Hybrid Control of DC - DC Buck Boost Converter

Year 2021, Issue: 14, 99 - 109, 31.07.2021

Alperen Sezen Kemal Keskin

https://doi.org/10.47072/demiryolu.940241

Abstract

Optimization of control methods in accordance with their intended use in power electronics applications is a necessity. In this manuscript, a hybrid control approach for DC - DC buck-boost converters consisting of a PI controller and a fuzzy logic controller is presented. The mathematical model has been proposed by determining the parameters of the DC - DC buck-boost converter. PI controller, fuzzy logic controller and hybrid controller are designed and simulated in MATLAB Simulink program. Genetic algorithm is used to select the most suitable PI parameters. Experimental tests are performed to show efficiency of the hybrid method for both buck and boost mode.

Keywords

DC/DC Converter, Fuzzy Control, PI Control

DA - DA Düşürücü Yükseltici Çeviricilerin Hibrit Yöntem ile Kontrolü

Abstract

Güç elektroniği uygulamalarında kullanım amacına göre kontrol yöntemlerinin optimizasyonu bir zorunluluktur. Bu çalışmada, bir PI denetleyici ve bir bulanık mantık denetleyiciden oluşan DA - DA düşürücü yükseltici çeviriciler için hibrit bir kontrol yaklaşımı sunulmaktadır. DA - DA düşürücü yükseltici çeviricilerin parametreleri belirlenerek matematiksel model önerilmiştir. PI denetleyici, bulanık mantık denetleyici ve hibrit denetleyici, MATLAB Simulink programında tasarlanmış ve simüle edilmiştir. En uygun PI parametrelerini seçmek için genetik algoritma kullanılmıştır. Hibrit yöntemin hem düşürücü hem de yükseltici mod için verimliliğini göstermek için deneysel testler yapılmıştır.

Keywords

DA/DA Çeviriciler, Bulanık Kontrol, PI Kontrol

References

• [1] N. İsmail, N. Hashim and R. Baharom, “A Comparative study of proportional Integral Derivative Controller and Fuzzy Logic Controller on DC/DC Buck-Boost Converter”, IEEE Symposium on Industrial Electronics and Applications, pp. 148-154, 2011, doi:10.1109/ISIEA.2011.6108687.
• [2] P. Mattevalli, L. Rossetto, G. Spiazzi and P. Tenti, “General-Purpose Fuzzy Controller for DC – DC Converters”, IEEE Transactıons on Power Electronics, vol.12, no. 1, pp. 79-86, 1997, doi:10.1109/63.554172
• [3] Z. B. Duranay and H. Guldemir, “Study of Fuzzy Logic Control of Dc - dc Buck Converter”, Turkish Journal of Science Technology, vol. 12(2), pp. 23-31, 2017.
• [4] J. A. Asumadu and E. Ho, “A Multivariable Fuzzy Logic Controller (MFLC) For A Buck DC - DC Converter”, IEEE Power Electronics Specialists Conference, pp. 3770-3774, 2004, doi:10.1109/PESC.2004.1355141
• [5] C. Elmas, O. Deperlioglu and H. H. Sayan, “Adaptive Fuzzy Logic Controller for DC–DC Converters”, Expert Systems with Applications, pp. 1540-1548, 2009 doi:10.1016/j.eswa.2007.11.029.
• [6] J. Corcau and T. L. Grigorie “About of PI fuzzy controller in DC to DC power converters”, WSEAS Int. Conf. On Artificial Intelligence, Knowledge Engineerind & Data Bases, pp. 208 – 211, 2009.
• [7] K. F. Hussein, I. Abdel-Qader and M. K. Hussain, “Hybrid Fuzzy PID Controller for Buck-Boost Converter in Solar Energy-Battery Systems”, IEEE International Conference on Electro/Information Technology, pp. 70- 75, 2015, doi: 10.1109/EIT.2015.7293323.
• [8] R. R. Neethu, N. A. Singh and Dr. Purushothaman, “Fuzzy Controllers for Boost DC - DC Converters”, IOSR Journal of Electronics and Communication Engineering, pp. 12-19, 2016.
• [9] M. Garbarino, R. Morales, J. Rohten, V. Esparza, E. Rubio, P. Melin and J. Guzman, “PID control strategies comparison with Gain Schedule and States Feedback in a Buck-Boost Converter”, IEEE International Conference on Automation, pp. 1-6, 2018 doi: 10.1109/ICA-ACCA.2018.8609739.
• [10] M. Cricione, A. Lionetto, M. Muscara and G. Palumbo, “A Fuzzy Controller for Step-Up DC/DC Converters”, IEEE International Conference on Electronics, pp. 977-980, 2001, doi:10.1109/ICECS.2001.957637.
• [11] M. E. Şahin and H. İ. Okumuş, “Fuzzy Logic Controlled Buck-Boost DC - DC Converter for Solar Energy-Battery System”, International Symposium on Innovations in Intelligent Systems and Applications, pp. 394-397, 2011, doi: 10.1109/INISTA.2011.5946099.
• [12] M. F. Adnan, M. A. M. Oninda and M. M. Nishat, “Design and simulation of a DC - DC Boost Converter with PID Controller for Enhanced Performance”, International Journal of Engineering and Technical Research, vol. 6, pp. 27-32, 2017, doi:10.17577/IJERTV6IS090029.
• [13] A. G. Perry, G. Feng, Y. Liu and P. C. Sen, “Design Method for PI-like Fuzzy Logic Controllers for DC – DC Converter”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 54, no.5, pp. 2688-2696, 2007, doi: 10.1109/TIE.2007.899858.