I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv e  S y s t em   ( I J P E DS)   Vo l.  1 7 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 ,   p p .   1 8 4 2 ~ 1 8 5 1   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 7 . i 3 . p p 1 8 4 2 - 1 8 5 1           1842     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   O ptoco uple r - ba se d clos ed - lo o p hys t eresis co ntrol  for  buck  co nv erte r:  experi menta l resul ts       Da v id E s t ra da   G risa le s ,  J o s é   Áng el  B uitr a g o   G utié rr ez ,   F re dy   E .   Hoyos   D e p a r t a m e n t o   d e   E n e r g í a   E l é c t r i c a   y   A u t o má t i c a ,   F a c u l t a d   d e   M i n a s,   U n i v e r si d a d   N a c i o n a l   d e   C o l o m b i a ,   M e d e l l í n ,   C o l o mb i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   No v   2 0 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Ma y   5 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   J u l 8 ,   2 0 2 6       Th is  wo r k   e x p e rime n tall y   e v a lu a tes   a   sim p li fied   c lo se d - l o o p   o n – o ff   (h y ste re sis)  c o n tr o ll e r  fo r   a   sin g le - p h a se   b u c k   c o n v e rter  u sin g   a n   LM 3 2 4   c o m p a ra to r  a n d   a n   o p to c o u p ler - b a se d   g a te  d riv e   to   th e   IRF 8 3 0   M OS F ET .   Th e   c o n tro ll e r  c o m p a re s  t h e   o u tp u t   v o lt a g e   a g a in st   a   re fe re n c e   a n d   d riv e s  t h e   sw it c h   in   a   b i n a ry   m a n n e r,   y iel d i n g   v a riab le - fre q u e n c y   re g u lati o n   with   l o w   c o m p o n e n t  c o u n t .   P e rf o rm a n c e   is  a ss e ss e d   fo r  DC – DC   re g u l a ti o n   a n d   d y n a m ic  re fe re n c e   trac k in g   u n d e r  sin u so id a l,   tri a n g u lar,   a n d   re c tan g u lar   wa v e fo rm s  a t  1   Hz   a n d   6 0   Hz ,   a s  we ll   a s  u n d e r  in p u t - v o lt a g e   d ro o p ,   lo a d   p e rtu r b a ti o n s,   a n d   re a l - ti m e   c h a n g e s  i n   re fe re n c e   wa v e fo rm .   Re su lt s  sh o w   e n v e lo p e - a c c u ra te  trac k in g   wit h   f a st  tran sie n ts   a n d   b o u n d e d   ri p p le  a c ro ss   a ll   tes ted   c o n d it i o n s,  i n c lu d i n g   re p re se n tativ e   g ri d - fre q u e n c y   o p e ra ti o n .   Th e   c o n tro ll e r  m a in tai n s  sta b il it y   a n d   p re se rv e s  wa v e fo rm   fid e l i ty   d e sp it e   su p p l y   a n d   l o a d   d istu r b a n c e s;  e d g e   tran sie n ts  o b se rv e d   fo r  r e c tan g u la r   re fe re n c e s  a t  6 0   Hz   a re   c o n siste n t  with   e x p e c ted   o u tp u t - c a p a c it o r  d y n a m ics   a n d   re m a in   b o u n d e d .   T h e   fin d in g s  su p p o rt  th e   su i tab il it y   o f  a n a lo g u e   o n – o f f   h y ste re sis  with   o p to c o u p ler  iso l a ti o n   a s  a   lo w - c o m p lex it y   a p p r o a c h   fo r   a p p li c a ti o n s  re q u ir in g   e fficie n t  DC – DC  c o n v e rsio n   a n d   d y n a m ic  sig n a l   trac k in g ,   e sp e c ially   wh e re   c o st,  sim p li c it y ,   a n d   ra p i d   re sp o n se   a re   p rio rit ize d .   K ey w o r d s :   B u ck   co n v e r ter   Hy s ter esis   co n tr o l   L o w  co m p lex ity   co n tr o l   On - o f f   c o n tr o l   Op to co u p ler   g ate  d r iv e   T h is i s  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 :   Fre d y   E .   Ho y o s   Dep ar tam en to   d e   E n er g ía  E léc tr ica  y   Au to m ática ,   Facu ltad   d e  Min as   Un iv er s id ad   Nac io n al  d e  C o lo m b ia  Sed e  Me d ellín   C ar r er a  8 0   No .   6 5 - 2 2 3 ,   R o b le d o ,   Me d ellín   0 5 0 0 3 4 ,   C o lo m b ia   E m ail:  f eh o y o s v e@ u n al. ed u . c o       1.   I NT RO D UCT I O N   B u ck   co n v e r ter s   ar e  a   f u n d a m en tal  tech n o l o g y   f o r   r ed u cin g   DC   s y s tem   o u tp u t  v o ltag e   u s in g   n o n - d is s ip ativ e  co m p o n en ts   s u ch   as  in d u cto r s ,   ca p ac ito r s ,   an d   co n tr o lled   s witch es   [ 1 ] .   W h ile  th e  b asic  p r in cip le  r elies  o n   co m m u tatio n ,   f i n d i n g   o p tim al  co n tr o l  s tr ateg ies  r em ain s   a  h ig h ly   ac tiv e  r esear ch   f ield .   R ec en t  liter atu r e  h ig h lig h ts   v ar i o u s   a p p licatio n s ,   in clu d in g   b u c k   c o n tr o ls   f o r   elec tr ic  v eh icle  ( E V)   ch ar g in g   s tatio n s   [ 2 ] - [ 6 ]   a n d   s tr ateg ies  o r ien ted   to war d   ex te n d in g   b atter y   life   [ 5 ] ,   [ 6 ] .   Fu r th er m o r e,   r esear ch   h as  f o cu s ed   o n   th e  ef f icien cy   a n aly s is   o f   d if f er e n t  co n tr o l   s tr ateg ies   [ 7 ] ,   [ 8 ]   a n d   th e  p r o p o s al  o f   en tire ly   n ew   co n tr o l  p ar a d ig m s   f o r   b u ck   co n v er te r s   [ 9 ] - [ 1 1 ] .   T h is   ar ticle  p r esen ts   an   ex p er i m en tal  ev alu atio n   o f   a  s im p lif ied   clo s ed - lo o p   o n - o f f   ( h y s ter esis - ty p e)   co n tr o l  s tr ateg y   f o r   a  s in g le - p h ase  b u ck   co n v er ter .   T h e  s y s tem   u s es  an   L M3 2 4   o p er atio n al  am p lifie r   an d   o p to co u p lin g   to   co m p ar e  th e  o u tp u t  v o ltag e  with   a  r ef er en ce ,   g en e r atin g   a  b in ar y   s ig n al  to   r eg u late  p er f o r m an ce .   W ith in   t h e  b r o ad er   co n tex t  o f   p o wer   elec tr o n ics,  th is   ap p r o ac h   is   r ec o g n ized   as  o n e   o f   th e   s tan d ar d   co n tr o l  m o d alities   alo n g s id e  v o ltag e - m o d e   co n t r o l  ( VM C ) ,   cu r r en t - m o d e  c o n tr o l  ( C MC),   an d   s lid i ng - m o d e  co n tr o l ( SMC )   [ 1 2 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Op to co u p ler - b a s ed   clo s ed - lo o p   h yster esis   co n tr o l fo r   b u ck   co n ve r ter:   …   ( Da vid   E s tr a d a   G r is a les )   1843   Hy s ter esis   co n tr o l  ( HC )   is   a   leg itima te  an d   wid ely   s tu d ied   alter n ativ e  to   d ig ital  o r   m o d el - b ased   s ch em es,  p r io r itized   f o r   its   f ast  s witch in g ,   r o b u s t  b o u n d ar y - b ased   r eg u latio n ,   an d   h ar d w ar e  s im p licity   [ 1 2 ] ,  [ 1 3 ] .   W h ile  liter atu r e  o f ten   c o n tr asts   HC   with   m o r e  ad v a n ce d   s tr ateg ies   s u ch   as  s lid in g - m o d e   v ar ia n ts   o r   ad ap tiv e  s ch em es  th at  o f f er   s u p er io r   d is tu r b a n ce   r ejec tio n   [1 4 ] ,   [ 1 5 ] .   HC   r em ain s   f av o r ed   f o r   its   r ap id   tr an s ien t  r esp o n s e  an d   ea s e  o f   im p lem en tatio n   [1 4 ] - [1 7 ].   Fu r th er m o r e,   alth o u g h   d i g ital  co n tr o ller s   s u ch   as  PID   o r   m o d el - p r ed ictiv e  s ch em es  ca n   p r o v id e  h ig h er   p r ec is io n   a n d   s tead y - s tate  ac cu r ac y   [1 8 ] ,   [ 1 9 ],   ca r ef u lly   d esig n ed   l o w - co m p lex ity   an al o g u e  c o n tr o lle r s   ca n   s till   ac h iev e  ef f ec tiv e  d y n am ic  tr ac k in g   f o r   v ar io u s   r ef er en ce   tr ajec to r ies,   s u ch   as st ep   o r   r am p   v ar iatio n s   [1 9 ] ,   [ 20 ] .   T h e   p r a c t i c a l   a p p e a l   o f   t h i s   a n a l o g u e   a p p r o a c h   l i e s   in   i ts   l o w   c o m p u t a t io n a l   b u r d en   a n d   co s t - e f f e c t iv en e s s   [ 1 2 ] ,   [ 1 9 ] .   T h e   h ar d w ar e  r e a l iz a t i o n ,   i n v o l v in g   o p t o - i s o l a t i o n   a n d   o p - a m p - b a s e d   er r o r   p r o c e s s i n g ,   r ef l e c t s   e s t a b l i s h ed   a r ch i t e c tu r e s   u s e d   in   ap p l i c at i o n s   s u ch   a s   v o l t ag e   r eg u la t o r   m o d u le s   ( V R M s )   [ 21 ] ,   [ 2 2 ] .   R e s e ar c h   in d i ca t es   t h a t   s u c h   an a lo g u e   p a th s   c an   p r o v id e   r o b u s t   r eg u l a t io n   an d   h ig h   f i d e l i t y   in   d y n a m i c  t r a c k in g ,   ev en   u n d er   n o n l i n ea r - lo ad   co n d i t i o n s   [2 3 ] ,   e f f e c t i v e l y   e m u l a t i n g   AC - l i k e   p r o f i l e s   f r o m  DC   s o u r c e s   [1 4 ] ,   [ 1 5 ] ,   [ 20 ].   T h e  ex p er im en ts   r ep o r ted   h er e  test   th i s   co n tr o ller ' s   ab ilit y   to   tr ac k   d y n am ic  r ef e r en ce s ,   in clu d in g   s in u s o id al,   tr ian g u lar ,   a n d   r ec tan g u lar   wa v ef o r m s ,  an d   its   r o b u s tn ess   ag ain s t  s u p p ly   d r o p s   an d   lo a d   ch a n g es   [ 1 3 ] - [ 1 5 ] .   T h e  r esu lts   alig n   w ith   th e  p er f o r m an ce   en v elo p es   o f   m o r e  co m p lex   r o b u s t - co n t r o l  s tr ateg ies  [ 1 4 ] ,   [ 1 5 ] ,   co n f ir m in g   th at  a   s im p lifie d   an alo g u e  HC   ap p r o ac h   is   a  v iab le  d esig n   p at h   f o r   ap p licatio n s   wh er e   h ar d war e  s im p licity   an d   s p ee d   ar e  p ar am o u n t   [ 1 2 ] ,   [ 1 9 ] .   W h ile  m o r e  s o p h is ticated   a p p r o ac h es  m ay   b e  ad v an tag e o u s   f o r   ex tr em el y   tig h t  r eg u latio n   [1 4 ] - [1 6 ] ,   th e  p r o p o s ed   s y s tem   d e m o n s tr ates  h ig h   f id elity   ac r o s s   a  b r o ad   r an g e  o f   o p er atin g   s ce n ar io s   [1 8 ] ,   [ 1 9 ].   T h e  r em ain d er   o f   th is   ar tic le  is   o r g an ized   as  f o llo ws:   i)   Sectio n   2   d etails   th e  d esig n   an d   im p lem en tatio n   o f   th e  b u ck   c o n v er ter   an d   its   co n t r o ller ;  ii)   S ec tio n   3   p r esen ts   e x p er im e n tal  an d   s im u latio n   r esu lts   d em o n s tr atin g   th e   s y s tem ' s   r ap id   r esp o n s e  an d   tr ac k in g   ef f icien c y ;  an d   iii)   Fin al  f in d in g s   u n d er s co r e   th e  s u itab ilit y   o f   th is   lo w - co m p lex ity   ar ch itectu r e   f o r   ef f icie n t  v o ltag e  r e g u latio n   an d   d y n a m ic  s ig n al  tr ac k in g .       2.   M E T H O D   T h is   s ec tio n   d etails  th e  d esig n   an d   im p lem e n tatio n   o f   th e   b u ck   c o n v e r ter   a n d   t h e  an alo g u e  clo s ed - lo o p   o n - o f f   co n tr o ller ,   i n clu d i n g   c o m p o n en t  s izin g ,   h a r d wa r e  ar ch itectu r e,   a n d   t h e  ex p er im en tal - s im u latio n   wo r k f lo w  ad o p ted   f o r   v alid ati o n .     2 . 1 .     B uck   c o nv er t er   des ig n   C o m p o n en t  s elec tio n   f o llo wed   s tan d ar d   d esig n   cr iter ia   [ 2 4 ] ,   [ 2 5 ]   to   en s u r e  co n tin u o u s   co n d u ctio n   an d   b o u n d ed   o u tp u t   r ip p le   u n d er   th e  o p e r atin g   e n v elo p e  ex p lo r ed   ex p er im en tally .   T h e  r e latio n s h ip   b etwe en   p ar am eter s   was  f o u n d   b y   co m p ar in g   t h e  p er f o r m a n ce   o f   th e  s y s tem   wh en   th e  s witch   w as  clo s ed   an d   o p e n ,  lo o k in g   f o r   p ar am eter s   th at  w o u ld   g u ar an tee  c o n tin u o u s   co n d u ctio n   d u r in g   th e  ex p er im en t .   T h e  in d u cto r   lo wer   b o u n d   an d   ca p ac ito r   u p p e r   b o u n d   wer e  d e ter m in ed   u s in g   th e  r elatio n s   in   eq u atio n s   ( 1 ) - ( 2 ) ,   wh ich   wer e  d ev elo p e d   b y   [ 2 4 ] ,   as  th e  b o u n d ar y   p ar a m eter s   to   g u ar an tee  co n tin u o u s   co n d u ctio n .   = 40   k Hz   ch o s en   as  a  co n s er v ativ e  s witch in g - f r e q u en c y   r ef e r en ce   g iv en   th e  v a r iab le  co m m u tatio n   in h er en t  to   an alo g u e  h y s ter esis   co n tr o l,  an d   Δ ≤ 3 %   of      as  th e  r ip p le  co n s tr ain t.   L o ad   r esis tan ce   f o r   ea ch   o p er atin g   p o in t  was  m ea s u r e d   e x p er im en tally   an d   u s ed   d ir ec tly   i n   s izin g   ca lcu latio n s ,   ac k n o wled g in g   its   v o ltag e   d ep en d e n ce   in   th e   em p lo y ed   l o ad   m o d u le .     L =  ∗ 8 ∗ ∗   ( 1 )      =  ∗ 32 ∗ ∗ ∆ ∗ 2   ( 2 )     A  d esig n   tab le  was  co m p iled   to   ev alu ate     an d      ac r o s s   r ep r esen tativ e  p air s   (  ,  )   an d   m ea s u r ed   ,   wh ich   g u id ed   a  h ar d war e  s elec tio n   o f   = 100   F   an d   = 0 . 457  mH   to   s atis f y   co n s tr ain ts   th r o u g h o u t  th e  test ed   r an g e .   T h e  f in al  co n v er te r   to p o lo g y   is   th e  ca n o n ical  s tep - d o wn   s tag e   with   in p u t  s o u r ce ,   h ig h - s id e  c o n tr o lled   s witch ,   c atch   d io d e,   o u tp u t   in d u cto r ,   a n d   s h u n t  ca p ac it o r   f ee d in g   th e  r esis tiv e  lo ad ,   as  d ep icted   in   Fig u r e  1   with   th e  ad o p ted   p ar am eter   v alu es  an n o tated ,   wh ich   f o llo w  th e   lim its   s h o wn   in   T ab le  1 .   On   th e  lef t  s id e  o f   th e  f ig u r e,   th e  b u ck   co n v e r ter   with   r ea l  p ar am eter s   is   s h o wn ,   wh ile  o n   th e  r ig h t  s id e,   th e  b u ck   c o n v er te r   im p lem en te d   i n   th e  lab o r ato r y   is   p r esen ted .     2 . 2 .     Ana lo g   co ntr o l desig n   T h e   co n t r o l   s y s te m   f o r   t h e   b u ck   c o n v er te r   c o n s is ts   o f   a n   L M3 2 4   o p e r at io n al  am p l if ie r   th at  co m p a r es   th e      at   an y   g i v e n   t im e   wi th   a   r e f e r e n c e   s i g n al   ,   a n d   w o r k s   as   a n   o n - o f f   s i g n a l   t h at   en te r s   a n   o p t o c o u p le r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 7 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 :   1842 - 1 8 5 1   1844   H C P L - 3 1 2 0 ,   w h i c h   is   s u p p l i e d   b y   a   1 5   V   s o u r c e ,   w h i c h   is   t h e  s i g n a l   p r o v i d e d   t o   t h e   g a t e  o f   t h e  I R F 8 3 0   M O SF E T .   T h e   c o n t r o l   s e t u p   is   s h o w n   i n   F i g u r e   2 ,   w h i c h   s h o w s   t h e   c a s e  o f   a   b u c k   c o n t r o l l e r   w i t h   a     o f   1 0   V .       T ab le  1 .   Desig n   cr iter ia  f o r   t h e  in d u ctan ce   a n d   ca p ac itan ce   o f   th e  b u ck   c o n v e r ter   I n p u t   v o l t a g e   O u t p u t   v o l t a g e   R e si st a n c e   ( Ω )   M i n i m u m   i n d u c t a n c e   (H)   M a x i m u m   c a p a c i t a n c e   (F)   10   5 . 0   1 1 . 2   7 . 0 E - 5   1 . 9 E - 5   1 0 . 0   1 6 . 0   5 . 0 E - 5   1 . 3 E - 5   20   5 . 0   1 5 . 3   1 . 4 E - 4   1 . 9 E - 5   1 0 . 0   1 6 . 0   1 . 0 E - 4   1 . 3 E - 5           Fig u r e  1 .   B u ck   c o n v e r ter   with   r ea l p ar am eter s   an d   lab o r ato r y   im p lem en tatio n           Fig u r e  2 .   B u ck   c o n v e r ter   with   its   clo s ed - lo o p   co n t r o l       2 . 3 .    E x perim ent a l pro ce du r e  a nd   s im ula t io n   T h e   ev alu atio n   s tag e  co m p r is ed :  i)   DC – DC   r eg u latio n   o v er   ∈ [ 0 ,  ] ,   ii)  d y n am ic  tr ac k in g   f o r   s in u s o id al,   tr ian g u lar ,   an d   r ec t an g u lar     at  1   Hz  an d   6 0   Hz,   an d   iii)  d is tu r b an ce   r esp o n s e  u n d er   in p u t  v o ltag e   d r o o p ,   lo a d   ad d itio n /r em o v al,   an d   in   s itu   c h an g es  o f     wav ef o r m   class .   T im e - d o m ain   m ea s u r em en ts   wer e   co llected   o n   t h e  lab o r ato r y   p r o to ty p e  a n d   b en ch m a r k ed   ag a in s t  PS I M  s im u latio n s   co n f ig u r ed   with   th e   s am e  co m p o n en t  v alu es  an d   r ef e r en ce   tr ajec to r ies  to   ass ess   co r r elatio n   an d   to   v is u alize   h ig h - f r eq u en cy   r ip p le  n o t  f u lly   r eso lv ed   in   th e  e x p er im e n tal  ca p tu r es.       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   T h is   s ec tio n   r ep o r ts   tim e - d o m ain   p er f o r m an ce   f o r   tr ac k i n g   ex p er im en ts   an d   d is tu r b a n ce   test s ,   alo n g s id e  co m p ar is o n s   with   s im u latio n   to   c o n tex tu alize   r i p p les,  d y n am ics,  an d   wav ef o r m   f id elity .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Op to co u p ler - b a s ed   clo s ed - lo o p   h yster esis   co n tr o l fo r   b u ck   co n ve r ter:   …   ( Da vid   E s tr a d a   G r is a les )   1845   3 . 1 .    T ra c k ing   o f   s inu s o ida l r ef er ence s   Fo r   a  5   V   p ea k   s in u s o id   with   2 . 5   V   o f f s et,   th e   p r o t o ty p e   ex h ib its   clo s e  wav ef o r m   c o n f o r m ity   at  1   Hz   an d   6 0   Hz,   with   m in im al  p h ase  lag   an d   s m all  r ip p le  co n s is te n t  with   b o u n d ar y - s witch in g   r e g u latio n ,   as  s h o wn   in   Fig u r es  3 - 6   ( ex p e r im en tal  v s .   PS I M) .   T h e  6 0   Hz  ca s e,   r ep r esen tativ e  o f   g r id - f r eq u e n cy   d y n am ics,  is   tr ac k ed   with   n eg lig ib le   d is to r tio n   r ela tiv e  to   th e   r ef e r en ce   en v elo p e ,   s u p p o r tin g   s u itab ilit y   f o r   a p p licatio n s   r eq u ir i n g   DC - s o u r ce d   em u latio n   o f   AC - lik e  p r o f iles   at  f u n d am e n tal  f r eq u en cy .           Fig u r e  3 .   T im e   r esp o n s e  f o r   s in u s o id al    b eh av io r   at  5   V  am p litu d e  an d   1   Hz  f r e q u en c y           Fig u r e  4 .   T im e   r esp o n s e  f o r   s in u s o id al    b eh av io r   at  5   V  am p litu d e  an d   1   Hz  f r e q u en c y           Fig u r e  5 .   T im e   r esp o n s e  f o r   s in u s o id al    b eh av io r   at  5   V  am p litu d e  an d   6 0   Hz  f r eq u e n cy   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 7 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 :   1842 - 1 8 5 1   1846       Fig u r e  6 .   T im e   r esp o n s e  f o r   s in u s o id al    b eh av io r   at  5   V  am p litu d e  an d   6 0   Hz  f r eq u e n cy       3 . 2 .     T ra c k ing   o f   t ria ng ula r  re f er ence s   T r ian g u lar   r e f er en ce s   at  1   Hz   an d   6 0   Hz  ar e  tr ac k e d   with   lo w  s tead y - s tate  er r o r   an d   s m all  r ip p le  s u p er im p o s ed   o n   th e  r am p   s eg m en ts ,   as  illu s tr ated   in   Fig u r es  7 - 1 0 .   T h e  s im u latio n   tr ac es  r e s o lv e  th e  s witch in g   r ip p le  m o r e   clea r ly ,   wh ile  th e   ex p er im en tal   ca p tu r es  em p h as ize  th e  e n v elo p e   f id elity ;   th e  a g r ee m en t   b etwe en   b o th   in d icate s   th at  th e  v ar iab le - f r eq u e n cy   h y s ter esis   b eh av io r   r em ain s   b o u n d ed   an d   d o e s   n o t  co m p r o m is e  m ac r o s co p ic  tr ac k i n g   ac r o s s   th e  test ed   s lo p es.           Fig u r e  7 .   T im e   r esp o n s e  f o r   tr i an g u lar     b eh av i o r   at  5   V  am p li tu d e  an d   1   Hz  f r eq u e n cy           Fig u r e  8 .   T im e   r esp o n s e  f o r   tr i an g u lar     b eh av i o r   at  5   V  am p li tu d e  an d   1   Hz  f r eq u e n cy     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Op to co u p ler - b a s ed   clo s ed - lo o p   h yster esis   co n tr o l fo r   b u ck   co n ve r ter:   …   ( Da vid   E s tr a d a   G r is a les )   1847       Fig u r e  9 .   T im e   r esp o n s e  f o r   tr i an g u lar     b eh av i o r   at  5   V  am p li tu d e  an d   6 0   Hz  f r eq u en cy           Fig u r e  1 0 .   T im e  r esp o n s e  f o r   t r ian g u lar     b eh a v io r   at  5   V  am p litu d e  an d   6 0   Hz  f r eq u e n cy       3 . 3 .     T ra c k ing   re ct a ng ula r  r ef er ence s   Fo r   5 0 %   d u ty   r ec tan g u lar   r ef e r en ce s   at  1   Hz  a n d   6 0   Hz  ( 5   V  p ea k ) ,   th e  6 0   Hz  ca s e  r e v ea ls   o b s er v ab le   tr an s ien ts   at  ed g es  d u e  to   th e  ca p ac ito r ’ s   d is ch ar g e/ch a r g e  d y n am ics  wh en   s u b jecte d   to   ab r u p t  s tep s ,   wh er ea s   th e  1   Hz  ca s e  m ask s   th is   ef f e ct  b ec au s e  th e  d is ch ar g e  c o m p letes  r ap id ly   r elativ e   to   th e   p er io d ,   as  s h o wn   in   Fig u r es  1 1 - 1 4 .   T r an s ien t   o v er s h o o ts   s ee n   in   s im u latio n   u p   t o   2   p . u .   at   r is in g   e d g es  ar e   attr ib u ted   to   n u m er ical   ar tifa cts  g iv en   th e  a b s en ce   o f   a  co r r esp o n d in g   ex p e r im en tal   s ig n atu r e  an d   th e  in d ep en d en ce   f r o m   e x citatio n   f r eq u e n cy ; th e  m ea s u r ed   b e h a v io r   in d icate s   p h y s i ca lly   p lau s ib le  b o u n d ed   tr a n s itio n s .           Fig u r e  1 1 .   T im e  r esp o n s e  f o r   r ec tan g u lar   5 0 %    b eh av io r   at  5   V  am p litu d e  an d   1   Hz  f r eq u e n cy   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 7 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 :   1842 - 1 8 5 1   1848       Fig u r e  1 2 .   T im e  r esp o n s e  f o r   r ec tan g u lar   5 0 %    b eh av io r   at  5   V  am p litu d e  an d   1   Hz  f r eq u e n cy           Fig u r e  1 3 .   T im e  r esp o n s e  f o r   r ec tan g u lar   5 0 %    b eh av io r   at  5   V  am p litu d e  an d   6 0   Hz  f r eq u e n cy           Fig u r e  1 4 .   T im e  r esp o n s e  f o r   r ec tan g u lar   5 0 %    b eh av io r   at  5   V  am p litu d e  an d   6 0   Hz  f r eq u e n cy       3 . 4 .     Sy s t e m ’ s   beha v io r  a g a i ns t   pert urba t io ns   Un d er   a  p r o g r am m e d   r ed u ctio n   f r o m   2 0   V,   th e  o u tp u t  f o llo w s   th e  s in u s o id al  1   Hz  5   V  r ef er en ce   u n til  th e  in p u t  h e ad r o o m   ap p r o ac h es  th e  r e f er en ce   p ea k ;   b e y o n d   th is   p o in t,  t h e  n atu r al  d r o p o u t  p r ev e n ts   r ea ch i n g   th e  cr est,  y et   th e  wav e f o r m   s h ap e  is   p r eser v ed ,   as   s h o wn   i n   Fig u r e   1 5 .   W ith   a  s in u s o id al   ,   ad d in g   a n d   r em o v in g   a   p ar allel  lo a d   p r o d u ce s   ex p ec ted   v ar iatio n s   in   l o ad   v o ltag e  m a g n itu d e   an d   r ip p le  d u e   to   th e  lo a d ’ s   v o ltag e - d e p en d e n t  r esis tan ce ; r eg u latio n   r em ain s   s tab le  an d   p r o m p tly   s ettles  af ter   ea ch   p er tu r b atio n ,   as  s h o wn   in   Fig u r e  1 6 .   R ea l - tim e   ch an g es  o f     am o n g   r ec tan g u lar ,   tr ian g u lar ,   an d   s in u s o id al  class es  at  1   Hz   ar e   ac co m m o d ate d   with   f ast  ad ap t atio n   an d   with o u t  lo s s   o f   s tab ilit y ,   d em o n s tr atin g   th e  c o n tr o ller ’ s   r o b u s tn ess   to   ab r u p t c o m m an d   ch an g es,  as sh o wn   in   Fig u r e  1 7 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Op to co u p ler - b a s ed   clo s ed - lo o p   h yster esis   co n tr o l fo r   b u ck   co n ve r ter:   …   ( Da vid   E s tr a d a   G r is a les )   1849         Fig u r e  1 5 .   T im e  r esp o n s e  o f   t h e  s y s tem   wh en   a  v o ltag e  d r o p   o cc u r s     Fig u r e  1 6 .   T im e  r esp o n s e  o f   t h e  s y s tem   wh en   a  lo a d   p er tu r b atio n   o cc u r s           Fig u r e  1 7 .   T im e  r esp o n s e  o f   t h e  s y s tem   wh en   r ef e r en ce   wav ef o r m   c h an g es       3 . 5 .    I nte rpre t a t io n  a nd   im pli ca t io ns   o f   re s ults   Acr o s s   all  wav ef o r m s ,   th e  a n al o g u e   o n – o f f   lo o p   d eliv er s   en v e lo p e  tr ac k i n g   with   s m all  r ip p le  an d   r a p id   tr an s ien ts ,   r ea f f ir m in g   th e  ef f i ca cy   o f   a  lo w - co m p lex ity ,   is o lated   co m p ar ato r – o p to   ar c h itectu r e  f o r   d y n am ic   v o ltag e  s h ap in g   f r o m   a   DC   s o u r ce .   E d g e - s en s itiv e  ca s es  ( r ec tan g u lar   at   6 0   Hz)   h i g h lig h t  t h e  ex p ec ted   ca p ac ito r - in d u ce d   tr an s ien ts ,   s u g g esti n g   th at   if   tig h ter   e d g e   f id elity   is   r eq u ir ed ,   m in o r   d esig n   r e f in em en ts   s u ch   as  h y s ter esis   b an d   tu n in g ,   o u tp u t  R C   s h ap in g ,   o r   m o d est  d ig ital  ass i s tan ce   co u ld   f u r th er   r e d u ce   s tep - in d u ce d   d ev iatio n s   with o u t sacr if icin g   s im p licity .       4.   CO NCLU SI O N   T h e  ex p e r im en tal  r esu lts   d em o n s tr ate  th at  a  lo w - co m p lex ity ,   o p to - is o lated   o n - o f f   c o n tr o ller   ac h iev es   h ig h - f i d elity   d y n am ic  tr ac k in g   an d   r o b u s t  DC   r eg u latio n ,   s u p p o r tin g   th e  claim   t h at  s o p h is ticated   d ig ital  co n tr o l   is   n o t  alwa y s   n ec ess ar y   f o r   h i g h - p er f o r m an ce   v o lta g e  s h ap i n g .   T h e  s tu d y   v alid ated   th e  p r o to ty p e’ s   ab ilit y   to   tr ac k   s in u s o id al,   tr ian g u lar ,   an d   r ec tan g u lar   r ef er e n ce s   at  g r i d   f r eq u en cies ( 6 0   Hz )   with   f ast tr an s ien t r esp o n s e   an d   m i n im al  r i p p le,   e v en   u n d er   d is tu r b an ce s   s u ch   as  in p u t  v o ltag e   d r o p s   a n d   lo ad   p er tu r b atio n s .   T h ese   o u tco m es  alig n   with   th e  th eo r etica l  ex p ec tatio n s   o f   b o u n d ar y - b ased   co n tr o l  an d   s u p p o r t  s tan d ar d   p o wer   elec tr o n ics  th eo r ies  r eg ar d i n g   o u tp u t - ca p ac ito r   d y n am ics,  co n f ir m in g   th at  o b s er v e d   s tep   tr an s ien ts   r em ain   p h y s ically   b o u n d e d   an d   p r e d ic tab le.   B y   s u cc ess f u lly   em u latin g   AC - lik e  b eh a v io r s   with   m i n im al  h ar d war e ,   th is   r esear ch   m o v es  th e  b o d y   o f   s cien tific   k n o wled g e  f o r war d   b y   p r o v id i n g   an   em p ir ical  b en ch m ar k   f o r   h ig h - s p ee d ,   lo w - co s t  an alo g u e  r e g u latio n   th at  r iv als  th e  d y n am ic   tr ac k i n g   p e r f o r m an ce   o f   m o r e  c o m p lex   r o b u s t - co n t r o l   s tr ateg ies.  C o n s eq u en tly ,   th is   ar ch itectu r e  o f f e r s   a  v iab le  d esig n   p ath   f o r   co s t - s en s itiv e  ap p licatio n s   r eq u ir in g   b o th   ef f icien cy   an d   p r ec is e  d y n am ic  s ig n al  tr ac k in g .       ACK NO WL E DG M E N T S   T h e  au th o r s   ac k n o wled g e  th e  L ab o r ato r y   o f   E lectr ic  Ma ch in es  ( Un iv er s id ad   Nac io n al  d e  C o lo m b ia)   f o r   lab o r ato r y   ac ce s s ,   eq u ip m en t,  an d   tec h n ical  g u i d an ce   p r o v id ed   th r o u g h o u t  th is   s tu d y .   T h e  au th o r s   also   th an k   th e  class m ates  f r o m   th e  co u r s e  “M o d elin g   an d   C o n t r o l  o f   DC – DC   C o m m u ted   C o n v er ter s ”  f o r   th eir   co llab o r atio n   d u r i n g   b e n ch   tes ts   an d   f o r   h elp f u l   f ee d b ac k   o n   th e  co n tr o l  d esig n   an d   m ea s u r em en ts .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 7 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 :   1842 - 1 8 5 1   1850   F UNDING   I NF O R M A T I O N   T h is   r esear ch   r ec eiv ed   n o   e x te r n al  f u n d in g .       AUTHO R  CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th e  C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m e  o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Dav id   E s tr ad a  Gr is ales   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓     ✓   ✓   ✓   ✓         J o s é   Án g el  B u itra g o   Gu tiér r ez   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓     ✓   ✓   ✓   ✓         Fre d y   E .   Ho y o s   ✓   ✓     ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓     C   :    C o n c e p t u a l i z a t i o n   M   :    M e t h o d o l o g y   So   :    So f t w a r e   Va   :    Va l i d a t i o n   Fo   :    Fo r mal   a n a l y s i s   I   :    I n v e s t i g a t i o n   R   :    R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi   :    Vi su a l i z a t i o n   Su   :    Su p e r v i s i o n   P   :    P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu   :    Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT     T h e  au th o r s   d ec lar e  n o   co n f lict o f   in ter est.       I NF O RM E D  CO NS E N T   W e  h av e  o b tain ed   in f o r m ed   c o n s en t f r o m   all  in d iv id u als in c lu d ed   in   t h is   s tu d y .       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h e  d atasets   th at  s u p p o r t  th e  f in d in g s   o f   th is   s tu d y   ar e  a v ailab le  f r o m   th e  c o r r esp o n d in g   a u th o r   u p o n   r eq u est.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   R .   W .   Er i c k so n   a n d   D .   M a k s i mo v i c ,   F u n d a m e n t a l s   o f   p o w e r  e l e c t r o n i c s ,   2 n d   e d .   N o r w e l l ,   M A ,   U S A :   K l u w e r   A c a d e mi c   P u b l i s h e r s,   2 0 0 4 .   [ 2 ]   M .   A .   A .   M u r u g e s a n ,   J .   S .   S .   L o u r e n s ,   S .   G a n e sa n ,   a n d   B .   C h i n n a d u r a i ,   “ B r i d g e l e ss   c a n o n i c a l   a n d   b u c k - b o o st   c o n v e r t e r   c o mb i n e d   a r t i f i c i a l   n e u r a l   n e t w o r k   c o n t r o l l e d   e f f i c i e n t   b a t t e r y   c h a r g e r   f o r   e l e c t r i c   v e h i c l e s, ”   El e c t ri c   P o w e r   S y st e m s  Re s e a r c h ,   v o l .   2 4 8 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e p sr . 2 0 2 5 . 1 1 1 9 4 4 .   [ 3 ]   S .   R u t t a l a   a n d   J .   N a k k a ,   “ H i g h   s c a l a b l e   m u l t i - l e v e l   b i d i r e c t i o n a l   PFC   b u c k   c o n v e r t e r   w i t h   d u a l   o u t p u t :   w i d e   v o l t a g e   c o n t r o l   f o r   EV   c h a r g i n g   a p p l i c a t i o n , ”   J o u rn a l   o f   En e rg y   S t o r a g e ,   v o l .   1 3 2 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e st . 2 0 2 5 . 1 1 7 9 4 7 .   [ 4 ]   A .   S a a d a o u i   a n d   M .   O u a s s a i d ,   “ S u p e r - t w i s t i n g   s l i d i n g   m o d e   c o n t r o l   a p p r o a c h   f o r   b a t t e r y   e l e c t r i c   v e h i c l e s   u l t r a - f a s t   c h a r g e r   b a s e d   o n   V i e n n a   r e c t i f i e r   a n d   t h r e e - p h a s e   i n t e r l e a v e d   D C / D C   b u c k   c o n v e r t e r , ”   J o u r n a l   o f   E n e r g y   S t o r a g e ,   v o l .   8 4 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e s t . 2 0 2 4 . 1 1 0 8 5 4 .   [ 5 ]   M .   R .   Ç o r a p s i z ,   “ P V - f e d   m u l t i - o u t p u t   b u c k   c o n v e r t e r - b a s e d   r e n e w a b l e   e n e r g y   s t o r a g e   s y s t e m   w i t h   e x t e n d e d   c u r r e n t   c o n t r o l   f o r   l i f e t i m e   e x t e n s i o n   o f   Li - i o n   b a t t e r i e s , ”   C o m p u t e r s   a n d   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   v o l .   1 2 0 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o m p e l e c e n g . 2 0 2 4 . 1 0 9 7 5 7 .   [ 6 ]   K .   A n i t h a   a n d   B .   P a r a n d h a m a n ,   “ O p t i mi z e d   c o n t r o l   t e c h n i q u e s  f o r   e n h a n c i n g   t h e   b u c k   c o n v e r t e r   p e r f o r m a n c e   i n   l i t h i u m - i o n   b a t t e r y   c h a r g i n g , ”   R e su l t s   i n   E n g i n e e ri n g ,   v o l .   2 7 ,   p .   1 0 6 3 9 0 ,   S e p .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . r i n e n g . 2 0 2 5 . 1 0 6 3 9 0 .   [ 7 ]   H. - J.  P a r k ,   D .   Je o n g ,   H .   P a r k ,   W .   P a r k ,   a n d   S . - W .   H o n g ,   “ A c h i e v i n g   w i d e   v o l t a g e - c o n v e r s i o n - r a t i o   a n d   r e d u c e d   p o w e r   l o sses   f o r   h i g h   e f f i c i e n c y   w i t h   EV C R   b u c k   c o n v e r t e r   f o r   a   1 . 8   V   p o w e r   r a i l , ”   I EE E  T ra n s a c t i o n s  o n   Po w e r   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   4 0 ,   n o .   9 ,   p p .   1 2 0 1 1 – 1 2 0 1 4 ,   S e p .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TP EL. 2 0 2 5 . 3 5 7 1 4 5 4 .   [ 8 ]   Y. - J.  O h   e t   a l . ,   “ A   r o b u s t   h i g h   o n - d u t y   b u c k   c o n v e r t e r   a c h i e v i n g   a   p e a k   e f f e c t i v e   o n - d u t y   o f   0 . 9 7 6   w i t h   E M I   su p p r e ssi o n , ”   I EE E   T ra n s a c t i o n s  o n   I n d u st r i a l   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   7 2 ,   n o .   3 ,   p p .   3 2 2 3 – 3 2 2 7 ,   M a r .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TI E. 2 0 2 4 . 3 4 3 3 5 7 6 .   [ 9 ]   A .   A l z a w a i d e h ,   H .   T u ,   a n d   S .   L u k i c ,   “ S y s t e m   i d e n t i f i c a t i o n   o f   a   d c - d c   b u c k   c o n v e r t e r   b a s e d   o n   t w o - c h a n n e l   r e l a y   m e t h o d , ”   i n   2 0 2 4   I E E E   E n e r g y   C o n v e r s i o n   C o n g r e s s   a n d   E x p o s i t i o n   ( E C C E ) ,   I E E E ,   2 0 2 4 ,   p p .   3 8 3 3 – 3 8 3 7 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / E C C E 5 5 6 4 3 . 2 0 2 4 . 1 0 8 6 0 8 7 2 .   [ 1 0 ]   S .   C h i n c h o l k a r ,   M .   T a r i q ,   M .   P o sh t a n ,   a n d   M .   S h a r a f ,   “ N o r ma l i z e d   e r r o r - b a s e d   p i   c o n t r o l l e r   a n d   i t s  a p p l i c a t i o n   t o   t h e   DC – DC   b u c k   c o n v e r t e r , ”   Ma t h e m a t i c s ,   v o l .   1 2 ,   n o .   2 ,   p .   2 4 0 ,   J a n .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / ma t h 1 2 0 2 0 2 4 0 .   [ 1 1 ]   V .   H .   G a r c í a - R o d r í g u e z ,   R .   C .   A m b r o si o - Lá z a r o ,   J.  H .   P é r e z - C r u z ,   S .   Ta v e r a - M o s q u e d a ,   a n d   C .   R .   A sce n c i o - H u r t a d o ,   “ B i p o l a r   v o l t a g e   t r a c k i n g   c o n t r o l   f o r   d c / d c   b o o st   c o n v e r t e r – f u l l - b r i d g e   b u c k   i n v e r t e r   sy st e m :   d e si g n   a n d   a n a l y si s, ”   R e su l t s   i n   E n g i n e e r i n g ,  v o l .   2 5 ,   p .   1 0 3 6 9 0 ,   M a r .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . r i n e n g . 2 0 2 4 . 1 0 3 6 9 0 .   [ 1 2 ]   T.   K a w a k a mi ,   K .   Y a m a d a ,   K .   U me t a n i ,   a n d   S .   M o r i m o t o ,   “ D e si g n   a n d   a n a l y si s  o f   p o w e r   b a l a n c e   m o d e   c o n t r o l   u s i n g   d i g i t a l   c o n t r o l   f o r   b o o s t - t y p e   d c - d c   c o n v e r t e r , ”   I E EJ   T ra n s a c t i o n s  o n   El e c t ri c a l   a n d   El e c t ro n i c   E n g i n e e ri n g ,   v o l .   1 7 ,   n o .   5 ,   p p .   7 3 9 – 7 4 8 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / t e e . 2 3 5 6 2 .   [ 1 3 ]   R .   G h o sh ,   K .   D a sg u p t a ,   a n d   S .   P .   G h o sh a l ,   “ A n a l y s i s  o f   a   h y s t e r e s i s   c u r r e n t   c o n t r o l   DC – D C   b u c k   c o n v e r t e r   s u i t a b l e   f o r   w i d e   r a n g e   o f   o p e r a t i n g   c o n d i t i o n s,”   i n   2 0 2 3   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   C o m p u t e r ,   E l e c t ri c a l   a n d   C o m m u n i c a t i o n   E n g i n e e ri n g   ( I C C E C E) ,  I EEE,   Jan .   2 0 2 3 ,   p p .   1 – 5 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C C E C E 5 1 0 4 9 . 2 0 2 3 . 1 0 0 8 5 3 8 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Op to co u p ler - b a s ed   clo s ed - lo o p   h yster esis   co n tr o l fo r   b u ck   co n ve r ter:   …   ( Da vid   E s tr a d a   G r is a les )   1851   [ 1 4 ]   H .   A t t i a   a n d   F .   T.   K .   S u a n ,   “ R o b u st   sl i d i n g   m o d e   c o n t r o l l e r   d e si g n   f o r   b o o s t   c o n v e r t e r   a p p l i c a t i o n s , ”   I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   T e c h n o l o g y ,   v o l .   1 5 ,   n o .   3 ,   p .   4 8 1 ,   M a y   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 4 7 1 6 / i j t e c h . v 1 5 i 3 . 5 1 6 4 .   [ 1 5 ]   C .   A .   R a m o s - P a j a ,   J.   D .   B a st i d a s - R o d r i g u e z ,   a n d   A .   J .   S a a v e d r a - M o n t e s,   “ S l i d i n g - m o d e   c o n t r o l   o f   a   p h o t o v o l t a i c   sy st e m  b a s e d   o n   a   f l y b a c k   c o n v e r t e r   f o r   mi c r o i n v e r t e r   a p p l i c a t i o n s, ”   A p p l i e d   S c i e n c e s ,   v o l .   1 2 ,   n o .   3 ,   p .   1 3 9 9 ,   Ja n .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a p p 1 2 0 3 1 3 9 9 .   [ 1 6 ]   Y .   W a n g ,   W .   Z h a n g ,   a n d   C .   X u e ,   “ A d a p t i v e   c o n t i n u o u s  s l i d i n g   m o d e   c o n t r o l   o f   b u c k   c o n v e r t e r s  w i t h   m u l t i d i st u r b a n c e s   b a se d   o n   z e r o - c r o ss i n g   d e t e c t i o n , ”   I EE E  A c c e s s ,   v o l .   1 0 ,   p p .   7 2 6 4 3 – 7 2 6 5 7 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 2 . 3 1 8 8 7 6 0 .   [ 1 7 ]   A .   T.   D u d a k   a n d   A .   F a r u k   B a k a n ,   “ I t e r a t i v e   l e a r n i n g - b a s e d   a d a p t i v e   h y st e r e si s  c u r r e n t   c o n t r o l   met h o d   f o r   t h e   p o w e r   e l e c t r o n i c s   c o n v e r t e r s , ”   I E EE  Ac c e ss ,   v o l .   1 2 ,   p p .   1 7 7 2 8 5 – 1 7 7 2 9 7 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 4 . 3 5 0 5 2 6 3 .   [ 1 8 ]   K .   A see m   a n d   S .   S .   K u mar ,   “ C l o se d   l o o p   c o n t r o l   o f   DC - DC   c o n v e r t e r s   u s i n g   P I D   a n d   F O P I D   c o n t r o l l e r s,”   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   Po w e r   El e c t ro n i c s  a n d   D ri v e   S y s t e m s (I J PED S ) ,   v o l .   1 1 ,   n o .   3 ,   p .   1 3 2 3 ,   S e p .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p e d s. v 1 1 . i 3 . p p 1 3 2 3 - 1 3 3 2 .   [ 1 9 ]   M .   I sl a m,   A .   F .   A b d u l   G h a f f a r ,   E.   S u l a e ma n ,   M .   M .   A h s a n ,   A .   Z.   K o u z a n i ,   a n d   M .   A .   P .   M a h m u d ,   “ P e r f o r ma n c e   a n a l y si s   o f   PI   a n d   D M R A C   a l g o r i t h m   i n   b u c k – b o o s t   c o n v e r t e r   f o r   v o l t a g e   t r a c k i n g   i n   e l e c t r i c   v e h i c l e   u si n g   s i m u l a t i o n , ”   El e c t r o n i c s   ( S w i t zer l a n d ) ,  v o l .   1 0 ,   n o .   2 0 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e l e c t r o n i c s 1 0 2 0 2 5 1 6 .   [ 2 0 ]   H .   Ji a o ,   M .   H e ,   P .   F e n g ,   a n d   S .   Zh o u ,   “ M o d e l i n g   a n d   a n a l y si s  o f   v o l t a g e   r i p p l e - c o n t r o l l e d   S I D O   b u c k   c o n v e r t e r   i n   p s e u d o - c o n t i n u o u s  c o n d u c t i o n   m o d e   w i t h   l i m i t e d   c r o ss - r e g u l a t i o n   a n d   f a s t   l o a d   t r a n si e n t   p e r f o r m a n c e , ”   El e c t ro n i c s  ( S w i t zerl a n d ) ,   v o l .   1 1 ,   n o .   1 1 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e l e c t r o n i c s 1 1 1 1 1 7 3 1 .   [ 2 1 ]   R .   T.   Y a d l a p a l l i   a n d   A .   K o t a p a t i ,   “ M o d e l i n g   a n d   c o n t r o l   o f   l a p t o p   c o m p u t e r   v o l t a g e   r e g u l a t o r   m o d u l e   w i t h   m u l t i p l e   p o w e r   s o u r c e s, ”   J o u rn a l   E u r o p e e n   d e s   S y st e m e s A u t o m a t i ses ,   v o l .   5 3 ,   n o .   3 ,   p p .   4 2 1 – 4 2 7 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 8 2 8 0 / j e sa. 5 3 0 3 1 3 .   [ 2 2 ]   J.  R .   C h e n   e t   a l . ,   “ A   5 0   dB   h i g h - g a i n   o p e r a t i o n a l   a m p l i f i e r   i n t e g r a t e d   w i t h   me t a l - o x i d e   TF TS ,”  S e m i c o n d u c t o r  S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   v o l .   3 7 ,   n o .   1 0 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 8 / 1 3 6 1 - 6 6 4 1 / a c 8 b e c .   [ 2 3 ]   W .   H e ,   M .   M .   N a m a z i ,   H .   R .   K o o f i g a r ,   M .   A .   A m i r i a n ,   a n d   J .   M .   G u e r r e r o ,   “ V o l t a g e   r e g u l a t i o n   o f   b u c k   c o n v e r t e r   w i t h   c o n s t a n t   p o w e r   l o a d :   a n   a d a p t i v e   p o w e r   s h a p i n g   c o n t r o l , ”   C o n t r o l   E n g i n e e r i n g   P r a c t i c e ,   v o l .   1 1 5 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o n e n g p r a c . 2 0 2 1 . 1 0 4 8 9 1 .   [ 2 4 ]   F .   E.   H o y o s,  J.  E.   C a n d e l o - B e c e r r a ,   a n d   A .   R i n c ó n ,   “ E n h a n c e d   t h r e e - p h a se  i n v e r t e r   c o n t r o l :   r o b u s t   sl i d i n g   m o d e   c o n t r o l   w i t h   w a sh o u t   f i l t e r   f o r   l o w   h a r mo n i c s, ”   E n e rg i e s ,   v o l .   1 8 ,   n o .   2 2 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n 1 8 2 2 5 8 8 9 .   [ 2 5 ]   C .   I .   H .   V e l a sc o ,   F .   E.   H .   V e l a s c o ,   a n d   J .   E .   C a n d e l o - B e c e r r a ,   “ N o n l i n e a r   d y n a mi c s a n d   p e r f o r ma n c e   a n a l y si s   o f   a   b u c k   c o n v e r t e r   w i t h   h y s t e r e s i s  c o n t r o l , ”   C o m p u t a t i o n ,   v o l .   9 ,   n o .   1 0 ,   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / c o mp u t a t i o n 9 1 0 0 1 1 2 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       D a v i d   E s t r a d a   G r i s a l e s           i s   c u r r e n t l y   p u r s u i n g   a   m a s t e r’ s   d e g r e e   i n   e l e c tr i c a l   e n g i n e e r i n g   a t   t h e   U n i v e r s i d a d   N a c i o n a l   d e   C o l o m b i a ,   M e d e l l í n ,   w h e r e   h e   a l s o   re c e i v e d   h i s   d e g r e e   i n   m e c h a n i c a l   e n g i n e e r i n g .   H i s   r e se a rc h   i n t e r e s ts   i n c l u d e   p o w e r   e l e c tr o n i c s ,   e l e c t r i c a l   e n e r g y   g e n e r a t i o n ,   a n d   e n e r g y   t r a n s i t i o n ,   w i t h   a   p a r t ic u l a r   f o c u s  o n   t h e   m o d e l i n g ,   s i m u l a t i o n ,   a n d   c o n t r o l   o f   D C – D C   c o n v e r t e rs .   He   h a s   p r o f e s s i o n a l   e x p e r i e n c e   i n   m u l t i d i s c i p l i n a r y   e n g i n e e r i n g   e n v i r o n m e n t s ,   i n c l u d i n g   H V A C   a n d   p l u m b i n g   s y s t e m s   c o o r d i n a t i o n ,   p r o c e s s  s t a n d a r d iz a t i o n ,   a n d   t e c h n i c a l   d o c u m e n t a t i o n   f o r   q u a l i t y   a n d   c o m p l i a n c e .   H i s   t e c h n i c a l   e x p e r t is e   i n c l u d e s   M A T LA B / S i m u l i n k ,   E M T P / A T P D r a w ,   P y t h o n ,   a n d   BIM - b a s e d   C A D   t o o l s ,   a s   w e l l   a s   l a b o r a t o r y   t e s t i n g ,   d a t a   a c q u i s i t i o n ,   a n d   p e r f o r m a n c e   v a l i d a t i o n .   H i s   c o n t r i b u t i o n s   t o   t h i s   a r t i c l e   i n c l u d e   c o n c e p t u a l i z a t i o n ,   m e t h o d o l o g y ,   p r o t o t y p e   i m p l e m e n t a t i o n ,   e x p e r i m e n t a l  v a l i d a t i o n ,   d a t a   a n a l y s i s ,   a n d   m a n u s c r i p t   p r e p a r a t i o n .   H i s   r e se a rc h   i s  d r i v e n   b y   t h e   d e v e l o p m e n t   o f   p r a c t i c a l   a n d   l o w - c o m p l e x i t y   s o l u t i o n s   f o r   e f f i c i e n t   p o w e r   c o n v e r s i o n   a n d   d y n a m i c   s i g n a l   t r a c k i n g ,   w i t h   p o t e n t i a l   a p p l i c a t i o n s   i n   g r i d   i n t e g r a t i o n   a n d   e n e r g y   e f f i c i e n c y .   H e   c a n   b e   c o n t a c t e d   a t   e m a i l :   d e s t ra d a g @ u n a l . e d u . c o .         J o s é   Á n g e l   B u i t r a g o   G u t i é r r e z           i s   a n   e l e c t r i c a l   e n g i n e e r i n g   s tu d e n t   a t   t h e   N a t i o n a l  U n i v e r s i t y   o f   C o l o m b i a ,   M e d e l l í n   c a m p u s .   H e   c u r r e n t l y   w o r k s   a t  H M V   I n g e n i e r o s   L t d a .   i n   t h e   t r a n s m i ss i o n   l i n e s   d i v i s i o n ,   w h e r e   h e   h a s   g a i n e d   p r a c t ic a l   e x p e r i e n c e   i n   t h e   d e s i g n   o f   m e d i u m - v o l t a g e   t r a n s m i ss i o n   l i n e s  a n d   g r o u n d i n g   s y s t e m s  f o r   m e d i u m -   a n d   h i g h - v o l t a g e   p r o j e c t s .   H i s  a c a d e m i c   t r a i n i n g   i n c l u d e s   p o w e r   s y s te m   a n a l y s i s ,   s u b s t a t i o n   d e s i g n ,   a n d   e le c tr i c a l   p r o t e c t i o n ,   c o m p l e m e n t e d   b y   p r o f i c i e n c y   i n   t e c h n i c a l   s o f tw a r e   a n d   t o o l s   s u c h   a s   D I g S I L E N T   P o w e r F a c t o r y ,   M A T L A B ,   E M T P / A T P ,   A u t o C A D ,   P y t h o n ,   a n d   P L S - C A D D .   H e   h a s   p a r t ic i p a t e d   i n   a c a d e m ic   a n d   r e se a rc h   p r o j e c t s   i n v o l v i n g   p o w e r   c o n v e r t e r   m o d e l i n g   a n d   c o n t r o l ,   d i s t r i b u t i o n   s y s t e m   a u t o m a t i o n ,   a n d   e n e r g y   c o n v e r s i o n   s y s t e m   s im u l a t i o n .   H is   r e s e a r c h   i n t e r e s ts   i n c l u d e   p o w e r  s y s t e m   a n a l y s i s  a n d   o p e r a t i o n ,   w i t h   p a r t i c u l a r  e m p h a s i s  o n   d y n a m i c   b e h a v i o r ,   s t a b i l i t y ,   a n d   c o n t ro l   s t r a t e g ie s   f o r  m o d e r n   p o w e r  n e t w o r k s .   H e   i s   p a r t i c u la r l y   i n t e r e s t e d   i n   s m a l l - s i g n a l   a n d   t r a n s ie n t   s t a b i l i t y   a n a l y s i s ,   d y n a m i c   m o d e l i n g ,   a n d   c o n t r o l   s c h e m e s  a im e d   a t  i m p r o v i n g   t h e   r e l ia b i l i t y ,   s ta b i l i t y ,   a n d   p e r f o r m a n c e   o f  p o w e r  s y s t e m s .   H e   c a n   b e   c o n t a c t e d   a t   e m a i l :   j b u i t r a g o g u @ u n a l . e d u . c o .         F r e d y   E .   H o y o s           w a s   b o r n   i n   L a   C r u z ,   N a r i ñ o ,   C o l o m b i a .   H e   r e c e iv e d   h i s   B . S .   a n d   M . S .   d e g r e e s   i n   e l e c t r i c a l   e n g i n e e r i n g   a n d   i n d u s t r i a l   a u t o m a t i o n ,   r e s p e c t i v e ly ,   f r o m   t h e   N a t i o n a l   U n i v e r s i t y   o f   C o l o m b i a ,   M a n i z a l e s ,   C o l o m b i a ,   i n   2 0 0 6   a n d   2 0 0 9 .   H e   r e c e i v e d   h i s   P h . D .   d e g r e e   i n   E n g i n e e r i n g ,   w i t h   a n   e m p h a s i s   i n   a u t o m a t i o n ,   f ro m   t h e   N a t i o n a l   U n i v e r s i t y   o f   C o l o m b i a   i n   2 0 1 2 .   H e   i s   c u r r e n t l y   a   f u l l   p r o f e s s o r   i n   t h e   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E n e r g y   a n d   A u t o m a t i o n ,   F a c u l t y   o f   M i n e s ,   N a t i o n a l   U n i v e r s i t y   o f   C o l o m b i a ,   M e d e l l í n ,   C o l o m b i a .   H i s   r e s e a rc h   i n t e r e s ts   i n c l u d e   n o n l i n e a r   c o n t r o l ,   s y s t e m   m o d e l i n g ,   n o n l i n e a r   d y n a m i c s   a n a l y s i s ,   c o n t r o l   o f   n o n s m o o t h   s y s t e m s ,   a n d   p o w e r   e le c tr o n i c s ,   w i t h   a p p l i c a t i o n s   i n   a   b r o a d   r a n g e   o f   t e c h n o l o g i c a l   p r o c e s se s .   H e   i s   a   S e n i o r   R e s e a r c h e r   re c o g n i z e d   b y   t h e   C o l o m b i a n   M i n i s t r y   o f   S c i e n c e ,   Te c h n o l o g y   a n d   I n n o v a t i o n   ( f o r m e rl y   C o l c i e n c i a s )   a n d   a   m e m b e r   o f   t h e   A p p l i e d   T e c h n o l o g i e s   Re s e a r c h   G r o u p   (G I TA )   a t   t h e   N a t i o n a l   Un i v e r s i t y   o f   C o l o m b i a .   He   c a n   b e   c o n t a c t e d   a t   e m a i l :   f e h o y o s v e @ u n a l . e d u . c o .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.