Application perturb and observe maximum power point tracking with interconnection and damping assignment passive-based control for photovoltaic system using boost converter

Application perturb and observe maximum power point tracking with interconnection and damping assignment passive-based control for photovoltaic system using boost converter

Introduction. Power generation from renewable sources, such as photovoltaic (PV) power, has become increasingly important in replacing fossil fuels. A PV system’s maximum power point (MPP) moves along its power-voltage curve in response to environmental changes. Despite the use of maximum power poin...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2025
Hauptverfasser: Toualbia, A., Djilali, A. B., Taleb, R., Mansour, N., Souaihia, M., Saidi, H.
Format: Artikel
Sprache:English
Veröffentlicht: National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2025
Schlagworte:
photovoltaic generator
boost converter
passivity-based control
port-controlled Hamiltonian
maximum power point tracking
Online Zugang:http://eie.khpi.edu.ua/article/view/342083
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Electrical Engineering & Electromechanics

Institution

Electrical Engineering & Electromechanics
id eiekhpieduua-article-342083
record_format ojs
institution Electrical Engineering & Electromechanics
baseUrl_str
datestamp_date 2025-11-01T22:19:02Z
collection OJS
language English
topic photovoltaic generator
boost converter
passivity-based control
port-controlled Hamiltonian
maximum power point tracking
spellingShingle photovoltaic generator
boost converter
passivity-based control
port-controlled Hamiltonian
maximum power point tracking
Toualbia, A.
Djilali, A. B.
Taleb, R.
Mansour, N.
Souaihia, M.
Saidi, H.
Application perturb and observe maximum power point tracking with interconnection and damping assignment passive-based control for photovoltaic system using boost converter
topic_facet photovoltaic generator
boost converter
passivity-based control
port-controlled Hamiltonian
maximum power point tracking
фотоелектричний генератор
підвищувальний перетворювач
пасивне керування
гамільтоніан з керуванням портами
відстеження точки максимальної потужності
format Article
author Toualbia, A.
Djilali, A. B.
Taleb, R.
Mansour, N.
Souaihia, M.
Saidi, H.
author_facet Toualbia, A.
Djilali, A. B.
Taleb, R.
Mansour, N.
Souaihia, M.
Saidi, H.
author_sort Toualbia, A.
title Application perturb and observe maximum power point tracking with interconnection and damping assignment passive-based control for photovoltaic system using boost converter
title_short Application perturb and observe maximum power point tracking with interconnection and damping assignment passive-based control for photovoltaic system using boost converter
title_full Application perturb and observe maximum power point tracking with interconnection and damping assignment passive-based control for photovoltaic system using boost converter
title_fullStr Application perturb and observe maximum power point tracking with interconnection and damping assignment passive-based control for photovoltaic system using boost converter
title_full_unstemmed Application perturb and observe maximum power point tracking with interconnection and damping assignment passive-based control for photovoltaic system using boost converter
title_sort application perturb and observe maximum power point tracking with interconnection and damping assignment passive-based control for photovoltaic system using boost converter
title_alt Application perturb and observe maximum power point tracking with interconnection and damping assignment passive-based control for photovoltaic system using boost converter
description Introduction. Power generation from renewable sources, such as photovoltaic (PV) power, has become increasingly important in replacing fossil fuels. A PV system’s maximum power point (MPP) moves along its power-voltage curve in response to environmental changes. Despite the use of maximum power point tracking (MPPT) algorithms, the displacement of the MPP results in a decrease in PV system performance. Problem. Perturb & Observe (P&O) MPPT algorithm is a simple and effective algorithm, it can suffer from some drawbacks, such as oscillations around the MPP, slow tracking of rapid changes in irradiance, and reduced efficiency under temperature variation condition. The new MPPT control strategy for a solar PV system, based on passivity control, is presented. The goal of this study is to enhance the efficiency and stability of MPPT in PV systems by integrating the P&O algorithm with Interconnection and Damping Assignment Passivity-Based Control (IDA-PBC). Methodology. The new MPPT P&O PBC strategy aims to extract maximum power from the PV system in order to improve its efficiency under some conditions such as the variations of the temperature, the irradiation and the load. IDA-PBC is employed to design a Lyapunov asymptotically stable controller using the Hamiltonian structural properties of the open-loop model of the system. Also, with minimization of the energy dissipation in boost converter of the PV system to illustrate the modification of energy and generate a specify duty cycle applied to the converter. The results with MATLAB clearly demonstrate the advantages of the proposed MPPT P&O PBC, showcasing its high performance in effectively reducing oscillations in various steady states of the PV system, ensuring minimal overshoot and a faster response time. Scientific novelty. Key contributions include methodological improvements such as dynamic adjustment of the cycle for boost converter and a new approach to partner selection, which significantly optimizes the algorithm’s performance. Practical value. A comparative analysis of the proposed MPPT controller against conventional algorithms shows that it offers a fast dynamic response in finding the maximum power with significantly less oscillation around the MPP. References 46, tables 2, figures 13.
publisher National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine
publishDate 2025
url http://eie.khpi.edu.ua/article/view/342083
work_keys_str_mv AT toualbiaa applicationperturbandobservemaximumpowerpointtrackingwithinterconnectionanddampingassignmentpassivebasedcontrolforphotovoltaicsystemusingboostconverter
AT djilaliab applicationperturbandobservemaximumpowerpointtrackingwithinterconnectionanddampingassignmentpassivebasedcontrolforphotovoltaicsystemusingboostconverter
AT talebr applicationperturbandobservemaximumpowerpointtrackingwithinterconnectionanddampingassignmentpassivebasedcontrolforphotovoltaicsystemusingboostconverter
AT mansourn applicationperturbandobservemaximumpowerpointtrackingwithinterconnectionanddampingassignmentpassivebasedcontrolforphotovoltaicsystemusingboostconverter
AT souaihiam applicationperturbandobservemaximumpowerpointtrackingwithinterconnectionanddampingassignmentpassivebasedcontrolforphotovoltaicsystemusingboostconverter
AT saidih applicationperturbandobservemaximumpowerpointtrackingwithinterconnectionanddampingassignmentpassivebasedcontrolforphotovoltaicsystemusingboostconverter
first_indexed 2025-11-02T02:08:55Z
last_indexed 2025-11-02T02:08:55Z
_version_ 1848097718114713600
spelling eiekhpieduua-article-3420832025-11-01T22:19:02Z Application perturb and observe maximum power point tracking with interconnection and damping assignment passive-based control for photovoltaic system using boost converter Application perturb and observe maximum power point tracking with interconnection and damping assignment passive-based control for photovoltaic system using boost converter Toualbia, A. Djilali, A. B. Taleb, R. Mansour, N. Souaihia, M. Saidi, H. photovoltaic generator boost converter passivity-based control port-controlled Hamiltonian maximum power point tracking фотоелектричний генератор підвищувальний перетворювач пасивне керування гамільтоніан з керуванням портами відстеження точки максимальної потужності Introduction. Power generation from renewable sources, such as photovoltaic (PV) power, has become increasingly important in replacing fossil fuels. A PV system’s maximum power point (MPP) moves along its power-voltage curve in response to environmental changes. Despite the use of maximum power point tracking (MPPT) algorithms, the displacement of the MPP results in a decrease in PV system performance. Problem. Perturb & Observe (P&O) MPPT algorithm is a simple and effective algorithm, it can suffer from some drawbacks, such as oscillations around the MPP, slow tracking of rapid changes in irradiance, and reduced efficiency under temperature variation condition. The new MPPT control strategy for a solar PV system, based on passivity control, is presented. The goal of this study is to enhance the efficiency and stability of MPPT in PV systems by integrating the P&O algorithm with Interconnection and Damping Assignment Passivity-Based Control (IDA-PBC). Methodology. The new MPPT P&O PBC strategy aims to extract maximum power from the PV system in order to improve its efficiency under some conditions such as the variations of the temperature, the irradiation and the load. IDA-PBC is employed to design a Lyapunov asymptotically stable controller using the Hamiltonian structural properties of the open-loop model of the system. Also, with minimization of the energy dissipation in boost converter of the PV system to illustrate the modification of energy and generate a specify duty cycle applied to the converter. The results with MATLAB clearly demonstrate the advantages of the proposed MPPT P&O PBC, showcasing its high performance in effectively reducing oscillations in various steady states of the PV system, ensuring minimal overshoot and a faster response time. Scientific novelty. Key contributions include methodological improvements such as dynamic adjustment of the cycle for boost converter and a new approach to partner selection, which significantly optimizes the algorithm’s performance. Practical value. A comparative analysis of the proposed MPPT controller against conventional algorithms shows that it offers a fast dynamic response in finding the maximum power with significantly less oscillation around the MPP. References 46, tables 2, figures 13. Вступ. Генерація електроенергії з відновлюваних джерел, таких як фотоелектричні (PV) системи, набуває все більшого значення як заміна викопного палива. Точка максимальної потужності (MPP) PV системи зміщується вздовж кривої залежності потужності від напруги в залежності від навколишнього середовища. Незважаючи на використання алгоритмів відстеження точки максимальної потужності (MPPT), зсув MPP призводить до зниження продуктивності PV системи. Проблема. MPPT алгоритм Perturb & Observe (P&O) є простим і ефективним алгоритм, але він може мати недоліки, такі як коливання біля MPP, повільне відстеження швидких змін освітленості та зниження ефективності в умовах коливань температури. Представлено нову стратегію управління MPPT для сонячної PV системи, засновану на пасивному управлінні. Метою дослідження є підвищення ефективності та стабільності MPPT у PV системах шляхом інтеграції алгоритму P&O з пасивним керуванням на основі міжз’єднання та призначення демпфування (IDA-PBC). Методологія. Нова стратегія MPPT P&O PBC спрямована на отримання максимальної потужності з PV системи для підвищення її ефективності в певних умовах, таких як коливання температури, випромінювання та навантаження. IDA-PBC використовується для розробки асимптотично стійкого регулятора Ляпунова з використанням гамільтонових структурних властивостей моделі системи з відкритим контуром. Також, з мінімізацією розсіювання енергії у підвищувальному перетворювачі PV системи, щоб проілюструвати зміну енергії та сформувати заданий робочий цикл, що застосовується до перетворювача. Результати, отримані в MATLAB, показали переваги запропонованої стратегії MPPT P&O PBC, демонструючи її високу ефективність щодо зниження коливань у різних стаціонарних станах PV системи, забезпечуючи мінімальне перерегулювання та швидший час відгуку. Наукова новизна. Ключові досягнення включають методологічні удосконалення, такі як динамічне налаштування циклу для підвищувального перетворювача, і новий підхід до вибору партнерів, що значно оптимізує продуктивність алгоритму. Практична цінність. Порівняльний аналіз MPPT-контролера з традиційними алгоритмами показує, що він забезпечує швидкий динамічний відгук при пошуку максимальної потужності зі значно меншими коливаннями біля MPP. Бібл. 46, табл. 2, рис. 13. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2025-11-02 Article Article application/pdf http://eie.khpi.edu.ua/article/view/342083 10.20998/2074-272X.2025.6.13 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 6 (2025); 98-105 Электротехника и Электромеханика; № 6 (2025); 98-105 Електротехніка і Електромеханіка; № 6 (2025); 98-105 2309-3404 2074-272X en http://eie.khpi.edu.ua/article/view/342083/329974 Copyright (c) 2025 A. Toualbia, A. B. Djilali, R. Taleb, N. Mansour, M. Souaihia, H. Saidi http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0

Ähnliche Einträge