I n d o n e s i a n   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   a n d   C o m p u t e r   S c i e n c e   V o l .   11 ,   N o .   3 S e p t e m b e r   201 8 ,   p p 831 ~ 838   I S S N :   2502 - 4 7 5 2 D O I :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e e c s . v 1 1 . i 3 . p p 8 3 1 - 8 3 8          831       J o u r n a l   h o m e p a g e h t t p : / / i a e s c o r e . c o m / j o u r n a l s / i n d e x . p h p / i j e e c s   A   C o m p a r a ti v e   S tu d y   a n d   A n a l y s i s   o n   C o n v e n ti o n a l   S o l a r   P V   B a s e d   D C - D C   C o n v e r te r s   a n d   M P P T   T e c h n i q u e s       M .   P r e m k u m a r K .   K a r t h i c k R .   S o w m y a   G M R Ins t i t ut e  of T e c hnol og y G M R N a g a r, Ra j a m , A ndhra  P ra de s h, 532127 Indi a       A r t i c l e   I n f o     A B S T R A C T     A r t i c l e   h i s t o r y :   R e c e i v e d   N o v   25 ,   2 0 1 7   R e v i s e d   J a n   9 ,   2 0 1 8   A c c e p t e d   M a r   30 ,   2 0 1 8       A s   e l e c t ri c i t y   de m a nd  e s c a l a t e w i t s up p l y t houg t he re   a re  l ot  of t he rm a l   p ow e s t a t i on,  nuc l e a e ne rg y   a nd  ot he c onve nt i ona l   p ow e s ourc e s Y e t t he re   i s   e x ha us t i on  i t he   a bove   a s s e t s   a nd  a ddi ng   da ng e rous   i m p a c t s   t t he   a t m os p he ri c  c ondi t i ons T he   w o rl d s e a rc he s   for s us t a i na bl e  p ow e s ourc e   t ha t   i t   i s   norm a l l y   a c c e s s i bl e   s uc a s   s un  a nd  w i nd.  A p a rt   from  a l l  t he  re ne w a bl e   e ne rg y   re s ourc e s s ol a e ne rg y   i s   re a di l y   ha rne s s e for  dom e s t i c   a p p l i c a t i on  t m e e t   de m a nd.  T i nc re a s e   t he   p ow e c onve rs i on  e ffi c i e nc y   from  t he  s ol a P V   s y s t e m   i t   i s   be t t e ha ve   a   p e rfe c t   D t D c onve rt e rs T he   p rop os e out c om e   of  t hi s   p a p e i s   t out l i ne   t he   D t D c onve rt e w i t M P P T   a l g ori t hm s   t c onc e nt ra t e   on  e x t re m e   p roduc t i vi t y   a t   roof - t op   for  s ol a P V   a p p l i c a t i on  w hi c de c re a s e s   t he   c os t   of  e ne rg y In  a ddi t i on  t t ha t   i t   a l s p re ve nt s   p a ne l   m i s s   m a t c hi ng   a t   a l l   e nvi ronm e nt a l   c ondi t i ons   for  s a fe D V ol t a g e   w i t fl e x i bl e   s i t e   de s i g e s p e c i a l l y   for  dom e s t i c   a p p l i c a t i ons   from   t he   s ol a p hot ovol t a i c   m odul e It   i s   ne c e s s a ry   t a na l y z e   t he   c onve rt e rs   a nd  M P P T   a l g ori t hm s   unde c l os e l oop   c ondi t i on  for t he  de s i g n a nd i ns t a l l a t i on  of  s ol a P V   s y s t e m   t t he   l oa or  t t he   g ri d.  T hi s   re vi e w   s um m a ri z e s   fe w   D t D c onve rt e t op ol og i e s m a x i m um   p ow e p oi nt   t ra c ki ng   a l g ori t hm   a nd  a l s p a i a t t e nt i on  on  t he   a dva nt a g e s   a nd  di s a dva nt a g e s   of  t he s e   a l g ori t hm s   a nd  t op ol og i e s .   K e y w o r d s :   C o n t r o l   t e c h n i q u e s   DC - D C   c o n v e r t e r s   M A T L A B   m o d e l   M P P T   a l g o r i t h m s   S o l a r   P V   m o d u l e   Copy r i ght   ©   201 8   Ins t i t ut e   of   A dv anc e d E ngi ne e r i ng  and Sc i e nc e   All  r i ght s  r e s e r v e d .   C o r r e s p o n d i n g   A u t h o r :   M .   P r e m k u m a r   G M R   I n s t i t u t e   o f   T e c h n o l o g y ,   G M R   N a g a r ,   R a j a m ,   A n d h r a   P r a d e s h ,   5 3 2 1 2 7 I n d i a .   E m a i l :   m p r e m . m e @g m a i l . c o m       1.   I N T R O D U C T I O N     T h e   m a i n   c o m p o n e n t   i n   t h e   s o l a r   p o w e r   g e n e r a t i o n   i s   t h e   s o l a r   c e l l .   T h e   g r o u p   o f   s o l a r   c e l l s   t o g e t h e r   f o r m s   a   P V   p a n e l .   T h e   t e r m   P V   r e f e r s   t o   P h o t o v o l t a i c   s y s t e m   u s e d   f o r   t h e   s o l a r   p o w e r   g e n e r a t i o n .   T h u s ,   t h e   g r o u p   o f   P V   p a n e l s   f o r m s   a   s o l a r   P V   a r r a y .   T h e   s o l a r   p o w e r   g e n e r a t i o n   h a p p e n s   b y   c o n v e r t i n g   t h e   s o l a r   i r r a d i a t i o n   ( p h o t o n s )   i n t o   t h e   e l e c t r i c a l   e n e r g y   b y   u s i n g   t h e   b a s i c   s e m i c o n d u c t o r   d e v i c e   ( i . e .   p h o t o d i o d e ) .   H e n c e ,   t h e   b a s i c   u n i t   o f   s o l a r   p o w e r   g e n e r a t i o n   i s   t h e   s o l a r   c e l l ,   w h e r e   t h e   s o l a r   i r r a d i a t i o n   i s   d i r e c t l y   c o n v e r t e d   i n t o   t h e   e l e c t r i c i t y   w i t h o u t   a n y   i n t e r m e d i a t e   p r o c e s s .   T h e   p h o t o d i o d e   c a n   b e   s a i d   a s   s e m i c o n d u c t o r   d e v i c e   w h i c h   p r o s e l y t e s   l i g h t   i n t o   c u r r e n t .   T h e   s u n   p o w e r e d   c e l l   c r e a t e   p o w e r   w h i l e   t h e   l i g h t   s t r i k e s   o n   i t   a n d   t h e   v o l t a g e   o r   p o t e n t i a l   w i l l   b u i l t   u p   o v e r   t h e   t e r m i n a l s   o f   t h e   c e l l   a n d   s e t t l e d   t o   0 . 5 V .   T h e   c u r r e n t   c a p a c i t y   o f   c e l l   i s   n e a r l y   p r o p o r t i o n a l   t o   t h e   i n t e n s i t y   o f   i n c i d e n t   l i g h t   a s   w e l l   a s   t h e   a r e a   t h a t   e x p o s e d   t o   t h e   l i g h t .   A   s e m i c o n d u c t o r   p - n   j u n c t i o n   i s   i n   t h e   m i d d l e   o f   n e g a t i v e   f r o n t   c o n t a c t   a n d   p o s i t i v e   b a c k   e n d   c o n t a c t s .   T h e   g a t h e r i n g   o f   l i g h t   c a r r i e r s   c a u s e s   t h e   d e v e l o p m e n t   o f   e l e c t r o n s .   A   p h o t o v o l t a i c   t e c h n o l o g y   i s   u s e d   i n   t h e   p h o t o v o l t a i c   c e l l s .   T h e r e   a r e   d i f f e r e n t   p h o t o v o l t a i c   m a t e r i a l s   t h a t   a r e   a v a i l a b l e   i n   t h e   m a r k e t .   T h e   m o s t   c o m m o n   m a t e r i a l s   a r e   m o n o - c r y s t a l l i n e ,   p o l y - c r y s t a l l i n e   a n d   t h i n   f i l m   t e c h n o l o g y .   T h e   g e n e r a l   b l o c k   d i a g r a m   o f   t h e   s o l a r   P V   s y s t e m   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 .   T h e   e q u i v a l e n t   c i r c u i t   o f   s o l a r   P V   m o d u l e   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   2 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4 7 5 2   I n d o n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p   S c i ,   V o l .   11 ,   N o .   3 S e p t e m b e r   2 0 1 8   :    831     838   832           F i g u r e   1 .   B l o c k   d i a g r a m   o f   s o l a r   P V   s y s t e m s   F i g u r e   2 .   E q u i v a l e n t   c e l l   d i a g r a m   o f   P V   p a n e l       T h e   c h a r a c t e r i s t i c   e q u a t i o n   [ 1 ]   o f   t h e   s o l a r   P V   c e l l   s h o w n   i n   t h e   E q u a t i o n   1   a n d   2 .                       *       (                          )     +                             ( 1 )     A l s o ,                                                            ( 2 )     w h e r e ,   I = C e l l   o u t p u t   c u r r e n t   ( A m p e r e s ) ,   V = c e l l   o u t p u t   v o l t a g e   ( i n   v o l t s ) ,        =   l i g h t   g e n e r a t e d   c u r r e n t   ( A m p e r e s ) ,        = R e v e r s e   s a t u r a t i o n   c u r r e n t ( A m p e r e s ) ,   R sh = S h u n t   r e s i s t a n c e ( o h m s ) ,   R s = s e r i e s   r e s i s t a n c e ( o h m s ) ,   S = s o l a r   r a d i a t i o n ( W / m 2 ) ,   q = E l e c t r o n   c h a r g e ( 1 . 6 0 2 * 1 0 - 19   C o u l o m b ) ,   N = I d e a l i t y   f a c t o r   o f   t h e   d i o d e ,   K = B o l t z m a n n s   c o n s t a n t   ( 1 . 3 8 1 * 1 0 - 23   J / K ) ,   T = J u n c t i o n   t e m p e r a t u r e ( K e l v i n ) ,   K i = s h o r t   c i r c u i t   c u r r e n t   t e m p e r a t u r e   c o e f f i c i e n t .   T h e   m o s t   c o m m o n   t o p o l o g y   f o r   t h e   p o w e r   c o n v e r t e r   d e s i g n   i s   s t r i n g   i n v e r t e r   a n d   c e n t r a l i z e d   i n v e r t e r   f o r   s o l a r   P V   a p p l i c a t i o n .   T h e   m a j o r   d r a w b a c k s   o f   t h e   s o l a r   P V   s y s t e m   a r e   P V   p a n e l   m i s m a t c h   l o s s e s   a n d   s h a d o w   l o s s e s   i n   t h e   s o l a r   P V   s y s t e m   [ 2 ] .   T h e   s h a d e d   p a n e l   o u t p u t   r e d u c e s   t h e   u n s h a d e d   p a n e l   o u t p u t   a s   t h e   c i r c u l a t i n g   f l o w s   t h r o u g h   t h e   s y s t e m   [ 3 ] .   T o   a v o i d   t h i s   t y p e   o f   l o s s e s   t h e   i n d i v i d u a l   s o l a r   P V   m o d u l e   i s   c o n n e c t e d   t o   o n e   M P P T   c o n v e r t e r s .   T h i s   t y p e   o f   t e c h n i q u e   i s   c a l l e d   D i s t r i b u t e d   M P P T   ( D M P P T )   [ 4 - 5 ] .   T o   a t t a i n   t h e   m a x i m u m   e f f i c i e n c y   t h e   M P P T   a l g o r i t h m s ,   D C   t o   D C   C o n v e r t e r   t o p o l o g i e s   a n d   p r o p e r   s y n c h r o n i z a t i o n   a r e   r e q u i r e d   i n   t h e   s o l a r   P V   s y s t e m .   F o r   r e n e w a b l e   e n e r g y   s o u r c e s ,   t h e   p o w e r   e l e c t r o n i c s   c o n v e r t e r s   a c t   a s   t h e   i n t e r f a c i n g   c o m p o n e n t s   i n   c o n n e c t i n g   t h e   s o u r c e   t o   t h e   l o a d   o r   t o   t h e   g r i d   f a c i n g   d i f f i c u l t   i s s u e s .   T h i s   i s   u t i l i z e d   t o   e n h a n c e   t h e   p o w e r   a n d   f r e q u e n c y   c o n t r o l   a n d   i n c r e a s e   t h e   r e l i a b i l i t y   o f   t h e   s y s t e m   w h i l e   c o n n e c t i n g   t o   t h e   g r i d .   T h i s   a l s o   p a p e r   r e v e a l s   d i f f e r e n t   p o w e r   D C   t o   D C   c o n v e r t e r   t o p o l o g i e s   a n d   v a r i o u s   M P P T   a l g o r i t h m s   t o   a t t a i n   m a x i m u m   e f f i c i e n c y .   A p a r t   f r o m   t h e   p o w e r   c o n v e r t e r   t o p o l o g i e s ,   i t   i s   r e q u i r e d   t o   c o n n e c t   t h e   s o l a r   P V   p a n e l   o u t p u t   t o   l o a d   b y   p r o p e r   s y n c h r o n i z a t i o n .   T h i s   i n v o l v e s   h o w   t o   c o n f i g u r e   t h e   t o p o l o g i e s   b y   e m p l o y i n g   c l o s e d   l o o p   c o n t r o l   a n d   p r o p e r   c o n n e c t i o n s   t o   a v o i d   t h e   c i r c u l a t i n g   c u r r e n t   f l o w   t h r o u g h   t h e   c i r c u i t .   I n   t h e   c h a p t e r   V ,   t h e   d e t a i l e d   d e s c r i p t i o n   o f   h o w   t h e   P V   m o d u l e   i s   c o n n e c t e d   t o   t h e   g r i d   i s   d i s c u s s e d .       2.   D C   T O   D C   C O N V E R T E R   T h e   D C   t o   D C   c o n v e r t e r s   a r e   u s e d   t o   g i v e   v a r i a b l e   o u t p u t   i n t o   t h e   c o n s t a n t   o u t p u t   v o l t a g e   o r   tr a c k i n g   t h e   m o r e   p o w e r   f r o m   t h e   P V   s y s t e m   u s i n g   M P P T   t e c h n i q u e .   F o r   M P P T ,   i t   i s   n e c e s s a r y   t o   m a t c h   t h e   i n p u t   r e s i s t a n c e   o f   t h e   p a n e l   w i t h   t h e   l o a d   r e s i s t a n c e   ( b y   v a r y i n g   t h e   d u t y   c y c l e ) ,   a n d   t h a t   i s   r e q u i r e d   f o r   a   D C   t o   D C   c o n v e r t e r .   T h e   D C   t o   D C   c o n v e r t e r s   c a n   b e   u s e d   t o   c o n v e r t   a n   u n r e g u l a t e d   d c   v o l t a g e   t o   a   r e g u l a t e d   d c   o u t p u t   v o l t a g e .   W i t h   P W M   ( P u l s e   W i d t h   M o d u l a t i o n )   t e c h n i q u e s ,   t h e   r e g u l a t i o n   i s   a c h i e v e d   a t   a   f i x e d   f r e q u e n c y   t o   a c h i e v e   t h e   o u t p u t   v o l t a g e .   G e n e r a l l y ,   t h e   s w i t c h i n g   d e v i c e s   a r e   B J T ,   M O S F E T   o r   I G B T   u s e d   f o r   c o n v e r s i o n .   A   D C   t o   D C   c o n v e r t e r   i s   a   c o m p o n e n t   t h a t   a c c e p t s   a   D C   i n p u t   v o l t a g e   a n d   p r o d u c e s   a   r e q u i r e d   D C   o u t p u t   v o l t a g e .   I n   a d d i t i o n   t o   t h a t ,   t h e   c o n v e r t e r s   a r e   u s e d   t o   p r o v i d e   i s o l a t i o n   a n d   v o l t a g e   r e g u l a t i o n   w h e n   c o n n e c t i n g   t h e   c u s t o m e r   l o a d   f r o m   t h e   r e n e w a b l e   e n e r g y   s o u r c e s .   T h e r e   a r e   d i f f e r e n t   p o p u l a r   D C   t o   D C   c o n v e r t e r   t o p o l o g i e s   t h a t   a r e   a v a i l a b l e   i n   t h e   m a r k e t   [ 6 ] .   T h e   d u t y   c y c l e   i s   d e f i n e d   a s   t h e   r a t i o   o f   O N   t i m e   ( T o n )   p e r i o d   t o   t o t a l   t i m e   p e r i o d   ( T ) .   T h e r e   a r e   s e v e r a l   a p p r o a c h e s   t o   d e s i g n   a   D C   t o   D C   c o n v e r t e r ,   t o   a c h i e v e   t h e   d e s i r e d   v o l t a g e   w h e n   t h e   i n p u t   v a r i e s .   T h e   o u t p u t   v a r i e d   c a n   b e   i n c r e a s e d ,   d e c r e a s e d   a n d   v a r i e d   b a s e d   o n   t h e   t o p o l o g y   e m p l o y e d .   A s   t h e   y i e l d   f r o m   t h e   s o l a r   P V   p a n e l   i s   s h i f t i n g   i n   n a t u r e   t h a t   c o u l d   n o t   s a t i s f y   t h e   l o a d   r e q u i r e m e n t .   T h u s ,   t h e   s t u d y   f o r   t h r e e   c o n v e r t e r s   n a m e l y   b u c k ,   b o o s t   a n d   b u c k   b o o s t   c o n v e r t e r   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   3 T h e   e f f i c i e n c y   o f   t h e s e   c o n v e r t e r s   i s   c o m p a r e d   u s i n g   t h e   g r a p h .     S OL A R     P A N E L   DC  DC    C O N VE R T E R   I N VE R T ER   L O A D   MP P T   A L GO R I T H M   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p   S c i     I S S N :   2502 - 4 7 5 2       A   C o m p a r a t i v e   S t u d y   a n d   A n a l y s i s   o n   C o n v e n t i o n a l   S o l a r   P V   B a s e d   D C - D C   C o n v e r t e r s ... ( M .   P r e m k u m a r )   833       F i g u r e   3 .   C o m p a r i s o n   o f   c o n v e r t e r   b a s e d   o n   M P P T       2 . 1 .   B u c k   C o n v e r t e r   T h e   b u c k   c o n v e r t e r   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   4   i s   u t i l i z e d   t o   c o n v e r t   t h e   h i g h   v o l t a g e   o f   t h e   s o l a r   p a n e l   t o   t h e   l o w   v o l t a g e   a t   t h e   o u t p u t .   S u p p o s e   t h e   p a n e l   v o l t a g e   i s   g r e a t e r   t h a n   t h e   e x p e c t e d   i t   m a y   c a u s e   s o m e   p r o b l e m   f o r   t h e   e n t i r e   s y s t e m   w h i c h   l e a d s   t o   o v e r v o l t a g e .   T h i s   t y p e   o f   l o s s e s   i n   t h e   s y s t e m   i s   r e d u c e d   b y   u s i n g   s u i t a b l e   c o n v e r t e r .   T h e   c o n f i g u r a t i o n   o f   b u c k   c o n v e r t e r   f o r   O N   s t a t e   a n d   O F F   s t a t e   i s   d e s c r i b e d   b y   u s i n g   s w i t c h e s .   T h e   o u t p u t   v o l t a g e   e q u a t i o n   f o r   b u c k   c o n v e r t e r   b a s e d   o n   t h e   d u t y   c y c l e   i s ,                                          ( 3 )           F i g u r e   4 .   C i r c u i t   d i a g r a m   f o r   b u c k   c o n v e r t e r       B u c k   c o n v e r t e r s   a r e   h i g h l y   e f f i c i e n t   i n   c o n v e r t i n g   i n p u t   v o l t a g e   t o   a   l o w e r   r e q u i r e d   v o l t a g e .   T h e   b u c k   c o n v e r t e r   c o n t a i n s   c u r r e n t   t h r o u g h   i n d u c t o r   c o n t r o l l e d   b y   t w o   s w i t c h e s   w h e r e   t h e y   h a v e   z e r o   v o l t a g e   d r o p   w h e n   o n   a n d   z e r o   c u r r e n t   d r o p   w h e n   o f f .   I n d u c t o r   s h o u l d   h a v e   z e r o   s e r i e s   r e s i s t a n c e .   F i n a l l y ,   t h e   i n p u t   v o l t a g e   s h o u l d n t   b e   c h a n g e d   t o   h a v e   a   c o n s t a n t   o u t p u t   v o l t a g e .   W h e n   t h e   c u r r e n t   t h r o u g h   i n d u c t o r   n e v e r   f a l l s   t o   z e r o   d u r i n g   c o m m u t a t i o n   c y c l e   i t   o c c u r s   i n   c o n t i n u o u s   c o n d u c t i o n   m o d e .   W h e n   s w i t c h   i s   c l o s e d   t h e n   t h e   p a t h   e x i s t e n c e   w i l l   b e   a s   s h o w n   i n   f i g u r e .   D u r i n g   t h i s   p e r i o d   t h e   i n d u c t o r   c u r r e n t   g e t s   i n c r e a s e d   g r a d u a l l y .   A s   t h e   d i o d e   i s   r e v e r s e   b i a s e d   t h e   c u r r e n d o e s n t   f l o w   t h r o u g h   i t .   E n e r g y   s t o r e d   i n   i n d u c t o r   i n c r e a s e s   g r a d u a l l y   d u r i n g   s w i t c h   o n   a s   t h e   c u r r e n t   i s   g e t t i n g   i n c r e a s e d .   I n d u c t o r   i s   u s e d   t o   t r a n s f e r   e n e r g y   f r o m   i n p u t   t o   o u t p u t   o f   t h e   c o n v e r t e r .   W h e n   t h e   s w i t c h   i s   o p e n   t h e n   t h e   p a t h   w i l l   b e   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   5 .   T h e   c u r r e n t   t h r o u g h   t h e   i n d u c t o r   g e t s   r e d u c e d   g r a d u a l l y   d u r i n g   t h i s   p e r i o d .   T h e   e n e r g y   s t o r e d   i n   i n d u c t o r   a l s o   g e t s   r e d u c e d .   T h e   s w i t c h i n g   p e r i o d   i s   d e c i d e d   b y   t h e   d u t y   c y c l e   w h i c h   i s   t h e   r a t i o   o f   o n   t i m e   t o   t o t a l   t i m e   o f   t h e   c o m m u t a t i o n   c y c l e .     2 . 2 .   B o o s t   C o n v e r t e r   B o o s t   c o n v e r t e r   i s   s h o w n   F i g u r e   5   i s   u s e d   t o   b o o s t   u p   t h e   i n p u t   v o l t a g e   b a s e d   o n   t h e   d u t y   c y c l e   a c c o r d i n g   t o   t h e   r e q u i r e d   o u t p u t   v o l t a g e .   T h e   c o n f i g u r a t i o n   o f   b o o s t   c o n v e r t e r   f o r   O N   s t a t e   a n d   O F F     s t a t e   i s   d e s c r i b e d   b e l o w   b y   u s i n g   s w i t c h e s .   T h e   o u t p u t   v o l t a g e   e q u a t i o n   f o r   b o o s t   c o n v e r t e r   b a s e d   o n   t h e     d u t y   c y c l e   i s ,                                                ( 4 )           F i g u r e   5 .   C i r c u i t   d i a g r a m   f o r   b o o s t   c o n v e r t e r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4 7 5 2   I n d o n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p   S c i ,   V o l .   11 ,   N o .   3 S e p t e m b e r   2 0 1 8   :    831     838   834   T h e   c u r r e n t   t h r o u g h   i n d u c t o r   i n c r e a s e s   w h e n   t h e   s w i t c h   i s   i n   o n   s t a t e .   A s   t h e   c i r c u i t   g e t s   s h o r t   c i r c u i t e d ,   t h e   e n e r g y   t h r o u g h   i n d u c t o r   i n c r e a s e d   a n d   w h e n   t h e   s w i t c h   i s   o p e n ,   t h e   c u r r e n t   w i l l   b e   r e d u c e d   a s   t h e   i m p e d a n c e   i s   h i g h e r .   T h e   c o n t i n u o u s   m o d e   t a k e s   p l a c e   w h e n   t h e   c u r r e n t   t h r o u g h   i n d u c t o r   n e v e r   f a l l s   t o   z e r o .   W h e n   t h e   c u r r e n t   t h r o u g h   i n d u c t o r   b e c o m e s   z e r o   t h e n   t h a t   w i l l   b e   c o n s i d e r e d   t o   b e   d i s   c o n t i n u o u s   m o d e .   W h e n   t h e   s w i t c h   i s   o n ,   t h e   i n p u t   v o l t a g e   w i l l   b e   a p p e a r e d   a c r o s s   i n d u c t o r   a n d   c u r r e n t   t h r o u g h   t h e   l o a d   i s   z e r o .   W h e n   t h e   s w i t c h   i s   o f f ,   t h e r e   t h e   i n p u t   c u r r e n t   f l o w s   t h r o u g h   t h e   l o a d .   T h e   i n p u t   c u r r e n t   i s   s a m e   a s   i n d u c t o r   c u r r e n t .   T h e   c a p a c i t o r   a t   t h e   l o a d   s i d e   i s   u s e d   t o   f i l t e r   t h e   r i p p l e s   f o r   o u t p u t   v o l t a g e .     2 . 3 .   B u c k - B o o s t   C o n v e r t e r   T h e   b u c k   c o n v e r t e r   i s   u s e d   t o   c o n v e r t   t h e   h i g h e r   v o l t a g e   v a l u e   i n   t o   t h e   l o w e r   v o l t a g e   a n d   v i c e - v e r s a   f r o m   t h e   s o l a r   p a n e l .   T h e   c o n f i g u r a t i o n   o f   b u c k - b o o s t   c o n v e r t e r   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   6   f o r   O N   s t a t e   a n d   O F F   s t a t e   i s   d e s c r i b e d   b e l o w   b y   u s i n g   s w i t c h e s .           F i g u r e   6 .   C i r c u i t   d i a g r a m   f o r   b u c k - b o o s t   c o n v e r t e r       T h e   o u t p u t   v o l t a g e   e q u a t i o n   f o r   b u c k - b o o s t   c o n v e r t e r   b a s e d   o n   t h e   d u t y   c y c l e   i s ;                                                ( 5 )     W h e r e ,   V out =   O u t p u t   V o l t a g e ,   V in =   I n p u t   V o l t a g e .     W h e n   t h e   s w i t c h   i s   i n   o n   s t a t e ,   t h e   i n p u t   v o l t a g e   i s   d i r e c t l y   c o n n e c t e d   t o   t h e   i n d u c t o r .   T h i s   r e s u l t s   i n   i n c r e a s e   o f   e n e r g y   t h r o u g h   i n d u c t o r .   T h e   c a p a c i t o r   a t   t h e   o u t p u t   s i d e   s u p p l i e s   e n e r g y   t o   t h e   l o a d .   A s   t h e   c a p a c i t o r   d i s c h a r g e s   i n   i n v e r t i n g   m o d e   t h e   v o l t a g e   a c r o s s   t h e   o u t p u t   i s   i n   o p p o s i t e   p o l a r i t y   o f   i n p u t   v o l t a g e .   W h e n   t h e   s w i t c h   i n   o f f   s t a t e ,   t h e   i n p u t   v o l t a g e   w i l l   b e   a p p e a r e d   a c r o s s   t h e   m o s f e t   s w i t c h .   T h e   i n d u c t o r   c h a r g e d   d u r i n g   t h e   s w i t c h   o n   p e r i o d   g e t s   d i s c h a r g e d   w h e n   t h e   s w i t c h   i s   i n   o f f   s t a t e .   D u r i n g   t h i s   p e r i o d   t h e   c a p a c i t o r   g e t s   c h a r g e d   a n d   t h i s   p r o c e s s   g e t s   r e p e a t e d .   T h e   h a r d w a r e - b a s e d   c o m p a r i s o n   o f   b u c k - bo o s t   c o n v e r t e r   t o p o l o g i e s   w i t h   o t h e r   t o p o l o g i e s   s u c h   a s   S E P I C   a n d   C U K   i s   s h o w n   i n   t h e   t a b l e   b e l o w .   T h e   T a b l e   1   r e s u l t   s h o w s   t h a t   t h e   M P P T   c a p a b i l i t y   i s   p e r f e c t   f o r   a l l   t h e   c o n v e r t e r s   a n d   t h e   f l u c t u a t i o n s   i s   h i g h e r   f o r   t h e   i s o l a t e d   c o n v e r t e r   t o p o l o g y   c o m p a r e d   t o   t h e   n o n - i s o l a t e d   t o p o l o g y .       T a b l e   1 .   C o m p a r i s o n   o f   B u c k - B o o s t   C o n v e r t e r   w i t h   O t h e r   T o p o l o g i e s   S p e c i f i c a t i o n   B u c k - B o o s t   S E P I C   C U K   M P P T   C a p a b i l i t y   P e r f e c t   P e r f e c t   P e r f e c t   N o   o f   C o m p o n e n t   L o w   H i g h   H i g h   C o n t r o l   R e q u i r e m e n t   I s o l a t e d   N o n - i s o l a t e d   N o n - i s o l a t e d   C u r r e n t   M e a s u r e m e n t   H a r d   E a s y   E a s y   F l u c t u a t i o n s   H i g h   M e d i u m   L o w   T r a c k i n g   E f f i c i e n c y   L o w   M e d i u m   H i g h       3.   M A X I M U M   P O WE R   P O I N T   T R A C K I N G   T h e   k e y   o p t i m i z e r   o f   s o l a r   P V   p a n e l s   i s   M P P T .   T h e   M P P T   r e f e r s   t o   M a x i m u m   P o w e r   P o i n t   T r a c k i n g .   A   m a x i m u m   p o w e r   p o i n t   ( M P P T )   i s   u s e d   t o   t r a c k   t h e   e x t r e m e   p o w e r   f r o m   t h e   s o l a r   p a n e l   a n d   t o   t r a n s f e r   m a x i m u m   p o w e r   f r o m   t h e   s o u r c e   t o   t h e   l o a d .   A   d c   t o   d c   c o n v e r t e r   w h i c h   a c t s   a s   a n   i n t e r f a c e   b e t w e e n   l o a d   a n d   m o d u l e ,   f o r   t h e   p u r p o s e   o f   t r a n s f e r r i n g   m a x i m u m   p o w e r   f r o m   P V   m o d u l e   t o   t h e   l o a d .   B y   v a r y i n g   t h e   d u t y   c y c l e   o f   t h e   c o n v e r t e r ,   t h e   l o a d   i m p e d a n c e   a n d   t h e   s o u r c e   i m p e d a n c e   i s   v a r i e d   a n d   m a t c h e d   a t   t h e   p e a k   p o w e r   p o i n t   s o   a s   t o   t r a n s f e r   t h e   m a x i m u m   p o w e r .   N o r m a l l y ,   t h e   M P P T   e f f i c i e n c y   o f   t h e   c o n v e r t e r   i s   93 - 9 7 % .   T h e   M P P T   c a n   b e   u s e d   f o r   a l l   c l i m a t i c   a n d   e n v i r o n m e n t a l   c o n d i t i o n s   [ 8 ] .   T h e   c o m p a r a t i v e   s t u d y   p r o v e s   t h a t   I n c r e m e n t a l   C o n d u c t a n c e   ( I N C )   a l g o r i t h m   a n d   P e r t u r b   a n d   O b s e r v e   ( P & O )   a l g o r i t h m   t e c h n i q u e s   a r e   t h e   t w o   m o s t   p o p u l a r   a l g o r i t h m s   a n a l y s e d   f o r   t r a c k i n g   m a x i m u m   p o w e r   f o r m   t h e   P V   p a n e l s .   T h e   t w o   d i f f e r e n t   c o n v e r t e r s   s u c h   a s   b u c k   a n d   b o o s t   c o n v e r t e r   a r e   a l s o   u s e d   f o r   c o m p a r a t i v e   r e v i e w   f o r   e m p l o y i n g   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p   S c i     I S S N :   2502 - 4 7 5 2       A   C o m p a r a t i v e   S t u d y   a n d   A n a l y s i s   o n   C o n v e n t i o n a l   S o l a r   P V   B a s e d   D C - D C   C o n v e r t e r s ... ( M .   P r e m k u m a r )   835   a b o v e - m e n t i o n e d   a l g o r i t h m .   T h e   v o l t a g e ,   c u r r e n t   a n d   p o w e r   o u t p u t   o f   t h e   P V   s y s t e m   f o r   e a c h   d i f f e r e n t   c o m b i n a t i o n   h a s   b e e n   r e c o r d e d .   T h e   p e r f o r m a n c e   e v a l u a t i o n   o n   e n e r g y   p o i n t   i s   a n a l y s e d   u s i n g   M A T L A B   s i m u l i n k   t o o l s   [ 9 ] .   T h e   a b o v e   F i g u r e   7   s h o w s   t h e   s i m p l e   d i a g r a m m a t i c   r e p r e s e n t a t i o n   o f   M P P T   a l g o r i t h m   t e c h n i q u e .   T h e   P e r t u r b   a n d   O b s e r v e   a l g o r i t h m   h a s   o c c u p i e s   m o r e   f a v o r a b l e   p o s i t i o n   t h a n   I N C   a s   i t   c a n   d e c i d e   w h e n   t h e   M P P T   h a s   c o m e   t o   t h e   M P P ,   w h e r e   P & O   w a v e r s   a r o u n d   t h e   M P P   [ 9 ] .   L i k e w i s e ,   t h e   i n c r e m e n t a l   c o n d u c t a n c e   c a n   a l s o   t r a c k   q u i c k l y   b a s e d   o n   e x p a n d i n g   a n d   d i m i n i s h i n g   i r r a d i a n c e   c o n d i t i o n s   w i t h   h i g h e r   e x a c t n e s s .   T h e   d i s a d v a n t a g e s   o f   t h e   P e r t u r b   a n d   O b s e r v e   t e c h n i q u e   i s   t h e   p e a k   c o n t r o l   t r a c k i n g   u n d e r   q u i c k   d i f f e r i n g   e n v i r o n m e n t a l   c o n d i t i o n   i s   o v e r c o m e   b y   I N C   s t r a t e g y .   I n   I n c r e m e n t a l   C o n d u c t a n c e   a l g o r i t h m ,   i t   s t o p s   p e r t u r b i n g   a t   t h e   o p e r a t i n g   p o i n t   w h e n   t h e   M P P T   h a s   r e a c h e d   t h e   M P P   ( M a x i m u m   P o w e r   P o i n t ) .   T h e   I n c r e m e n t a l   C o n d u c t a n c e   a l g o r i t h m   i s   m o r e   c o m p l e x   w h e n   c o m p a r e d   t o   P & O .   F i g u r e   8   s h o w s   c o m p a r i s o n   o f   b u c k   a n d   b o o s t   c o n v e r t e r .               F i g u r e   7 .   M P P T   a l g o r i t h m   c o n f i g u r a t i o n   t e c h n i q u e s   F i g u r e   8 .   C o m p a r i s o n   o f   b u c k   a n d   b o o s t   c o n v e r t e r       T h e   a b o v e   g r a p h   s h o w s   t h e   d i f f e r e n t   c o n v e r t e r   t o p o l o g y   w i t h   t h e i r   s i m u l a t i o n   a n d   t h e o r e t i c a l   r e s u l t s .   T h e   i n p u t   v o l t a g e   o f   1 0   v o l t   i s   b o o s t e d   t o   1 2   V   a n d   r e d u c e d   t o   5   V   u s i n g   b u c k   o p e r a t i o n .   T h i s   h a p p e n s   b y   v a r y i n g   t h e   d u t y   c y c l e   o f   t h e   p o w e r   c o n v e r t e r s .   T h e   c o m p a r i s o n s   o f   p e r t u r b   a n d   o b s e r v e   ( P & O )   a n d   i n c r e m e n t a l   c o n d u c t a n c e   ( I C )   a l g o r i t h m   f o r   b u c k   c o n v e r t e r   a n d   b o o s t   c o n v e r t e r   a r e   d e s c r i b e d   i n   F i g u r e   9   a n d   1 0   a n d   s h o w s   t h a t   o u t p u t   a c c u r a c y   i s   g r e a t e r   f o r   I C   c o m p a r e d   t o   P & O .   B u t   t h e   s i m p l e s t   a n d   f e a s i b l e   w a y   t o   u s e   M P P T   a l g o r i t h m   i s   P & O .   I n   t h e   b o o s t   c o n v e r t e r ,   h i g h e s t   o u t p u t   f o r   b o o s t   c o n v e r t e r   i s   a c h i e v e d   b y   u s i n g   t h e   P & O .               F i g u r e   9 .   C o m p a r i s o n   o f   b u c k   a n d   b o o s t   c o n v e r t e r   w i t h   P & O   F i g u r e   1 0 .   C o m p a r i s o n   o f   b u c k   a n d   b o o s t   c o n v e r t e r   w i t h   I N C       G e n e r a l l y ,   t h e   c u r r e n t   a n d   v o l t a g e   f r o m   t h e   P V   p a n e l   a r e   f e d   a s   a n   i n p u t   t o   t h e s e   a l g o r i t h m s   a n d   t h e n   b a s e d   o n   t h e   p o w e r   a n d   v o l t a g e   o f   t h e   P V   s y s t e m ,   t h e   d u t y   c y c l e   o f   t h e   c o n v e r t e r   v a r i e s   a c c o r d i n g   t o   t h e   d e s i g n .   T h e   c o n v e r t e r s   a r e   s i m u l a t e d   f o r   v a r i o u s   t e m p e r a t u r e   w i t h   c o n s t a n t   i r r a d i a t i o n   a n d   c o n s t a n t   l o a d .   T w o   M P P T   a l g o r i t h m s   a r e   a p p l i e d   o n   t h e s e   c o n v e r t e r s   t o   c h e c k   i t s   p e r f o r m a n c e   o n   v a r i o u s   t e m p e r a t u r e .   T h e   s i m u l a t e d   v a l u e   i s   s h o w n   i n   T a b l e   2   a n d   3 .             Pho t o v o lt a ic  s y s t e ms   DC t o  DC  Co nv er t er s   M P PT  Alg o rith m   V,I    Sens o rs   G enera t ed PWM   P uls es   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4 7 5 2   I n d o n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p   S c i ,   V o l .   11 ,   N o .   3 S e p t e m b e r   2 0 1 8   :    831     838   836   T a b l e   2 .   B u c k   C o n v e r t e r   S i m u l a t e d   f o r   V a r i o u s   T e m p e r a t u r e   I r r a d i a n c e   W / m 2   T e m p e r a t u r e   o C   L o a d     I n p u t   v o l t a g e   ( V )   O u t p u t   v o l t a g e   ( V )   P & O   IC   P & O   IC   1000   40   100   56   5 6 . 6 3   4 9 . 9 5   4 7 . 1 9   35   5 7 . 1 1   5 7 . 4 8   5 0 . 1 1   4 7 . 9 1   30   5 8 . 2 8   5 8 . 3 2   5 0 . 4 7   4 8 . 6 2   25   5 9 . 1 7   5 9 . 1 6   5 2 . 7 2   4 9 . 3 4   20   6 0 . 9 6   6 0 . 0 1   5 2 . 9 8   5 0 . 0 5       T a b l e   3 .   B o o s t   C o n v e r t e r   S i m u l a t e d   f o r   V a r i o u s   T e m p e r a t u r e   I r r a d i a n c e   W / m 2   T e m p e r a t u r e   o C   L o a d     I n p u t   v o l t a g e   ( V )   O u t p u t   v o l t a g e   ( V )   P & O   IC   P & O   IC   1000   40   100     5 5 . 4 7   5 1 . 6 5   9 8 . 6 1   1 4 1 . 9   35   5 5 . 6   5 3 . 1 5   115   1 4 1 . 3   30   5 5 . 7 9   5 3 . 7 4   1 2 6 . 6 1   1 4 3 . 6   25   5 5 . 0 8   5 3 . 4 1   1 3 5 . 7   144   20   5 5 . 1 9   5 4 . 2 2   142   1 4 4 . 3       4.   C L O S E D   L O O P   C O N T R O L   O F   C O N V E R T E R S   F r o m   t h e   p r e v i o u s   s e c t i o n ,   i t   i s   o b s e r v e d   t h a t   t h e r e   i s   l o t   v a r i a t i o n   i n   o u t p u t   v o l t a g e   s i n c e   i t   i s   o p e r a t e d   i n   o p e n   l o o p   m o d e .   B e c a u s e   o f   t h e   l o w   o u t p u t   v o l t a g e   o f   P V   s y s t e m ,   t h e   h i g h   p r o d u c t i v e   D C   t o   D C   c o n v e r t e r s   a r e   s i g n i f i c a n t l y   u s e d   f o r   r e n e w a b l e   p o w e r   a p p l i c a t i o n s .   T o   o v e r c o m e   t h e s e   p r o b l e m s   t h e r e   a r e   v a r i o u s   c o n t r o l   t e c h n i q u e s   u s e d   i n   c o m b i n a t i o n   w i t h   t h e s e   c o n v e r t e r s .   T h e   c l o s e d   l o o p   c o n t r o l   m e c h a n i s m   i s   u s e d   t o   a c h i e v e   b e t t e r   p o w e r   f a c t o r   w i t h   g o o d   r e s p o n s e   a n d   i n c r e a s e d   e f f i c i e n c y .   T h e   d e s i g n   o f   c l o s e d   l o o p   c o n t r o l   i s   a c h i e v e d   u s i n g   t h i s   b l o c k   d i a g r a m   s h o w n   i F i g u r e   1 1 .           F i g u r e   1 1 .   B l o c k   d i a g r a m   o f   c l o s e d   l o o p   c o n t r o l   f o r   c o n v e r t e r s       T h e   c l o s e d   l o o p   s y s t e m   i s   a b l e   t o   m a i n t a i n   c o n s t a n t   o u t p u t   v o l t a g e   [ 1 2 - 1 4 ] .   T h i s   t y p e   o f   d i f f e r e n t   c o n v e r t e r   p r o v i d e s   g o o d   o u t p u t   v o l t a g e   r e g u l a t i o n   f o r   a l l   c o n v e r t e r   d e s i g n .   T h u s ,   t h e   b o o s t   c o n v e r t e r   i s   a l s o   c a p a b l e   o f   i m p r o v i n g   t h e   v o l t a g e   l e v e l   f r o m   1 5   V   t o   t h e   r e q u i r e d   l e v e l .   T h i s   s h o w s   t h e   c o n s t a n t   v o l t a g e   c a n   b e   a c h i e v e d   u s i n g   c l o s e d   l o o p   c o n t r o l .   T h e   c l o s e d   l o o p   c o n t r o l   s y s t e m   i s   r e q u i r e d   t o   a c h i e v e   t h e   d e s i r e d   o u t p u t   w i t h   i m p r o v e d   a c c u r a c y .   I n   t h e   T a b l e   4   t h e   c o m p a r i s o n s   o f   b o o s t   c o n v e r t e r   f o r   o p e n   l o o p   a n d   c l o s e d   l o o p   t e c h n i q u e s   i s   a n a l y z e d .   F r o m   t h i s   t a b l e   i t   i s   u n d e r s t o o d   t h a t   t h e   o u t p u t   v o l t a g e   i s   c o n s t a n t   f o r   t h e   c l o s e d   l o o p   c o n t r o l   m e c h a n i s m .       T a b l e   4 .   C o m p a r i s o n   b e t w e e n   C l o s e d   a n d   O p e n   L o o p   B o o s t   C o n v e r t e r   P a r a m e t e r   O p e n   l o o p   v o l t a g e   c o n t r o l   ( V )   C l o s e d   l o o p   v o l t a g e   c o n t r o l   ( V )   V in   ( V )   15   15   V out   ( V )   56   ( v a r y i n g   v o l t a g e )   48   ( c o n s t a n t   v o l t a g e )       T h e   P I D   c o n t r o l l e r   u s e s   t h e   v a l u e s   s u c h   a s   K p ,   K i ,   K d   f o r   e f f i c i e n t   c o n t r o l   o f   a n y   c o n v e r t e r .   T h e s e   v a l u e s   c a n   b e   d e t e r m i n e d   b y   u s i n g   v a r i o u s   a l g o r i t h m s   n a m e l y   p a r t i c l e   s w a r m   o p t i m i z a t i o n ,   l o o p i n g   m e t h o d   a n d   g e n e r i c   a l g o r i t h m   e t c .   K p   i s   u s e d   t o   a d j u s t   t h e   p e a k   o v e r s h o o t   o f   t h e   o u t p u t   w a v e f o r m .   K i   i s   u s e d   t o   s e t   t h e   s e t t l i n g   t i m e   o f   t h e   s y s t e m .   K d   i s   u s e d   t o   d e c i d e   t h e   r i s e   t i m e   o f   t h e   s y s t e m .   B u t   i t   i s   m o s t   d i f f i c u l t   t o   c a l c u l a t e   t h o s e   v a l u e s   b e c a u s e   t h e y   r e q u i r e   m o r e   c o m p l e x i t y   i n   d e s i g n .   I n   t h i s   m a n n e r ,   c o m p e n s a t o r   t r a n s f e r   f u n c t i o n   i s   i n f e r r e d   b y   v a r i o u s   c o n t r o l   t e c h n i q u e s   a n d   l o o k e d   a t   i n   v i e w   o f   s t e a d y   s t a t e   r e s p o n s e   a n d   s y s t e m     S o la Pa n el   DC - DC   Co n v ert er    O u t p u t  L o a d   PI  Co n t ro ll er   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p   S c i     I S S N :   2502 - 4 7 5 2       A   C o m p a r a t i v e   S t u d y   a n d   A n a l y s i s   o n   C o n v e n t i o n a l   S o l a r   P V   B a s e d   D C - D C   C o n v e r t e r s ... ( M .   P r e m k u m a r )   837   r e s p o n s e   c h a r a c t e r i s t i c s .   T h i s   e x e r t i o n   i n v e s t i g a t e s   w h i c h   s t r a t e g y   w i l l   b e   t h e   b e s t   f o r   o r d i n a r y   D C - D C   s u p p o r t   c o n v e r t e r   t o p o l o g y .     T h e   d i f f e r e n t   t e c h n i q u e s   u s e d   a r e   s h o w n   i n   t h e   t a b l e   b e l o w .   I t   e x p l a i n s   t h e   d i f f e r e n t   s y s t e m   c h a r a c t e r i s t i c s   b y   e m p l o y i n g   d i f f e r e n t   v a l u e s   f o r   K p ,   K i ,   K d .   T h e   t u n i n g   o f   s y s t e m   c h a r a c t e r i s t i c s   i s   t o   a c h i e v e   t h e   h i g h e s t   v a l u e   o f   o u t p u t   w i t h   c o n s t a n t   v o l t a g e .   T h e r e   a r e   d i f f e r e n t   m e t h o d s   f o r   t h e   t u n i n g   m e t h o d s .   F e w   o f   t h e   m e t h o d s   a r e   a n a l y z e d   a n d   t h e   v a l u e s   a r e   d e t e r m i n e d .   T h e   v a l u e   f o r   t h e s e   s y s t e m s   i s   d i f f i c u l t   t o   p r e d i c t   a f t e r   s o l v i n g   f o r   e q u a t i o n s .   T h e s e   t e c h n i q u e s   w i l l   r e d u c e   e r r o r s   b y   a u t o m a t i c a l l y   a d j u s t i n g   t h e   s y s t e m s   i n p u t   i n   t h e   s y s t e m   a n d   i m p r o v e s   t h e   s t a b i l i t y   o f   t h e   u n s t a b l e   s y s t e m .   T h e   v a r i o u s   s y s t e m   c h a r a c t e r i s t i c s   w i t h   d i f f e r e n t   t u n i n g   t e c h n i q u e s   a r e   c o m p a r e d   i n   t h e   T a b l e   5 .       T a b l e   5 .   C o m p a r i s o n   o f   S y s t e m   C h a r a c t e r i s t i c s   T u n i n g   M e t h o d   % P e a k   O v e r s h o o t   ( % )   S e t t l i n g   T i m e   ( s )   R i s e   T i m e   ( s )   Z e i g l e r - N i c h o l s   3 9 . 2   0 . 0 0 2 0 5   2 . 3 8   x   1 0 - 5   C h e i n - H r o n e s - R e s w i c k   2 7 . 6   0 . 0 0 1 8 9   3 . 0 4   x   1 0 - 5   A p p r o x i m a t e   M I G O   1 0 . 8   0 . 0 0 1 6 6   0 . 0 0 0 1 8 4   L o o p   s h a p i n g   8 . 7 2   7 . 8 5 x 1 0 - 6   1 . 7 6   x   1 0 - 6       T h e   p a r a l l e l i n g   o f   c l o s e d   l o o p   b o o s t   c o n v e r t e r s   w i t h   s i g n a l   c o n d i t i o n i n g   b l o c k ,   u s i n g   a n y   o f   t h e   a b o v e - m e n t i o n e d   a l g o r i t h m s   [ 1 5 ]   c a n   a l s o   b e   e m p l o y e d   f o r   c l o s e d   l o o p   c o n t r o l .   T h e   a l t e r n a t e   i n v e s t i g a t i o n   a n d   d e s i g n   c o n s i d e r a t i o n   o f   D C   t o   D C   b o o s t   c o n v e r t e r   u t i l i z i n g   P I D   c o n t r o l   m e c h a n i s m   f o r   p h o t o v o l t a i c   h i g h   vol t a g e   a p p l i c a t i o n s   i s   p r o p o s e d .   T h e   e f f e c t i v e n e s s   o f   t h i s   t e c h n i q u e   a c h i e v e d   u n d e r   l o a d   c o n d i t i o n   w a s   m o r e   t h a n   9 0 % .   T h i s   t y p e   o f   c o n v e r t e r   t o p o l o g y   m a y   b e   s a t i s f a c t o r y   f o r   h i g h   v o l t a g e   a n d   h i g h - p o w e r   a p p l i c a t i o n .   T h u s ,   t h e   c o n v e r t e r   h a s   t h e   d e l i c a t e   e x c h a n g i n g   o f   t h e   p o w e r   b e t w e e n   t h e   s o u r c e   a n d   t h e   l o a d   w i t h   m i n i m u m   n u m b e r   o f   d e v i c e ,   s o f t   s w i t c h i n g   o f   t h e   s w i t c h ,   h i g h   v o l t a g e   a n d   p o w e r   o u t p u t .   B u t   t h e r e   i s   a   p r o b l e m   i n   u s i n g   t h e   p o w e r   e l e c t r o n i c   s w i t c h e s   a s   i t   i n t r o d u c e s   h a r m o n i c s   i n   t h e   s y s t e m .   I t   i s   b e t t e r   t o   a n a l y s e   t h e   p o w e r   q u a l i t y   a t   t h e   r e q u i r e d   i n s t a n t   f o r   b e t t e r   e f f i c i e n c y .   T h e   s i m u l a t i o n   r e s u l t   s h o w s   t h a t   t h e   o u t p u t   i s   i n c r e a s e d   t o   h i g h e r   l e v e l   a s   s h o w n   i n   t h e   T a b l e   6 .       T a b l e   6 .   S i m u l a t i o n   R e s u l t s   o f   B o o s t   C o n v e r t e r   P a r a m e t e r   V o l t a g e   ( V )   V in   1 7 . 1   V out   317       5.   C O N C L U S I O N   T h u s ,   t h e   p h o t o v o l t a i c   s y s t e m   o u t p u t   i s   e n h a n c e d   u s i n g   t h e   p o w e r   c o n v e r s i o n   t o p o l o g i e s .   T h e   d i f f e r e n t   D C   t o   D C   c o n v e r t e r   t o p o l o g i e s   a r e   c o m p a r e d   a n d   a n a l y z e d   w i t h   t h e i r   o u t p u t   v o l t a g e ,   c u r r e n t   a n d   p o w e r   a n d   t h e i r   e f f i c i e n c i e s   a r e   a n a l y z e d .   T h e   c o n t r o l l e r   i s   d e s i g n e d   b a s e d   o n   t h e   e q u a t i o n s   o b t a i n e d   f r o m   t h e   a n a l y s i s   o f   c o n v e r t e r s   i n   t h e i r   s t e a d y   s t a t e   a n d   t r a n s i e n t   s t a t e .   T h e   O N   a n d   O F F   t i m e   p e r i o d   o f   t h e   s w i t c h   u s e d   i n   t h e   b o o s t   c o n v e r t e r   i s   d e t e r m i n e d   b y   t h e   M P P T   t e c h n i q u e   t o   t r a c k   t h e   m a x i m u m   e f f i c i e n c y .   T h e   c o n v e r t e r   e m p l o y e d   w i t h   s w i t c h e s ,   o b t a i n   t h e i r   d u t y   r a t i o   b a s e d   o n   t h e   a l g o r i t h m   p e r f o r m i n g .   T w o   d i f f e r e n t   a l g o r i t h m s   a r e   d i s c u s s e d   w i t h   t h e i r   a d v a n t a g e s   a n d   d i s a d v a n t a g e s .   T o   o b t a i n   t h e   c o n s t a n t   v o l t a g e   i t   i s   n e c e s s a r y   t o   h a v e   a   c l o s e d   l o o p   c o n t r o l   t e c h n i q u e   s u c h   a s   P I D   c o n t r o l l e r .   T h u s ,   t h e   c l o s e d   l o o p   c o n t r o l   i s   u s e d   t o   a c h i e v e   t h e   m a x i m u m   o u t p u t   w i t h   c o n s t a n t   m a g n i t u d e   a n d   p a r a l l e l i n g   o f   P V   s y s t e m   c a n   a l s o   b e   d o n e   b a s e d   o n   t h e   d e s i g n   r e q u i r e m e n t .   T h i s   t y p e   o f   a n a l y s i s   i s   b e s t   a p p l i c a b l e   f o r   d e s i g n   a n d   i n s t a l l a t i o n   o f   r o o f - t o p   s o l a r   P V   a p p l i c a t i o n .       R E F E R E N C E S     [1]   T j ukup   M a rnot o,  K a m a ruz z a m a S op i a n,  W a Ra m l i   W a D a ud,  M oha m a A l g oul A z a m i   Z a ha ri m Mat he m at i c al   Mod e l   f or   D e t e r m i ni ng  t he   P e r f or m anc e   Char ac t e r i s t i c s   of   Mul t i - Cr y s t al l i ne   P hot ov ol t ai c   Modul e s P roc e e di ng s   of  9 th   W S E A S   Confe re nc e   on  M a t he m a t i c a l   a nd  Com p ut a t i ona l   M e t hods   i S c i e nc e   a nd  E ng i ne e ri ng T ri ni da d a nd  T oba g o. 2007;   79 - 85.   [2]   S a ra   M a c A l p i ne Chri s   D e l i ne Robe rt   E ri c ks on,  M i c ha e l   Bra nde m ue hl Modul e   Mi s m at c L os s   and  R e c ov e r abl e   P owe r   i U ns hade P V   Ins t al l at i ons .   P roc e e di ng s   of  38 th   IE E E   P hot ovol t a i c   S p e c i a l i s t s   Confe re nc e .   U S A 2012;   1388 - 1392.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2502 - 4 7 5 2   I n d o n e s i a n   J   E l e c   E n g   &   C o m p   S c i ,   V o l .   11 ,   N o .   3 S e p t e m b e r   2 0 1 8   :    831     838   838   [3]   M .C.  A l ons o - G a rc i a a J .M Rui z b W H e rrm a nn.  Com p ut e s i m ul a t i on  of  s ha di ng   e ffe c t s   i p hot ovol t a i c   a rra y s R e ne wabl e   E ne r gy . 2006;   31(12):  1986 1993.   [4]   Ri c a rdo  O rduz J org e   S ol orz a no,  M i g ue l   A ng e l   E g i do E dua rdo  Rom a n.  A na l y t i c a l   s t udy   a nd  e va l ua t i on  re s ul t s   of  p ow e op t i m i z e rs   for  di s t ri but e p ow e c ondi t i oni ng   i p hot ovol t a i c   a rra y P r ogr e s s   i P hot ov ol t ai c s R e s e ar c and A ppl i c at i ons 2013;  21(2):  359 373.   [5]   J org e   S ol orz a no - M ora l D a ni e l   M a s a - Bot e M i g u e l   A ng e l E g i do - A g ui l e ra E s t e fa ni a   Ca a m a no - M a rt í n.  A   m ode l   for  t he   s i m ul a t i on  of e ne rg y  g a i ns  w he n us i ng  di s t ri but e d m a x i m um  p ow e r p oi nt  t ra c ki ng  (D M P P T ) i n p hot ovol t a i c   a rra y s P r ogr e s s  i n P hot ov ol t ai c s : R e s e ar c and A ppl i c at i ons 2015;   23:  182 193.   [6]   P re m kum a r,  M .,  D ha na s e ka r,  N .,  D hi va ka r,  R.,  A runkum a r,  P Com p a ri s on  of  M P P T   A l g ori t hm s   for  P V   S y s t e m   Ba s e d D C - D C Conve rt e r.  A dv anc e s  i n Nat ur al  and A ppl i e Sc i e nc e s 2016;  17(9):   212 - 221.   [7]   J a y p a l s i nh  Cha uha n,  P a ri Cha uha n,  T e j a s   M a ni a r,  A s hi s J os hi Com par i s on  of   MP P T   A l gor i t hm s   f or   D C - D Conv e r t e r s   B as e P hot ov ol t ai c   Sy s t e m s Int e rna t i ona l   Confe re nc e   on  E ne rg y   E ffi c i e nt   T e c hnol og i e s   for  S us t a i na bi l i t y . Indi a 2013;  476 -   481.   [8]   J a c ob  J a m e s   N e dum g a t t J a y a kri s hna n.  P e r t ur and  O bs e r v e   MP P T  A l gor i t hm  f or  Sol ar   P V  Sy s t e m s - Mode l i ng and  Si m ul at i on.   A nnua l  IE E E   Indi a   Confe re nc e   (IN D ICO N ). H y de ra ba d, Indi a . 2011;  523 - 532.   [9]   P re m kum a r,  M .,  S um i t hi ra T .R.,  S ow m y a R.  Mode l l i ng  and  Im pl e m e nt at i on  of   Cas c ade Mul t i l e v e l   Inv e r t e r   as   Sol ar   P V   B as e Mi c r oi nv e r t e r   U s i ng  F P G A .   Int e rna t i ona l   J ourna l   of  Int e l l i g e nt   E ng i ne e ri ng   a nd  S y s t e m s 2018;   11(2):  18 - 27.   [10]   P re m kum a M .,  J e e va na nt ha m   R,  M ut huvi g ne s hkum a S Si ngl e   P has e   Modul e   Int e gr at e Conv e r t e r   T opol ogy  f or   Mi c r ogr i Ne t wor k Int e rna t i ona l   J ourna l   of  Innova t i ve   Re s e a rc i E l e c t ri c a l E l e c t roni c s Ins t rum e nt a t i on  a nd  Cont rol  E ng i ne e ri ng 2014;   2(3):  1322 - 1325.   [11]   D P H ohm M E Rop p Com par at i v e   St udy   of   Max i m um   P owe r   P oi nt   T r ac k i ng  A l gor i t hm s .   P rog re s s   i P hot ovol t a i c s :  Re s e a rc a nd A p p l i c a t i ons 2003;  11(1):   47 63.   [12]   Bul e nt B.,  M ura t A A   c ur r e nt - bas e s i m pl e   anal og  MP P T   c i r c ui t   f or   P V   s y s t e m s T urki s J ourna l   of  E l e c t ri c a l   E ng i ne e ri ng   a nd Com p ut e r S c i e nc e s 2016;  24(4):   3621 - 3637.   [13]   N or  H a ni s a Ba ha rudi n,  T unku  M uha m m a d N i z a r T unku M a ns ur, F a i ruz  A bdul  H a m i d, Ros na z ri   A l i , M uha m m a Irw a nt M i s run.  T opol ogi e s   of   D C - D Conv e r t e r   i Sol ar   P V   A ppl i c at i ons Indone s i a J ourna l   of  E l e c t ri c a l   E ng i ne e ri ng   a nd Com p ut e r S c i e nc e 2017;   8(2):  368 - 374.   [14]   A t hi m ul a m   K a l i ra s u,  S ubha re ns S e ka D a s h.  Si m ul at i on  of   Cl os e L oop  Cont r ol l e B oos t   Conv e r t e r   f or   Sol ar   Ins t al l at i on S e rbi a J ourna l  of E l e c t ri c a l   E ng i ne e ri ng 2010;  7(1):   121 -   130.   [15]   Roz a na   A l i k,  A w a ng   J us oh,  N ur  A m e da   S hukri A n Im pr ov e d P e r t ur b and O bs e r v e  Che c k i ng A l gor i t hm  MP P T  f or   P hot ov ol t ai c   Sy s t e m   unde r   P ar t i al   Shadi ng  Condi t i on IE E E   Confe re nc e   on  E ne rg y   Conve rs i on  (CE N CO N ).  M a l a y s i a . 2015;  4799 -   8598.   [16]   Ra j e s T hum m a V e e ra   V e nka t a   S ubra hm a ny a   K um a Bha j a na P ra m od  K um a A y l a p og u.  D e s i gn  and  Si m ul at i on  of   Ne Z V T   B i - di r e c t i onal   D C - D Conv e r t e r   f or   E l e c t r i c   V e hi c l e s .   Indone s i a J ourna l   of  E l e c t ri c a l   E ng i ne e ri ng   a nd Com p ut e r S c i e nc e 2017;  7(1):  75 - 83.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.