페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지 쇼클리-콰이저 한계 극복 & 1,000Hz 0-Alloc C# 할라이드 이온 이동 억제 및 고속 MPPT 전력 제어 엔진

using System;
using System.Runtime.CompilerServices;
using System.Numerics;

namespace ZeliDesk.Stem.SolarEnergy
{
    /// 

    /// 1,000Hz 페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지 고속 MPPT 및 이온 마이그레이션 억제 서보
    /// GC 무할당 스택 메모리 0-Alloc 구현체
    /// 
    public ref struct TandemMpptIonMigrationServo
    {
        // 탠덤 태양전지 물리 파라미터
        private const float BandgapPerovEv = 1.68f;
        private const float BandgapSiEv = 1.12f;
        private const float NominalVocV = 1.85f;          // 탠덤 개방 전압
        private const float NominalIscA = 8.20f;          // 모듈 단락 전류
        private const float VoltageStepMv = 5.0f;         // MPPT 섭동 스텝 (5mV)

        // 서보 제어 상태
        public float OperatingVoltageV;
        public float OperatingCurrentA;
        public float PreviousPowerW;
        public float VoltageDirection;                   // +1.0f 또는 -1.0f
        public float IonPolarizationAccumulator;
        public int MillisSinceLastDepulse;
        public bool IsDepolarizingPulseActive;

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public void Initialize(float initialVoltageV)
        {
            OperatingVoltageV = initialVoltageV;
            OperatingCurrentA = 0.0f;
            PreviousPowerW = 0.0f;
            VoltageDirection = 1.0f;
            IonPolarizationAccumulator = 0.0f;
            MillisSinceLastDepulse = 0;
            IsDepolarizingPulseActive = false;
        }

        /// 

        /// 1ms 제어 주기: 전류-전압 센싱 기반 고속 MPPT 추종 및 이온 완화 펄스 트리거
        /// 
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public void StepMpptControl(
            float sensedVoltageV, 
            float sensedCurrentA, 
            out float commandedVoltageV, 
            out float currentEfficiencyPercent, 
            out bool triggerHBridgeReversePulse)
        {
            OperatingVoltageV = sensedVoltageV;
            OperatingCurrentA = sensedCurrentA;
            float currentPower = sensedVoltageV * sensedCurrentA;

            // 1. 이온 마이그레이션 편극도 누적 (동작 전압과 시간의 적분)
            // 높은 정전압 인가 시 계면 요오드 결함 축적
            float biasStress = MathF.Max(0.0f, sensedVoltageV - 1.2f);
            IonPolarizationAccumulator += biasStress * 0.001f;
            MillisSinceLastDepulse++;

            // 2. 10초(10,000ms) 주기 또는 임계 편극도 도달 시 초단파 반전 펄스 트리거
            if (MillisSinceLastDepulse >= 10000 || IonPolarizationAccumulator > 15.0f)
            {
                triggerHBridgeReversePulse = true;
                IonPolarizationAccumulator = 0.0f;
                MillisSinceLastDepulse = 0;
                IsDepolarizingPulseActive = true;
            }
            else
            {
                triggerHBridgeReversePulse = false;
                IsDepolarizingPulseActive = false;
            }

            // 3. 고속 P&O MPPT 알고리즘 (Zero-Alloc 스택 연산)
            float deltaPower = currentPower - PreviousPowerW;
            if (deltaPower > 0.0f)
            {
                // 출력이 증가했으면 이전 방향 유지
                OperatingVoltageV += VoltageDirection * (VoltageStepMv * 0.001f);
            }
            else
            {
                // 출력이 감소했으면 방향 반전
                VoltageDirection = -VoltageDirection;
                OperatingVoltageV += VoltageDirection * (VoltageStepMv * 0.001f);
            }

            // 전압 운용 범위 클램핑 (0.5V ~ 2.0V)
            OperatingVoltageV = MathF.Max(0.5f, MathF.Min(2.0f, OperatingVoltageV));
            PreviousPowerW = currentPower;

            commandedVoltageV = OperatingVoltageV;

            // 4. 즉시 변환 효율 계산 (기준 조사강도 1000 W/m^2, 모듈 면적 0.05 m^2 가정 = 입사 50W)
            const float PinW = 50.0f;
            currentEfficiencyPercent = (currentPower / PinW) * 100.0f;
        }
    }
}