C o m p ar ati v e p erf or m a n c e a n al ysis o n o ff-g ri d p o w er syst e ms R o wl a n d M c F a d d e n 1 , R a di a n B el u 1 a n d Z h e n g m a o Y e 1 1 C oll e g e of E n gi n e eri n g, S o ut h er n U ni v ersit y, B at o n R o u g e, L A 7 0 8 1 3, U S A A bstr a ct T his p a p er is str u ct ur e d t o ill ustr at e t h e m o d elli n g, d esi g n, a n al ysis, a n d si m ul ati o n of a n o ff- gri d p o w er s yst e m. A n e xt e nsi v e a n al ysis will b e c o n d u ct e d t o e v al u at e t h e p erf or m a n c e of t h e m a xi m u m P ert ur b & O bs er v e ( P & O) a n d I n cr e m e nt al C o n d u ct a n c e (I N C) m a xi m u m p o w er p oi nt tr a c ki n g ( M P P T) t e c hni q u es, f o c usi n g o n th e pr os a n d c o ns of e a c h. M a xi m u m P o w er P oi nt T r a c ki n g ( M P P T) al g orit h ms f or p h ot o v olt ai c s yst e ms h a v e b e e n r es e ar c h e d t o i n cr e as e t h e p erf or m a n c e a n d effi ci e n c y of t h e i n ci d e nt s u nli g ht’s irr a di a n c e e nt eri n g a p h ot o v olt ai c arr a y. P ert ur b & O bs er v e ( P &O) a n d I n cr e m e nt al C o n d u ct a n c e (I N C) al g orit h ms ar e t h e m ost c o m m o n al g orit h ms w hi c h h a v e b e e n c o m p ar e d f or r o b ust n ess. Pr e vi o us p a p ers h a v e b e e n p u blis h e d st ati n g t h at t h e I N C al g orit h m o ut p erf or ms t h e P & O al g orit h m. T his p a p er s h o ws b y fi n e t u ni n g t h e B o ost C o n v ert er a n d a dj usti n g t h e PI C o ntr oll er g ai ns t h e P V s yst e m wit h t h e P & O al g orit h m c a n p erf or m j ust as w ell as t h e P V s yst e m wit h P & O al g orit h m. Alt h o u g h t h e m ost c o m m o n c o nstr ai nt of t h e P & O al g orit h m is t h at t h e tr a c ki n g c o nsist e n c y d e cr e as es d uri n g a br u pt irr a di a n c es w hil e t h e I N C al g orit h m tr a c ks w ell u n d er a br u pt irr a di a n c e c h a n g es. K e y w or ds 1 P ert ur b a n d o bs er v e ( P & O) , in cr e m e nt al c o n d u ct a n c e (I N C) , b o ost c o n v ert or , irr a di a n c e ( G), m a xi m u m p o w er p oi nt tr a c ki n g 1. I ntr o d u cti o n a n d P S O M P P T m et h o ds usi n g M atl a b/ Si m uli n k si m ul ati o n s oft w ar e. A c c or di n g t o t his a p pr o a c h, t h e P S O m et h o d pr o d u c e d l ess os cill ati o ns t h a n t h e P & O P h ot o v olt ai c r e n e w a bl e e n er g y is a n eff e cti v e M P P T al g orit h m at t h e m a xi m u m p o w er p oi nt. All alt er n ati v e f or b ot h pr o d u cti o n a n d c o ns u m pti o n. M P P T m et h o ds ar e c o nfi n e d t o hi g h tr a nsi e nt ti m e a n d R e n e w a bl es us e d i n p o w er s yst e ms c a n pr o vi d e pr o d u c e d hi g h st e a d y st at e os cill ati o ns. Pr a s a d S a h u n u m er o us a d v a nt a g es : r e d u ci n g f ossil f u el e missi o ns, a n d Di xit T e k es h w ar [ 4] pr es e nt e d a p a p er ill ustr ati n g h a vi n g a c o nti n u o us s u p pl y of p o w er, b a c k u p p o w er t h e c o m p ar ati v e a n al ysis b et w e e n c o nst a nt d ut y c y cl e w h e n t h e gri d l os es p o w er d u e t o bl a c k o ut or el e ctri c al a n d P & O al g orit h ms f or e xtr a cti n g p o w er f or m t h e f a ults, a n d attri b uti n g t o r e d u ci n g t h e d e m a n d l o a d o n pr o p os e d P V arr a y. T his st u d y utili z e d t h e B u c k -B o ost t h e p o w er-gri d. C o m bi ni n g r e n e w a bl e e n er g y c o n v ert er wit h h as a bi -dir e cti o n al v olt a g e c o ntr ol g e n er ati o n wit h a st a n d-b y P V arr a y or e n er g y st or a g e s wit c h. W h e n t h e v olt a g e e x c e e ds t h e r at e d v olt a g e t h e d e vi c e c a n r e n d er t h e r e n e w a bl e e n er g y s o ur c es m or e B u c k c o n v ert er will t ur n o n r e d u ci n g t h e o v er v olt a g e r eli a bl e a n d aff or d a bl e. T his ki n d of el e ctri c p o w er l e v el. T h e B o ost c o n v ert er will t ur n o n w h e n t h e g e n er ati o n s yst e m wit h a m ai n p o w er s o ur c e fr o m v olt a g e l e v el is b el o w t h e r at e d r ef er e n c e v olt a g e. It r e n e w a bl e e n er g y a n d b a c k u p p o w er g e n er ati o n or w as c o n cl u d e d i n t his p a p er t h at t h e P V s yst e m o ut p ut e n er g y st or a g e is k n o w n as a “ Off -Gri d P V s yst e m ”. p o w er i n cr e as e d at l o w er t e m p er at ur es w hil e t h e T h e m ai n o bj e cti v e of s u c h s yst e ms is t o pr o d u c e as i n cr e as e i n irr a di a n c e als o i n cr e as e d t h e p o w er o ut p ut. m u c h e n er g y as p ossi bl e fr o m t h e r e n e w a bl e s o ur c es S ai k at B a n erj e e, S el v a n S ai k at, a n d J e e v a n a n at h a n N. w hil e m ai nt ai ni n g a c c e pt a bl e p o w er q u alit y a n d T h a mi z h [ 5] i ntr o d u c e d a st u d y c o m p ari n g t h e st a n d ar d r eli a bilit y. M P P T m et h o ds c o n cl u di n g t h at t h e P & O al g orit h m is S w ar n a v M aj u m d er [ 1] pr o p os e d a p a p er o n t h e effi ci e nt e x cl u di n g t h e n e e d f or p eri o di c t u ni n g b ut h as p erf or m a n c e att ri b ut es of a p ert ur b a n d o bs er v e ( P & O) a sli g ht os cill ati o n st a bilit y iss u e at hi g h irr a di a n c es. I V U S 2 0 2 2: 2 7t h I nt er n ati o n al C o nf er e n c e o n I nf or m ati o n T e c h n ol o g y, M a y 1 2, 2 0 2 2, K a u n as, Lit h u a ni a E M AI L: r o wl a n d _ m cf a d d e n _ 0 0 @s u br. e d u ( R. M c F a d d e n); r a di a n _ b el u @s u br. e d u ( R. B el u); z h e n g m a o _ y e @s u br. e d u ( Z. Y e) O R CI D: 0 0 0 0- 0 0 0 3- 0 1 0 8- 6 0 0 5 ( R. M c F a d d e n); 0 0 0 0- 0 0 0 2- 5 8 9 2- 3 2 2 5 ( R. B el u); 0 0 0 0- 0 0 0 1- 8 8 9 7- 5 7 4 X ( Z. Y e) ©️ 2 0 2 2 C o p yri g ht f or t his p a p er b y its a ut h ors. Us e p er mitt e d u n d er Cr e ati v e C o m m o ns Li c e ns e Attri b uti o n 4. 0 I nt er n ati o n al ( C C B Y 4. 0). C E U R W or ks h o p Pr o c e e di n gs ( C E U R -W S. or g) CEUR ceur-ws.org Workshop ISSN 1613-0073 Proceedings M ali k a Z a zi [ 6] pr es e nt e d a p a p er il l ustr ati n g si m ul at e d p h ot o v olt ai cs. S e cti o n 2 bri efl y s h o ws t h e ar c hit e ct ur e, d at a usi n g P SI M a n d M atl a b Si m uli n k si m ul ati o n f or I- V, a n d P- V c h ar a ct eristi cs of a p h ot o v olt ai c c ell, st a g n a nt a n d v ari a bl e irr a di a n c es f or P & O a n d I N C. m o d ul e, a n d ar r a y b ei n g c o nstr u ct e d. S e cti o n 3 T h e v olt a g e a n d p o w er l e v els w er e a p pr o xi m at el y t h e c o m pris es t h e M P P T al g orit h ms a n d P V s yst e ms s a m e b ut t h e r es p o ns e ti m e f or t h e I N C dis pl a y e d d esi g n a n d w a v ef or m si g n al b e h a vi or of t h e P & O s ettl e d m or e r a pi dl y. Dr. S h ar m a B h us h a n, F a ni, al g orit h m vs t h e I N C al g orit h m wit h s p e cifi e d g ai n M a k hij a. Pr a c hi [ 7] c o n d u ct e d a n a n al ysis f or P S O, v al u es. S e cti o n 4 d e pi cts t h e p erf or m a n c e a n al ysis P & O, a n d I N C si m ul ati n g t h e p e a k p o w er, r e a cti o n b et w e e n t h e P & O al g orit h m vs I N C al g orit h m. Fi n all y, ti m e, a n d st a bilit y. T h e P S O al g orit h m pr o d u c e d s e cti o n 5 pr o vi d es t h e c o n cl usi o ns. 6 2 5 W, w hil e t h e I N C a n d P & O h a d p o w er v al u es of 4 1 5 W a n d 3 5 0 W, r es p e cti v el y. R e a cti o n ti m e a n d st a bilit y ti m e w a s al s o l o w er f or t h e P S O M P P T 2. P h ot o v olt ai c c h ar a ct eristi cs m et h o d i m pl e m e nt e d. R. R a m es h a n d W . C hrist o p h er [ 2] i ntr o d u c e a 2. 1. P h ot o v olt ai c c ell a r c hit e ct ur e p a p er o n t h e c o m p aris o n of P & O vs I n cr e m e nt al T h e c ell is c o m p os e d o f mi cr o cr yst alli n e Sili c o n C o n d u ct a n c e (I N C) M P P T m et h o ds c o n cl u di n g t h at Di o xi d e. T h e u nit of c h ar g e f or e a c h c ell is fr o m 0. 4- t h e I n cr e m e nt al C o n d u ct a n c e m et h o d pr o d u c e d b etter 0. 5 v olts. T h e m o d ul es ar e c o m p os e d of i nt er c o n n e ct e d st a bilit y a n d p o w er o ut p ut v al u es t h a n t h e P & O c ells i n s eri es a n d p ar all el c o nfi g ur ati o n. T h e arr a y m et h o d. T h e si m ul ati o n r es ults ill ustr at e d r e d u c e d (s ol ar p a n el) is c o m p os e d o f m o d ul es i n seri es a n d tr a c ki n g r es p o ns e ti m e wit h l ess o v ers h o ot f or t h e p ar all el stri n gs pr o d u ci n g a V o c & Is c o ut p ut for t h e I n cr e m e nt al C o n d u ct a n c e MPPT m et h o d. r at e d P V p a n el. P h ot o v olt ai c m o d ul es ar e c o m p os e d of M o z n u z z a m a n, M d [ 3] als o pr es e nt e d a p a p er i nt er c o n n e ct e d s ol ar c ells w hi c h ar e c o nfi g ur e d i n c o m p ari n g P & O vs I N C M P P T t e c h ni q u es a n al y zi n g s eri es a n d / or p ar all el t op ol o g y t o m a k e u p a n arr a y. t h e w a v ef or m c h ar a ct eristi cs f or c h a n gi n g at m os p h eri c M o d ul es ar e i nt er c o n n e ct e d t o for m p h ot o v olt ai c c o n diti o ns. T h e I N C m et h o d a d a pt e d b ett er t o t h e arr a ys b ett er k n o w n as s ol ar p a n els. T h e f u n d a m e nt al c h a n g es i n irr a di a n c e a n d t e m p er at ur e o p p os e d t o t h e p ar a m et ers t h at ar e ass o ci at e d wit h s ol ar c ells ar e s h ort P & O m et h o d. T h e i n cr e m e nt al c o n d u ct a n c e (I C) cir c uit c urr e nt (Is c), o p e n cir c uit v olt a g e ( V o c), a n d al g orit h m s e e ks t o o v er c o m e t h e li mit ati o ns of t h e m a xi m u m p o w er p oi nt ( M P P) w hi c h ar e us e d f or p ert ur b ati o n a n d o bs er v ati o n al g orit h m b y usi n g t h e d esi g n ( Fi g ur e 1). i n cr e m e nt al c o n d u ct a n c e of t h e p h ot o v olt ai c. T h e m aj or f u n cti o n of t h e I N C al g orit h m is t o tr a c k t h e v olt a g e o p er ati n g p oi nt w h er e t h e c o n d u ct a n c e is t h e s a m e as t h e i n cr e m e nt al c o n d u ct a n c e. T h e a d v a nt a g e of t his al g orit h m is t h at it tr a c ks t h e dist a n c e fr o m t h e m a xi m u m p o w er p oi nt w hi c h e n a bl es it t o fi n d t h e M P P. I N C als o p erf or ms b ett er u n d er c h a n gi n g irr a di ati o n c o n diti o ns. M a n y M P P T m et h o ds h a v e b e e n d e v el o p e d o n t h e s ol e p ur p os e of m a xi mi zi n g t h e s u nli g ht (irr a di a n c e) t o pr o d u c e m a xi m u m p o w er u n d er c h a n gi n g c o n diti o ns. Fi g ur e 1 : P h ot o v olt ai c str u ct ur e H o w e v er, p o p ul ar p h ot o v olt ai c s yst e ms h a v e S u nli g ht d eli v ers p h ot o n e n er g y i nt o t h e n u m er o us c h all e n g es t h at m ust b e a c c o u nt e d f or. T h e p h ot o di o d e cr e ati n g a c urr e nt t hr o u g h a s h u nt r esist or di ur n al a n d s e as o n al m o v e m e nt of t h e E art h aff e cts t h e p ar all el t o t h e l o a d a n d s eri es r esist or i nt erf a c e d wit h t o r a di ati o n i nt e nsit y o n s ol ar e n er g y s yst e ms, t h us t h e t h e l o a d pr o d u ci n g o ut p ut v olt a g e. Irr a di a n c e ( G) is o ut p ut s yst e m e n er g y. I n or d er t o h ar v est m a xi m u m r at e d i n u nits o f 1 0 0 0 W/ m 2 . M o n o cr yst alli n e a n d p o w er, s ol ar p a n els h a v e t o o p er at e at m a xi m u m p o w er p ol y cr yst alli n e t e c h n ol o gi es ar e b as e d o n t h e p oi nt d es pit e t h e i n e vit a bl e c h a n g es i n t h e mi cr o el e ctr o ni c m a n uf a ct uri n g t e c h n ol o g y ( Fi g ur e 2). e n vir o n m e nt. A c o m pr e h e nsi v e o v er vi e w o n t h e s u n - tr a c ki n g a n d m a xi m u m po w er tr a c ki n g al g orit h ms h as b e e n pr o vi d e d [ 1 0]. T h e c o m p o n e nt r ati n g c a p a cit y f or t h e s yst e m h as b e e n c o m p ut e d i n t his r es e ar c h. T h e si m pl e PI D c o ntr oll er h as als o b e e n a p pli e d f or fi n e t u ni n g t o m a xi mi z e t h e s yst e m’s p erf or m a n c e. It als o h as t h e p ot e nti a l t o b e f urt h er e n h a n c e d vi a Fr a cti o n al Or d er PI D c o ntr ol, w hi c h c o ul d o ut p erf or m PI D c o ntr oll er wit h r es p e ct t o s wift n ess, s m o ot h n ess, a n d fl e xi bilit y vi a p erf or m a n c e a n al ysis usi n g o v ers h o ot, p e a k ti m e a n d s ettli n g ti m e, f oll o wi n g e xisti n g a p pli c ati o ns o n D C m ot or c o ntr ol [ 1 1]. I n t his arti cl e: Fi g ur e 2 : E q ui v al e nt P V m o d el S e cti o n 1 pr es e nts t h e i ntr o d u cti o n t o t h e a d v a nt a g es of ©️ 𝑚 𝑝 = 𝑉 𝑚 𝑝 × 𝐼 𝑚 𝑝 ( 1) 𝐹 𝐹 = 𝑉 𝑚 𝑝 × 𝐼 𝑚 𝑝 ⁄ 𝑉 𝑜𝑐 × 𝐼𝑠𝑐 ( 2) 𝜂 = 𝑃 𝑚 ⁄ 𝑃𝑖 𝑛 ∗ 1 0 0 % ( 3) η p v = V o c ⁎ Is c⁎ F F/ Pi n ( 4) I n e q u ati o ns ( 1- 4), Is c is t h e m a xi m u m c urr e nt in t h e p o w er q u a dr a nt. W h e n t h e v olt a g e is e q u al t o z er o t h e s h ort cir c uit c u rr e nt (Is c) c o n diti o n is r e a c h e d d e p e n d e nt o n l o w i m p e d a n c e. V o c is t he m a xi m u m v o lt a g e i n t h e p o w er q u a dr a nt. W h e n t he c urr e nt is e q u al t o z er o t h e o p e n cir c uit v olt a g e ( V o c) c o n diti o n is r e a c h e d. P m p is t h e m a xi m u m o p er ati n g p oi nt a cr oss t h e l o a d. V m p is d efi n e d as m a xi m u m v olt a g e a n d I m p is t h e m a xi m u m c urr e nt. Fill F a ct or is t h e r ati o of t h e m a xi m u m p o w er fr o m t h e s ol ar c ell t o t h e pr o d u ct of V o c a n d Is c. Effi ci e n c y ( η) is b asi c all y t h e p o w er o ut p ut di vi d e d b y t h e p o w er i n p ut. Fi g ur e 5 : Si m uli n k I- V & P- V c h ar a ct eristi cs p l ots T h e P- V P & O M P P T C h ar a ct eristi cs, P - V I N C 2. 2 . P h ot o v olt ai c c h ar a ct eristi cs M P P T C h ar a ct eristi cs a n d Si m u li n k I- V & P -V C h ar a ct eristi cs ar e pl ott e d b el o w i n Fi g ur es 3- 5. T h e I- V c h ar a ct eristi c gr a p h b el o w ill ustr at es t he c urr e nt v s v olt a g e l e v el at irr a di a n c es fr o m 0 t o 1 0 0 0 W / m2 i n i n cr e m e nts of 2 0 0 W/ m2 . T h e t e m p er at ur e is fi x e d at a v al u e of 2 5 0 ℃. t h e irr a di a n c e i n cr e as es t h e c urr e nt r e m ai ns c o nst a nt w hil e t h e v olt a g e i n cr e as es. T h e m a xi m u m p o w er p oi nt is l o c at e d at t h e k n e e of t h e pl ot. T h e P- V c h ar a ct eristi c pl ot ill ustr at es t h e p o w er vs t h e v olt a g e ill ustr ati n g dir e ct pr o p orti o n alit y o f t h e irr a di a n c e, p o w er, a n d v olt a g e. T h e p o w er r e m ai ns c o nst a nt f or v ar yi n g irr a di a n c es. 3. Si m uli n k m o d els a n d fl o wc h arts of tw o ty pi c al M P P T a l g orit h ms 3. 1. P ert ur b a n d o bs er v e ( P & O) Fi g ur e 3 : P- V P & O M P P T c h ar a ct eristi cs M P P T a l g orit h m Fi g ur e 6 : P V wit h ( P & O) M P P T Si m uli n k m o d el Fi g ur e 4 : P- V I N C M P P T c h ar a ct eristi cs Fi g ur e 8 : P V b o ost c o n v ert er s c h e m ati c (I N C) M P P T Fi g ur e 7 : P ert ur b & o bs er v e ( P & O) M P P T al g orit h m T his al g orit h m is us e d t o d e v el o p t h e s o ur c e M atl a b / Si m uli n k/ Si ms c a p e c o d e f or t h e c o ntr ol s yst e m b y a dj usti n g t he d ut y c y cl e of t he s wit c hi n g d e vi c e. T h e s oft w ar e h as a f u n cti o n bl o c k w h er e t he c o d e is st or e d a n d c o m pil e d t o t h e c o ntr ol s yst e m. T h e M atl a b c o d e h as b e e n sli g htl y a dj ust e d t o a c hi e v e t h e a p p r o pri at e r es p o ns e f or st e p v olt a g e a p pli c ati o n. T h e d ut y c y cl e h as a pr es el e ct e d p ar a m et er f or t h e i niti al i n p ut, mi ni m u m, a n d m a xi m u m v al u e, w h i c h ar e c o m p ar e d e n a bli n g t h e s wit c hi n g r es p o ns e of t h e i n v ert er. 3. 2. I n cr e m e nt al c o n d u ct a n c e (I N C) M P P T a l g orit h m T h e I n cr e m e nt al C o n d u ct a n c e B o ost C o n v ert er Fi g ur e 9 : I n cr e m e nt al c o n d u ct a n c e M P P T al g orit h m Si m uli n k m o d el is i nt erf a c e d wit h a B o ost C o n v ert er. T h e B o ost C o n v ert er t o p ol o g y dis pl a ys a n i np ut a n d o ut p ut c a p a cit or t o r e g ul at e t h e i n p ut c urr e nt fr o m t h e 3. 3. P h ot o v olt ai c sp e cifi c ati o ns P V arr a y. A n i n d u ct or is c o u pl e d i n s eri es t o r e g ul at e T a bl e 1 t h e v olt a g e a n d a di o d e is for w ar d b i as i n s eri es wit h P h ot o v olt ai c s p e cifi c ati o ns t h e l o a d r esist or. T h e B o ost c o n v ert er will st e p u p t h e M o d ul e D at a S u n P o w er i n p ut v olt a g e fr o m t h e P V arr a y. T h e c o ntr ol s c h e m e is S P R -2 3 5 N E - c o m p os e d of a PI D c o ntr oll er t o r e g ul at e t h e pr o p orti o n W H T -D a n d i nt e gr al g ai n w hil e t h e P W M will distri b ut e t he d ut y c y cl e to t h e I G B T M O S F E T for a p pr o pri at e M a xi m u m P o w er ( W) 2 3 4. 9 o n/ off s wit c hi n g r es p o ns e. T h e err or f u n cti o n bl o c k is C ells P er M o d ul e ( N -c ell) 72 c o u pl e d t o t h e M atl a b f u n cti o n bl o c k t o tr a c k t h e cl os e d O p e n Cir c uit V olt a g e ( V o c) V 4 8. 4 l o o p li n e si g n al t o r ef er e n c e si g n al. M atl a b I N C s o ur c e S h ort Cir c uit C urr e nt (Is c) A 6. 1 8 wit h pr o d u c e t he l o gi c f or t he o n/ off d ut y c y cl e V m p ( V) @ M a x P o w er P oi nt 4 0. 5 r es p o ns e. I n cr e m e nt al C o n d u ct a n c e m et h o d i n v ol v es I m p ( A) @ M a x P o w er P oi nt 5. 8 tr a c ki n g v olt a g e a n d c urr e nt. T e m p er at ur e C o effi ci e nt of V o c ( 0 C) -0. 2 5 4 T e m p er at ur e C o effi ci e nt of Is c ( 0 C) 0. 0 3 8 9 9 7 M o d ul e P ar a m et er s P V Cir c uit T a bl e 2 P ar a m et er s P V wit h p ert ur b & o bs er v e M P P T m o d el d at a Li g ht G e n er at e d C urr e nt I L ( A) 6. 1 8 8 3 Irr V pv V load I pv Il o a d P pv P load W/ m 2 ( V) ( V) ( A) ( A) ( W) ( W) Di o d e S at ur ati o n C urr e nt I o ( A) 2. 6 2 2 7 e -1 2 0 0 0 0 0 0 0 Di o d e I d e alit y F a ct or 0. 9 1 9 1 9 200 4 0. 5 1 3 9. 7 5. 6 7 5. 6 7 1 2 2 9. 7 2 2 5. 2 S h u nt R esist a n c e Rs h ( Ω) 3 2 0. 9 6 1 1 S eri es R esist a n c e Rs( Ω) 0. 4 3 3 5 9 400 4 5. 0 4 4 4. 2 3 6. 3 1 9 6. 3 1 9 2 8 4. 6 2 7 9. 5 600 4 6. 2 2 4 5. 4 1 6. 4 8 7 6. 4 8 7 299 2 9 4. 6 P V Arr a y D at a C o n n e cti o n 800 4 6. 9 1 4 6. 1 6. 5 8 6 6. 5 8 6 308 3 0 3. 6 C o nfi g ur ati o n 1000 4 6. 9 1 4 6. 1 2 2. 3 2 6. 5 8 7 703 3 0 3. 7 S eri es C o n n e cti o n 1 m o d ul e p er stri n g Si m uli n k P & O si m ul ati o n res ults ar e pl ott e d i n P ar all el C o n n e cti o n 5 p ar all el stri n gs Fi g u r e 1 0 a n d P V wit h P ert ur b & O bs er v e M P P T P h ot o v o lt ai c s p e cifi c ati o ns ( P V Arr a y D at a, m o d el d at a ar e list e d i n T a bl e 2. M o d ul e D at a, M o d ul e P ar a m et er) ar e list e d i n T a bl e 1 . 4. 2. Si m uli n k I N C si m ul ati o ns 4. P erf or m a n c e si m ul ati o n res ults Si m uli n k I N C si m ul ati o n r es ults ar e pl ott e d i n Fi g ur e 1 1 a n d P V wit h I N C m o d el d at a ar e list e d i n A st a n d ar d b o ost c o n v ert er m o d el is i mpl e m e nt e d T a bl e 3. a n d si m ul at e d t o g at h er a b as e m o d el t o c o m p ar e wit h t h e ot h er P V s yst e ms. T h e n u m eri c al m e a s ur e m e nts w er e c o n d u ct e d t o ill ustr at e t h e o p er ati o n c h ar a ct eristi cs of t h e P V s yst e m u n d er v ari o us irr a di ati o n l e v els. T h e p o w er a n d v olt a g e g ai ns w er e e v al u at e d t o d et er mi n e if th e s yst e m o p er at es as e x p e ct e d. T h e d at a r e c or d e d fr o m t h e si m ul ati o ns g a v e a b as e t o c o m p ar e wit h M P P T m et h o ds. T h er e w er e si x si m ul ati o ns c o n d u ct e d wit h irr a di a n c es of 0, 2 0 0, 4 0 0, 6 0 0, 8 0 0, a n d 1 0 0 0 W/ m 2 . T h e v olt a g e, c u rr e nt, a n d p o w er l e v els at t h e P V p a n el w er e m e as ur e d a n d r e c or d e d, w hil e t h e b o ost v olt a g e, c urr e nt, a n d p o w er w er e m e as ur e d t o e v al u at e th e r o b ust n ess of t h e b as e Fi g u r e 1 1 : Si m uli n k I N C w a v ef or m irr a di a n c e m o d el f or t h e i m pl e m e nt e d M P P T m et h o d. T h e ris e/su ns et c y cl e W/ m 2 m a xi m u m p o w er p oi nt tr a c ki n g res p o ns e will b e T a bl e 3 a n al y z e d f or i n cr e as e d a n d r e d u cti o n i n irr a di a n c e P V wit h I N C m o d el d at a l e v els. V olt a g e, c urr e nt, a n d p o w er will b e e v al u at e d t o Irr V pv V load I pv Il o a d P pv P load d et er mi n e p ot e nti al g ai ns a n d l oss es d uri n g t he W/ m 2 ( V) ( V) ( A) ( A) ( W) ( W) si m ul ati o ns. T h e p o w er g ai n a n d p erf or m a n c e will b e 0 0 0 0 0 0 0 c o m p ar e d b et w e e n t h e P & O M P P T vs I N C M P P T 200 8. 1 9 7. 3 9 1. 2 3 1. 3 2 1 0. 1 9. 1 0 9 tr a c ki n g c a p a biliti es. 4. 1. Si m uli n k P & O si m ul ati o ns 400 1 5. 5 1 4. 7 2. 4 5 2. 4 5 3 8. 1 3 6. 1 5 600 2 2. 6 22 3. 6 6 3. 6 6 8 3. 6 8 0. 6 9 800 3 0. 0 2 9. 2 4. 8 7 4. 8 7 146 1 4 2. 3 1000 3 6. 9 3 6. 2 6. 0 3 6. 0 3 223 2 1 8. 2 4. 3. P erf or m a n c e c o m p aris o ns T a bl e 4 P V wit h P & O p erf or m a n c e s u nris e/s u ns et c y cl e irr a di a n c e R es p o ns e V l o a d ( V) Il o a d ( A) P l o a d( W) A v er a g e 3 6. 8 9 5. 2 7 234 O v ers h o ot ( %) 2 1. 1 1 2. 5 4 2 4. 9 U n d ers h o ot ( %) 3. 0 8 1 1. 1 0 6. 0 4 Fi g ur e 1 0 : P V s yst e m wit h P & O M P P T ris e/s u ns et Ris e Ti m e (s) 4. 5 5 m s 3 0 ms 2 4 ms c y cl e irr a di a n c es W/ m 2 T a bl e 5 6. R ef er e n c es P V wit h I N C p erf or m a n c e d at a s u nris e/s u ns et c y cl e irr a di a n c e [ 1] M. S w ar n a v, “ D esi g n a n d P erf or m a n c e of P & O R es p o ns e V l o a d ( V) Il o a d ( A) P l o a d( W) a n d P S O M et h o ds B a s e d M P P T Al g orit h ms f or A v er a g e 1 8. 2 5 3. 0 4 8 1. 4 P h ot o v olt ai c S yst e m ”, Q u est J o ur n al of R es e ar c h O v ers h o ot ( %) 0. 4 8 0 0. 4 1 8 0. 4 2 i n H u m a niti es a n d S o ci al S ci e n c e, V ol u m e 8, U n d er s h o ot ( %) 1. 6 6 6 1. 6 6 6 1. 6 6 6 Iss u e 4, p p: 5 2-6 0, 2 0 2 0 [ 2] C. Willi a m a n d R. R a m es h, “ C o m p ar ati v e St u d y Ris e Ti m e (s) 3 4 ms 3 4 ms 4 0 ms of P & O a n d I N C M P P T Al g orit h ms ”, A m eri c a n T h e P V s yst e m wit h t h e P & O al g orit h m h a d a f ast er J o ur n al of E n gi n e e ri n g R es e ar c h, I S S N: 2 3 2 0- ris e ti m e, l ess o v ers h o ot, l ess u n d ers h o ot, a n d m or e 0 9 3 6, V ol u m e 2, Iss u e 1 2, p p. 4 0 2 -4 0 8, 2 0 1 3 a v er a g e v olt a g e a n d p o w er g ai n t h a n t h e P V s yst e m [ 3] M. R a n a, R. Ali, et. al., “ M o z n u z z a m a n A n al ysis wit h t h e I N C al g orit h m. of P & O a n d I N C M P P T T e c h ni q u es f or P V Arr a y Usi n g M A T L A B ”, I O S R J o ur n al of El e ctri c al a n d El e ctr o ni cs E n gi n e eri n g, V ol . 1 1, Iss u e 4, p p. 8 0 - 5. C o n cl usi o ns 8 6, 2 0 1 6 [ 4] S. Pr as a d, et. al, “ Si m ul ati o n a n d A n al ysis of T h e o bj e cti v e of t his r es e ar c h is t o d esi g n, a n al y z e P ert ur b a n d O bs er v e M P P T Al g orit h m f or P V a n d i m pr o v e o n t h e p erf or m a n c e of a D C p h ot o v olt ai c Arr a y Usi n g Ċ U K C o n v ert er ” A d v a n c e i n s yst e m. P ert ur b & O bs er v e a n d I n cr e m e nt al El e ctr o ni c a n d El e ctri c E n gi n e eri n g. I S S N 2 2 3 1 - C o n d u ct a n c e M P P T al g orit h ms w er e c o m p ar e d usi n g 1 2 9 7, V ol u m e 4, N u m b er 2, p p. 2 1 3 -2 2 4, 2 0 1 4 t h e M atl a b/ Si m uli n k/ Si ms c a p e si m ul ati o n s oft w ar e. I n [ 5] S. J e e v a n a n at h a n, S. T h a mi z h, B. S ai k at, e a c h s yst e m , a B o ost c o n v ert er w as c o u pl e d t o t h e P V “ M o d eli n g of P V Arr a y a n d P erf or m a n c e arr a y t o st e p u p t h e v olt a g e a n d p o w er t o t h e l o a d E n h a n c e m e nt b y M P P T Al g orit h m ”, I nt er n ati o n al r esist or. P o w er at t h e o ut p ut t er mi n al w as hi g h est f or J o ur n al of C o m p ut er A p pli c ati o ns, V ol . 7, N o 5, t h e P V wit h P & O M P P T al g orit h m. T h e tr a c ki n g S e pt e m b er 2 0 1 0 s yst e m f or P V s yst e m wit h I N C M P P T p erf or m e d t h e [ 6] F. A n as, L. M e h di, Z. M ali k a, “ P SI M a n d b est , dis pl a yi n g l ess att e n u ati o n i n t h e si g n al t h a n t h e M A T L A B C o -Si m ul ati o n of P h ot o v olt ai c S yst e m ot h ers. E a c h s yst e m m ai nt ai n e d c o nst a nt v olt a g e usi n g P & O a n d I n cr e m e nt al C o n d u ct a n c e M P P T ”, r e g ul ati o n t hr o u g h o ut t h e irr a di a n c e c h a n g e c y cl e. T h e I nt er n ati o n al J o ur n al of A d v a n c e d C o m p ut er m aj or c o m p o n e nts t o d esi g n t h e P V s yst e m n e e d e d t o S ci e n c e a n d A p pli c ati o ns, V ol. 7, N o. 8, 2 0 1 6 b e si z e d f or t h e B o ost c o n v ert ers t o o p er at e pr o p erl y. [ 7] M. Pr a c hi, S. B h us h a n, “ P erf or m a n c e A n al ysis of St a n d ar d c o n v ert er e q u ati o ns ar e d esi g n f or i d e al S ol ar M P P T t e c h ni q u es U n d er P arti al S h a di n g c o n diti o ns w h er e as s ol ar g e n er ati o n is d e p e n d e nt o n C o n diti o n ”, I nt er n ati o n al J o ur n al of E n gi n e eri n g v ari a bl e irr a di a n c e l e v els w hi c h cr e at es a n o nli n e ar R es e ar c h & T e c h n ol o g y, I S S N: 2 2 7 8 -0 1 8 1, V ol. si g n al r es p o ns e. T h e r ati n g f or t h e c a p a cit ors, i n d u ct or, 9, Iss u e 8, A u g ust, 2 0 2 0 a n d r esist or is k e y t o d esi g n r o b ust B o ost c o n v ert er. [ 8] D. S n e h a m o y, R. Sri d h ar, a n d A. V ar u n, C o m p aris o n s b et w e e n t h e P ert ur b & O bs er v e a n d “ M o d eli n g a n d Si m ul ati o n of P h ot o v olt ai c I n cr e m e nt al C o n d u ct a n c e al g orit h ms w er e m a d e t o Arr a ys ”, D e p art m e nt of El e ctri c al & El e ctr o ni cs r e v e al t h e pr os a n d c o ns of e a c h. T h e P ert ur b & E n gi n e eri n g, S R M U ni v ersit y, C h e n n ai O bs er v e m et h o d f or p o w er p oi nt tr a c ki n g d o es n’t [ 9] Q. Ali, S. Z a hi m, “ M o d eli n g a n d Si m ul ati o n o f p erf or m w ell u n d er r a pi d c h a n gi n g irr a di a n c e l e v els P h ot o v olt ai c M o d ul e wit h E n h a n c e d P ert ur b a n d w hil e t h e I n cr e m e nt al C o n d u ct a n c e m et h o d d o es. O bs er v e MPPT Al g orit h m Usi n g W h e n v ari o us l e v el of irr a di ati o n w as i nj e ct e d i nt o t h e M atl a b/ Si m uli n k ”, V ol. 1 1, N o. 2 0, J o ur n al of P V arr a y i n i n cr e m e nts 2 0 0 W/ m 2 , b ot h al g orit h ms E n gi n e eri n g a n d A p pli e d S ci e n c es, O ct o b er, 2 0 1 6 w or k e d. T h e P & O al g orit h m pr o d u c e d si g n al dist orti o n [ 1 0] R. B el u, " Tr a c ki n g S yst e ms: M a xi m u m P o w er a n d w hil e t h e I N C P V s yst e m pr o d u c e d l ess si g n al S u n ", E n c y cl o p e di a of E n er g y E n gi n e eri n g & dist orti o n. T h us t h e s yst e m n e e de d a d diti o n al t u ni n g b y T e c h n ol o g y ( E d: S. A n w ar, R. B el u et. al.), V ol. 2, i n cr e asi n g t h e i n p ut c a p a cit or r ati n g t o s m o ot h o ut t h e C R C Pr e ss, 2 0 1 3, ( D OI: 1 0. 1 0 8 1/ E -E E E - c urr e nt ri p pl es. C h a n gi n g t h e pr o p orti o n al g ai n t o 0. 4 5 1 2 0 0 4 8 4 3 4/ 3 1 p a g es) a n d t h e i nt e gr al g ai n t o 5 h el p e d t o r e d u c e t h e ris e ti m e [ 1 1] Z. Y e, H. Yi n, A. M e n g, " C o m p ar ati v e St u di es of r es p o ns e of t h e o ut p ut si g n al. T h e P V s yst e m wit h D C M ot or F O PI D C o ntr ol wit h O pti m al St at e P & O al g orit h m o ut p erf or m e d t h e P V s yst e m wit h t h e Esti m ati o n Usi n g K al m a n Filt er ", Pr o c e e di n gs of I N C al g orit h m b y a c hi e vi n g a f ast er ris e ti m e, l ess 2 0 1 9 I nt er n ati o n al C o nf er e n c e o n P o w er o v ers h o ot, a n d m or e p o w er g ai n , b ut t h e P V s yst e m El e ctr o ni cs a n d T h eir A p pli c ati o ns, El a zi g, wit h t h e I N C al g orit h m h a d l ess si g n al att e n u ati o n. T ur k e y, S e pt e m b er 2 5 -2 7, 2 0 1 9