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Dynamic behavior overview of three conventional dc/dc converters used in PV MPPT system

H. Snani, M. Amarouayache and A. Bouzid

Laboratoire d’Electrotechnique de Constantine, Département d’Electrotechnique, Université Constantine 1, 25000 Constantine, Algeria.

Abstract

To improve the performances of such perturbative maximum power point tracking (MPPT) algorithm, the real-time optimization of the algorithm designed parameters is used. Such optimization depends on the dynamic behavior of the whole photovoltaic (PV) MPPT system, and more especially, on that of the adopted dc/dc converter topology, which is used to realize the MPPT function. Therefore, the present paper shows an analytical study about the dynamic behavior of three conventional dc/dc converter topologies : boost, buck and buck-boost. For that, we establish the small-signal model for three cases of PV MPPT system that are composed each one with each of the above topologies, and then the transfer functions in the Laplace domain are drawn. In this approach, the dynamic behavior is defined by the natural frequency and damping factor parameters of the above systems. The comparison based on the variation of these two parameters, allows us having an overview about the dynamic behavior of the under study systems for the aim to implement a more efficient real-time MPPT algorithm.

Résumé

Pour améliorer les performances d’un tel algorithme perturbative suivi du point de puissance maximale (SPPM), l’optimisation en temps réel des paramètres d’algorithme conçus est utilisée. Une telle optimisation dépend du comportement dynamique de tout le système photovoltaïque (PV) du SPPM et plus particulièrement, sur celui de la topologie de convertisseur dc/dc adoptée, qui est utilisée pour réaliser la fonction de SPPM. Donc, le papier présent montre une étude analytique du comportement dynamique de trois topologies conventionnelles des convertisseurs dc/dc : boost, buck et buck-boost. Pour cela, nous établissons le modèle des petit signaux pour trois cas du système de PV SPPM qui sont composés chacun avec chacune de la topologie ci-dessus et ensuite les fonctions de transfert dans le domaine de Laplace sont développées. Dans cette approche, le comportement dynamique est défini par la fréquence naturelle et le facteur d’amortissement. La comparaison basée sur la variation de ces deux derniers paramètres, nous permet ayant une vue d’ensemble du comportement dynamique des systèmes en train d’étudier.

Keywords

Photovoltaic MPPT system - Modeling - dc/dc converter topologies - Maximum power point (MPP) - Damping factor - Natural frequency.

Dynamic behavior overview of three conventional dc/dc converters used in PV MPPT system
Texte intégral

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