Design and dSPACE Implementation of a Simplified Fuzzy Control of a DC-DC Three-Level Converter

Abstract

The design of an efficient DC-DC converter depends critically on its suitable control. In this paper, a new simplified output tracking control strategy for a DC-DC three-level boost converter is presented. The proposed strategy is characterized by its good tracking performances, its simplicity of design, and the stability that is ensured over the entire operating range. Thanks to (i) the adopted Takagi–Sugeno (TS) fuzzy approach; (ii) the small-signal model derived under the large domain of operating conditions, and (iii) the proportional-integral (PI) controllers’ merit. After introducing the three-level boost converter topology, the operating principles and mathematical modeling are addressed. Then, the proposed output control strategy is developed based on the PI control and the TS fuzzy approximation. A controller ensuring the capacitor voltages balancing has been also introduced in this paper. Experimental results using dSPACE (DS1104) and a laboratory prototype of three-level boost converter demonstrate the flexibility of the proposed controller, its reference tracking capability, and its ability to satisfy the performance specification over the whole operating range of the system.

Fuzzy Based Interleaved Step-up Converter for Electric Vehicle

“…In this work, Sugeno's fuzzy inference method serves as the foundation for the control of DC-DC converters. Its ability to process a large amount of data while also responding to various fault scenarios for changes in inputs while operating in real-time settings is one of its many advantages [21,22]. The operating waveforms of switches is shown in Fig.…”

Control Difuso Para Un Sistema Elevador De Voltaje en Dos Etapas

“…En general, en toda aquella aplicación, industrial o doméstica, que involucre conversión de potencia, los convertidores cd-cd juegan un rol significativo y son ampliamente utilizados debido a su diseño simple y generalmente su costo de implementación es bajo, comparado con otro tipo de sistemas (Charaabi et al, 2020). Algunos ejemplos de dichas aplicaciones, diferentes a los sistemas de generación de energía, son en las etapas de alimentación de equipos médicos, de telecomunicaciones, sistemas de iluminación (Doubabi & Salhi, 2021;El Aroudi et al, 2016) y reactores de plasma (Tepale et al, 2015). Recientemente destacan en aquellas que involucren almacenamiento de energía, tales como vehículos híbridos y eléctricos, computadoras portátiles, teléfonos celulares, entre otros (Adnan et al, 2017;Tie & Tan, 2013).…”

“…Existe un extenso número de trabajos publicados donde se discute y analiza la respuesta del convertidor boost bajo diferentes esquemas de control. Esto es debido a que la eficiencia de un convertidor depende críticamente del controlador (Doubabi & Salhi, 2021). Destacan investigaciones basadas en el sistema de control PID (El Aroudi et al, 2016), optimizados mediante técnicas como algoritmos genéticos y enjambre de partículas, mejorando el desempeño del convertidor al reducir su tiempo de elevación, tiempo de establecimiento y la magnitud de máximo sobre impulso (Meena, 2014).…”