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Nonlinear Backstepping Controller for Current Control of Grid-Connected Five-Level Inverter

  • ELAMRI, Oumaymah [1] ; TOUBAL MAAMAR, Alla Eddine [2] ; OUKASSI, Abdellah [3] ; EL BAHIR , Lhoussain [3]
    1. [1] LAMIGEP, Emsi of Marrakech, Systems and Applications Engineering Laboratory (LISA), National School of Applied Sciences (ENSA), Cadi Ayyad University, Marrakech, Morocco
    2. [2] Department of Electrical Systems Engineering, Faculty of Technology, University of M’hamed Bougara of Boumerdes, Boumerdes, Algeria
    3. [3] Systems and Applications Engineering Laboratory (LISA), National School of Applied Sciences (ENSA), Cadi Ayyad University, Marrakech, Morocco
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  • Localización: Revista Politécnica, ISSN-e 2477-8990, Vol. 54, Nº. 2, 2024 (Ejemplar dedicado a: Revista Politécnica), págs. 85-96
  • Idioma: inglés
  • DOI: 10.33333/rp.vol54n2.08
  • Títulos paralelos:
    • Controlador Backstepping No-lineal para Control de Corriente del Inversor de Cinco Niveles Conectado a Red
  • Enlaces
  • Resumen
    • español

      Este artículo propone el análisis y la implementación de un controlador no lineal por retroceso (backstepping) para regular la corriente en un sistema de inversor de cinco niveles conectado a la red a través de un filtro LCL. El diseño de un regulador robusto para sistemas no lineales es a menudo una tarea desafiante en la teoría de control. El estudio aborda los retos de mejorar el rendimiento del sistema de conversión mediante la selección de variables reguladas apropiadas y asegura la sincronización entre las señales de la red y el inversor de cinco niveles. Además, incluye el control de corriente de red utilizando el método de control por retroceso. Este método, basado en el enfoque de estabilidad de Lyapunov, implica la conmutación de un inversor de cinco niveles con modulación de alta frecuencia, y emplea la Modulación por Ancho de Pulso Sinusoidal como estrategia de modulación seleccionada. La configuración del sistema propuesto y la implementación del método de control por retroceso se discuten paso a paso para garantizar la eficiencia del análisis del sistema. Los resultados de simulación en el entorno MATLAB/Simulink validan el análisis teórico. El controlador no lineal por retroceso demuestra un excelente rendimiento en el seguimiento de señales de referencia y en la respuesta a cambios abruptos en la referencia, destacando su eficacia para el control de corriente en sistemas de inversores conectados a la red.

       

    • English

      This paper proposes the analysis and implementation of a nonlinear backstepping controller to regulate the current in Grid-tied five-level inverter system via an LCL filter. Designing a robust regulator for nonlinear systems is often a challenging task in control theory. The study addresses the challenges of enhancing the performance of the conversion system by selecting appropriate regulated variables and ensures synchronization between the signals of the grid and the five-level inverter. Additionally, it includes a grid current control using the backstepping control method. This method is based on the Lyapunov stability approach, involves switching a five-level inverter with high-frequency modulation, and employs Sinusoidal Pulse Width Modulation as the selected modulation strategy. The proposed system configuration and the implementation of the backstepping control method are discussed step-by-step to ensure the efficiency of the system analysis. Simulation results in the MATLAB/Simulink environment validate the theoretical analysis. The nonlinear backstepping controller demonstrates excellent performance in tracking reference signals and responds to abrupt changes in the reference, highlighting its effectiveness for current control in grid-connected inverter systems.

  • Referencias bibliográficas
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