e by   l oa de m a nd  f l uc t ua t i ons   A   de v i a t i on  f r o m   t he   r e f e r e n c e   i s   obs e r v e d,  f ol l o w e b y   a   qui c r e t ur t t he   r e f e r e nc e   va l ue F i g ur e   12( b )   i l l us t r a t e s   t he  S O C   f r om   0s   t 7s .   T he   ba t t e r y s   i ni t i a l   v a l ue s   a r e   66% T he   S O C   f l uc t ua t e s  be t w e e 66.025%   a nd  6 5.996% i ndi c a t i ng   t ha t   ba t t e r y   c ha r g i n g   a nd  di s c ha r g i n g   a r e   c ont i ng e nt   upon  l oa de m a nd  a nd  t he   pow e r   out put   of   t he   P E M F C   a t   t he   c or r e s pondi ng   c ondi t i on F i g ur e   13  c om pa r e s   t he   pow e r   out put   of   P E M F C s   ut i l i z i ng   t he   c on v e nt i ona l   S M C - P I   a nd  t he   ne w   S M C - S M C C   e ne r g m a na g e m e nt   m e t hod;   t he   f i ndi ng s  a r e  s u m m a r i z e d i n t he  T a bl e  5, a nd t he  f i g ur e  s ho w s  t ha t  t he  ne w  s t r a t e gy  pr oduc e s  be t t e r  r e s pons e s .         ( a )     ( b)     F i g ur e  11 .   P ow e r   g e ne r a t i on a nd ope r a t i ng  s t a t e  of  t he  pr opos e d e ne r gy   m a na g e m e nt  s y s t e m  unde r  t he   c ondi t i on    <  <  :  ( a )  pow e r   g e ne r a t e d by  t he  P V , P E M F C ,  a nd ba t t e r y , a nd    ( b)  c or r e s pondi ng  ope r a t i ng  s t a t e s         ( a )     ( b)     F i g ur e  12 .   E l e c t r i c a l  pe r f or m a nc e  of  t he  pr opos e d s y s t e m  unde r  t he  c ondi t i on   <  <    ( a )  D C  bus   v ol t a ge  r e s pons e  a nd ( b)  ba t t e r y  s t a t e  of  c h a r g e  ( S O C )       T a bl e  5. R e s pons e  t i m e  c o m p a r i s on of  di f f e r e nt  c ont r ol l e r s     I nt e r va l   S M C - PI   S M C - S M C C   R e s po n s e   t i m e   ( s )     1. s   0. 34   0. 045   1. 5s   - s   0. 45   0. 05   3s   - 4. 5s   0. 3   0. 0015   4. 5s -   6s   0. 35   0. 0061   s -   7. 5s   0. 345   0. 01   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.