I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   18 ,   N o .   2 M a y   20 20 ,   pp .   666 ~ 677   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 8 .i 2 . pp 666 - 677             666       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   M o d e l i n g   a n d   si m u l a t i o n   o f   s o l a r   P V   m o d u l e   f o r   c o m p a r i so n   o f   t w o   M PP T   a l g o r i t h m s (P&O  IN C )   i n   M A T L A B / S i m u l i n k       H ayd e r   M o ayad   A b d   A l h u s s ai n ,   N as e e r   Y as i n   E l e c t r i c a l   P o w e r   E ng i n e e r i ng   T e c hni q ue s ,   D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   T e c hni c a l   C o l l e g e     M i d dl e   T e c hni c a l   U n i v e r s i t y   B a g hda d,   I r a q       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e A ug  2 ,   2019   R e v i s e N o v   4 ,   2019   A c c e pt e N o v   18 ,   201 9       T hi s   pa p e r   i n t r o duc e s   a   p r o c e dur e   f o r   t he   m o de l i ng   o f   a   P ho t ov ol t a i c   ( P V )   c e l l   a n t h e   a pp l i c a t i o o f m a xi m um   po w e r   po i nt   t r a c ki ng   ( M P P T ) i s t e p - by - s t e w i t h   M A T L A B / S i m ul i nk .   T he   m o de l   o f   o ne   di o de   i s   u s e d   t o   e xp l o r e   t he   c ha r a c t e r i s t i c s   o f   I ــ V   a nd  P ــ V   c ur v e s   o f   60W   P V   m o dul e .   D ue   t o   t he   no n - l i ne a r   a nd  t i m e - v a r y i ng   of   P V   c ha r a c t e r i s t i c s ,   t he   g e n e r a t e po w e r   o f   t he   P V   i s   c o nt i nu a l l y   v a r y i ng   w i t a t m o s phe r i c   c o ndi t i o ns   l i k e   t e m p e r a t ur e   a nd  i r r a d i a t i o n,   t he   M P P T   t e c hno l o gy   i s   v e r y   i m po r t a nt   t o   c ha s e m a xi m um   po w e r   po i nt   ( M P P ) o n   t he   P ــ V   c ur v e   t o   o bt a i n   m a x i m um   o ut p ut   p o w e r   f r o m   P V   a r r a y .   T hi s   s t udy   f oc us e s   o t w o   c o m m o t y pe s   of   a l g or i t hm s   o f   M P P T , n a m e l y   pe r t ur a n o bs e r v e   ( P & O )   a nd  i nc r e m e n t a l   c onduc t a nc e   ( I N C ) .   A   D C ــ D C   bo o s t   c o nv e r t e r   i s   i m p l e m e nt e d   t o   r e g ul a t e   t h e   v o l t a g e   o ut put   f r o m   t h e   P V   a r r a y ' s   a nd  f o r   t he   a pp l i c a t i o n   o f   t he   M P P T   a l g o r i t hm .   Ke y w or ds :   DC ــ D b oo s t   c o n ve r t e r   In c r e m e n t a l   c o n duc t a n c e (IN C)   M a xi m um   po w e r   po i nt   t ra c ki n g   (M P P T )   P e r t u r b   a nd  o b s e r v e   (P & O )   P h o t o vo l t a i c   (P V )   C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   H a y d e r   M o a y a A b A l hus s a i n,     E l e c t r i c a l   P o w e r   E n gi n e e r i ng  T e c hn i que s ,   D e pa rt m e nt   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e ri n T e c hni c a l   Co l l e ge ,     M i ddl e   T e c hni c a l   U n i v e r s i t y   B a gh da d ,   I r a q .     E m a i l :   h a y de r _m o a y a d@ y a h o o . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N   T h e   P h o t o vo l t a i c   po w e r   c o ul b e   c o n s i de r e a m o n t h e   r e n e w a b l e   e n e r gy   r e s o ur c e s   a s   t h e   m o s t   e s s e n t i a l   r e s o ur c e   w i t t h e   g r e a t e s t   de v e l o pm e n t   po t e n t i a l ,   s o   i t   a t t r a c t s   hum a n   a t t e n t i o n   b e c a us e   of   i t   i s   ub i qui t o us ,   c o s t   r e duc t i o n,   c l e a n   e n e r gy ,   c o n t i n u i t y   a n d   r e l i a b i l i t y ,   a n t h e r e   i s   p l e nt y   of   s o l a r   ra di a nt   f r e e   e n e r gy .   R e s e a r c h e r s   h a v e   t h e   b e s t   unde r s t a n d i n o f   P V   w o r ki n p r i n c i p l e s   b e c a us e   of   t h e   c o n t i n uo us   upda t i n o f   t h e   m a t h e m a t i c a l   m o de l i n o f   s o l a r   P V   c e l l s   [1].   H ow e v e r ,   t h e   v a r i a t i o n   o f   t h e   P V   p ow e r   g e n e ra t i o n   w i t h   di f f e r e n t   a t m o s p h e r e   c i r c um s t a n c e s   i s   t h e   m a i n   c h a l l e n ge   fo r   t h e   P V   s y s t e m   a ppl i c a t i o n s   a nd  i t   i s   t h e   m a i c a s e   t h a t   m us t   b e   t a ke n   i nt o   a c c o un t .   T h e r e fo re ,   i t   i s   i m po rt a nt   t o   i n c r e a s e   t h e   e ff i c i e n c y   o f   t h e   P V   s y s t e m ,   w h i c h   m us t   o pe r a t e   a t   i t s   m a xi m u m   po w e r   po i nt ,   s o   t h e   m a x i m u m   po w e r   po i n t   t r a c ki ng  M P P T   i s   a   p r o c e s s   t ha t   r e s po n s i b l e   f o r   ob t a i ni n t h e   i n f o r m a t i o n   a b out   t h e   h i g h e s t   P V   po w e r   us a ge   i n   t h e   de s i g n   o   t h e   c o n s o l e   [2].     T h e   s o l a r   c e l l ' s   e f f i c i e n c y   de pe n ds   o n   m a n y   f a c t o r s   s uc h   a s   i rr a di a n c e ,   t e m pe r a t u r e ,   s ha do w ,   di r t ,   s pe c t r a l   c ha ra c t e ri s t i c s   o f   s un l i g ht ,   e t c .   T h e   c ha n gi ng  i i n s o l a t i o n   o n   P V   pa n e l s   d ue   t o   ra pi c l i m a t i c   c h a nge s   s uc h   a s   a n   i n c r e a s e   i a m b i e nt   t e m pe ra t u r e   a n c l o ud y   w e a t h e r   c a r e duc e   t h e   P V   p a n e l s   o ut put   pow e r .   I n   a n o t h e w o r d,   e a c p h o t o vo l t a i c   c e l l   p r o duc e s   e n e r gy   r e l a t e t o   i t s   o pe r a t i o n a l   a nd  e n v i r o n m e n t a l   c o n di t i o n s   [3] .   T h e   m a xi m u m   po w e r   of   t h e   P V   m o dul e   ge n e r a t e s   a t   a   s i n gl e   o pe ra t i ng  po i n t .   O t h e   o t h e ha n d ,   t h e   o pe r a t i ng  po i n t   o f   t h e   P V   s y s t e m   c a n   b e   c o n t r o l l e by   a dj us t i n t h e   o ut put   po w e r   o r   v o l t a ge   of   t h e   P V   s y s t e m .   T h e   o ut put   v o l t a ge   a n po w e r   of   t h e   P V   s ys t e m   c a n   b e   c o n t r o l l e by   a   pow e r   e l e c t r o ni c   c o n v e r t e r   w hi c i s   t h e   m o s t   c o m m o n   m e t h o d,   w hi c i t u rn   i s   c o n t r o l l e by   a   s pe c i f i c   c o n t r o l   a l go ri t hm   t dr i v e   t h i s   p r o c e dur e   [4].     T h e r e f o r e ,   m o s t   e n v i r o n m e n t a l   f a c t o r s   s uc h   a s   a m b i e n t   t e m pe r a t u r e   a n s o l a r   ra di a t i o n   g r e a t l y   de t e r m i n e   t h e   a m o un t   o f   e n e r gy   t h a t   c a n   b e   pr o duc e d.   S o ,   a n   M P P T   i s   r e qui r e w i t h   a   c o n t r o l   u ni t   t o   r e a c Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Mode l i ng   and   s i m u l at i on   of   s ol ar   P V   m odul e   f or   c om par i s on   of   t w o…   ( H ay de r   Mo ay ad   A bd  A l hus s ai n )   667   t h e   m a xi m u m   po w e r   ge n e r a t e f r o m   t h e   r e s ul t i ng  P V   a rr a y   [ 5 ] ,   a n a l s o   a s   t h e   c ha ra c t e ri s t i c s   o f   P ــ V   a n d   I ــ c ur v e s   a r e   n o n - l i n e a r   a n t i m e - v a r y i n a s   i n   F i g u r e   1,   i t   i s   ne c e s s a r y   t o   i m pl e m e nt   a m a x i m um   po w e r   po i n t   t r a c ki ng  M P P T   s y s t e m   t o   c h a s e   t h e            o t h e   P ــ V   c u r v e ,   s o   t h a t   m a xi m um   po w e r   o ut put   c a b e   ga i n e d   f r o m   t h e   P V   a rra y   s y s t e m   [6] .   T w M P P T   a l go r i t hm   m e t h o ds   a r e   pr o po s e i n   t h i s   l i t e ra t u r e ;   P e r t u r b   a n O b s e r v e   ( P & O a n In c r e m e n t a l   Co n duc t a n c e   (IN C) .   F o r   t h e   r e p r e s e nt a t i o n   o f   t he   M P P T ,   t h e   P V   s y s t e m   n e e ds   t o   h a v e   a   D C ــ D c o n v e r t e r ,   t h e   D C ــ D c o n v e r t e r   c a b e   e i t h e b oo s t   c o n v e r t e r   o b uc k ــ boo s t   c o n v e r t e r ,   t h e y   a r e   us ua l l y   us e d   b e c a us e   of   t h e i e f f i c i e n c y   h i g h   [ 7 ].   T h e   b oo s t   c o n v e r t e r   i s   u s e i n   t h i s   pa pe t o   t ra c t h e   M P P .   T h e   pu r po s e   of   t h i s   p a pe r   i s   t o   s t udy   a n c o m pa r e   t h e   m o s t   s ui t a b l e   M P P T   m e t h o ds   f o r   P V   a ppl i c a t i o n s   a nd  e v a l ua t e   t h e i pe r f o r m a n c e   unde r   i rr a di a t i o n   c h a nge s   us i n pe r t u r b   a n o b s e r v e   m e t h o a n i n c r e m e n t a l   c o n d uc t i o n   m e t h o d.   T h e   s i m u l a t i o n   s t udy   i s   de s i g n e t o   c r e a t e   a n   i m pl e m e n t a t i o n   o f   t w o   M P P T   a l go ri t hm s   f o r   t h e   P V   m o dul e s   c o n n e c t e t o   t h e   l o a d,   g i v i n a   s a t i s fy i n r e s po n s e   t o   t h e   p r o b l e m   o i rr a d i a t i o c h a nge s   us i n g   M A T L A B / S i m u l i nk  p r o g r a m .           F i gu r e   1 .   IV   a nd  P V   c ha r a c t e r i s t i c   c u r v e s   of   a   s o l a pa n e l       2.   N O M EN C LA TU R   [      P V   o ut pu t   c u rr e n t   i n   (A ) ,   [      P V   o ut put   v o l t a ge   i (V ) ,   [     r e f e r e n c e   t e m pe ra t u r e   =   298K ,   [   o pe r a t i n g   t e m pe r a t u r e   i K e l v i n s ,   [     P V   s a t u ra t i o n   c u rre n t   i n   (A ),   [   P V   i de a l i t y -- f a c t o r ,   w h i c =   1 . 6,   [      P V   l i g ht   ge n e ra t e d   c u rr e nt   i (A ),   [   B o l t z m a n - c o n s t a nt ,   w hi c h=   (1 . 3805 × 10 - 2 3   J / K ),   [   Cha r ge   o f   e l e c t r o n ,   w hi c h   =   (1 . 1 0 - 19  C),   [     s e r i e s   r e s i s t a n c e   o f   a   P V ,   w h i c h   = 0. 0 111Ω ,   [      pa ra l l e l   r e s i s t a n c e   of   a   P V   w h i c h   = 1 000  ,   [      t h e   b a n g a o f   t he   s i l i c o n ,   w h i c h   = 1. 1   e V ,   [     s h o r t   c i r c u i t   c urr e n t   t e m pe ra t u r e   c ــ e ff i c i e n t ,   w hi c = 0 . 0032A / o C,   [   t h e   i l l um i n a t i o o f   P V   i (W / m 2)   w hi c = 1000W / m 2 ,   [         s h o r t   ـ c i r c ui t   c u rr e n t   w i t i rra d i a t i o (1000 W / m 2)  a n d   t e m pe r a t u r e   25o C=   2. 55A ,   [     Ce l l s   n u m b e r   i n   s e r i e s ,   [     ]Ce l l s   n u m b e r   i n   pa ra l l e l .       3.   P H O T O V O LTA I C   M O D ELI N G   3. 1 .       M o d e l   R e f e r e n c e   P V   m o dul e   o f   M X S   60W   i s   t a ke a s   a   r e f e r e n c e   f o r   t h e   s i m u l a t i o a s   gi v e i T a b l e   [ 8].       T a b l e   1 .   60W   P V   M o dul e   S pe c i f i c a t i o n s   R a t e d   P o w e r   6 0   W   V o l t a g e   a t   M a x i m u m   p o w e r   ( V mp )   1 7 . 1   V   C u r r e n t   a t   M a x i m u m   p o w e r   ( I mp )   3 . 5   A   O p e n   c i r c u i t   v o l t a g e   ( V OC )   2 1 . 1   V   S h o r t   c i r c u i t   c u r r e n t   ( I S Cr )   3 . 8   A   T o t a l   n u m b e r   o c e l l s   i n   s e r i e s   ( N s )   36   T o t a l   n u m b e r   o c e l l s   i n   p a r a l l e l   ( N p )   1       3. 2 .       S o l ar   C e l l   M o d u l e   A   s o l a r   pa n e l   c a n   b e   b ui l t   by   c o nn e c t i n s e r i e s   c e l l s   a nd  pa ra l l e l   c e l l s   t o   fo r m   t h e   P V .   I n   t h i s   p a pe 60W   P V   m o de l   i s   us e w i t N S   =   36  a n N P   =   1.   T h e   s o l a r   c e l l s   a r e   a   p - n   s e m i c o n duc t o r   j u n c t i o n ,   w h i c h   c a n   b e   r e pr e s e nt e a s   a   d i o de   c i r c ui t ,   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   2.   T h i s   c i r c u i t   i n c l ude s   p h o t o c urr e n t   I p h   ,   R s   a n d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   18 ,   N o .   2 M a y   20 2 :     666   -   67 7   668   R s h   a r e   t h e   s e ri e s   a n d   pa ra l l e l   r e s i s t a n c e   o f   t h e   P V   c e l l   r e s pe c t i v e l y .   T h e   P V   p a n e l   c a b e   fo r m e m a t h e m a t i c a l l y   a s   s h o w n   [9 - 1 1].     3. 2 . 1.       S h u n C u r r e n I s h   M o d u l e   M a t l a b   S i m ul a t i o n   o f   s h u nt   c urr e nt   Is a s   s h o w n   i F i gu r e   3.                                     (1)             F i gu r e   2 .   S o l a c e l l   c i r c ui t   F i gu r e   3 .   M a t l a b   S i m ul a t i o n   o f   s h u nt   c urr e nt   Is h       3. 2 . 2.       T e m p e r atu r e   m o d u l e   fr o m   d e gr e e s   to   K e l v i n   M a t l a b   s i m ul a t i o n   o f   t e m pe ra t u r e   c o n v e r s i o f r o m   de g r e e s   C e l s i us   t o   K e l v i a s   s h o w n   i F i g u r e   4 .                                             (2)     3. 2 . 3.       P h o to   C u r r e n I p h   M o d u l e   M a t l a b   s i m ul a t i o n   o f   ph o t o   c u rr e nt           a s   s h o w n   i F i g u r e   5.                                                     (3)               F i gu r e   4 .   M a t l a b   s i m ul a t i o n   o f   t e m pe ra t u r e   c o n v e r s i o n   f r o m   de g r e e s   Ce l s i us   t o   K e l v i n     F i gu r e   5 .   M a t l a b   s i m ul a t i o n   o f   p h o t o   c urr e n t               3. 2 . 4.       R e v e r s e   S atu r ati o n   C u r r e n M o d u l e   I rs   S i m ul a t i o o f   t h e   r e v e r s e   s a t u r a t i o c u rr e n t          a s   s h o w n   i F i g ur e   6.                     *       (                  )     +   (4)       3. 2 . 5.       S atu r ati o n   C u r r e n t   I o   M o d u l e   M a t l a b   s i m ul a t i o n   o f   s a t u ra t i o n   c u rr e n t         a s   s h o w n   i F i gu r e   7 .                                                                          (5)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Mode l i ng   and   s i m u l at i on   of   s ol ar   P V   m odul e   f or   c om par i s on   of   t w o…   ( H ay de r   Mo ay ad   A bd  A l hus s ai n )   669       F i gu r e   6 .   S i m u l a t i o o f   t h e   r e v e r s e   s a t u r a t i o n   c u rr e n t                  F i gu r e   7 .   M a t l a b   s i m ul a t i o n   o f   s a t u ra t i o c urr e nt             3. 2 . 6.       Th e   c u r r e n t   o u tp u o P V   mo d u l e   I P V   S i m ul a t i o o f   o ut put   c u rr e nt   o f   P V   m o dul e          a s   s h o w n   i F i gu r e   7 .                                      ,       *                        +     -           (6)         F i gu r e   8 .   S i m u l a t i o o f   o ut put   c u rr e nt   o f   P V   m o dul e              A l l   s i m o de l s   a bov e   a r e   c o n n e c t e a s   s h o w n   i n   F i gu r e   9,   a n a   r a m f un c t i o n   i s   us e t s i m ul a t e   t h e   w h o l e   a xi s   o f   vo l t a ge   f o r   t h e   c h a ra c t e ri s t i c s   of   I ــ V   a n d   P ــ V   c ur v e s ,   a n t h e   s l o pe   o f   t h e   ra m f u n c t i o i s   s e t   t o   10.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   18 ,   N o .   2 M a y   20 2 :     666   -   67 7   670       F i gu r e   9 .   S i m u l a t i o o f   a l l   s i x   m o de l s       4.   A LG O R I T H M   O F   M P P C O N TR O L     P V   s y s t e m   c ur v e s   a r e   i n f l ue n c e by   t e m pe r a t u r e   a nd   s o l a r   i rra d i a t i o n.   F u r t h e rm o r e ,   d a i l y   i rr a d i a t i o b e h a v i o r   ha s   a b r upt   v a ri a t i o n s   du r i ng  d a y   t i m e .   T h e   M P P   o f   t h e   P V   a rra y s   un de r   t h e s e   c o n di t i o n s   ke e ps   c h a ngi n c o nt i n uo us l y ,   a n t h e   o pe r a t i n po i n t   o f   t h e   P V   c e l l   s h o ul a l s o   c h a n ge   c o n s e que n t l y   t m a x i m i z e   t h e   e xt ra c t e e n e rgy .   T h e   M P P T   t e c hn i que   i s   us e ful   t o   m a i nt a i n   t h e   o pe r a t i o n   po i nt   o a   P V   a rr a y   a t   i t s   m a xi m u m   [12] .       4. 1 .       D C - D C   B o o s C o n v e r te r   T h e   D C - D b oo s t   c o n v e r t e r   c i r c ui t   s h o w n   i n   F i g u r e   10,   t h e   c i r c ui t   c o n s i s t s   o f   D i n put   s o ur c e   vo l t a ge   V i n   t o   r e pr e s e nt   t h e   P V   o ut put   v o l t a ge ,   L   i s   b oo s t   i n duc t o r,   b oo s t   c o n t r o l l e s w i t c h   IG B T ,   C i s   bo os t   f i l t e c a p a c i t o r,   b o o s t   di o de   D   a n d   R   i s   l o a r e s i s t a n c e   [13 - 14] .             F i gu r e   10 .   D C - D c o n v e r t e r       T h e   boo s t   c o n t r o l l e r   s w i t c h   IG B T   i s   c o n t r o l l e by   a   d ut y - c y c l e   (d)  a n t h e   ga i n   D vo l t a ge   of   t h e   DC - D b oo s t   c o n v e r t e i s :                              (7)     V o ut   i s   t h e   v o l t a ge   o ut put   f r o m   t h e   b oo s t   c o n v e r t e r,   V i i s   t h e   v o l t a ge   i n p ut   t o   t h e   b o os t   c o n ve r t e r   f r o m   t h e   P V   a rra y   a n (d)  i s   t h e   dut y - c y c l e   ge n e r a t e f r o m   M P P T   c o n t r o l l e r   e i t h e r   by   P & O   o r   IN t o   boo s t   t h e   i n p ut   v o l t a ge   us i n g   pu l s e   w i dt h   m o dul a t i o (P W M t e c hni que   a s   s h o w n   i F i gu r e   11  [15] .     D e t a i l s   o f   t h e   b oo s t   c o n v e r t e a r e   gi v e n   i n   T a b l e   2.   T h e s e   de t a i l s   c a n   b e   de t e r m i n e m a t h e m a t i c a l l y   f r o m   t h e   de s i g n e d   c i r c ui t   o f   a   dc ــ dc   b oo s t   c o n ve r t e r   [ 16].       T a b l e   2 .   D C - D C   B o os t   Co n v e r t e r   Co m po n e n t   V a l ue s   Co m p o n e n t   Ra t i n g   L   1 5 0 H ]   C1   1 0 0 F ]   C2   4 7 0 F ]   R   3 0 ]     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Mode l i ng   and   s i m u l at i on   of   s ol ar   P V   m odul e   f or   c om par i s on   of   t w o…   ( H ay de r   Mo ay ad   A bd  A l hus s ai n )   671   T w o   m e t h o ds   o f   M P P T   a r e   t a ke n   i t hi s   p a pe r .           F i gu r e   11 .   Co n f i gu r a t i o n   o f   P V   s y s t e m   t o   c o n t r o l   t h e   b oo s t   c o n v e r t e w i t h   M P P T       4. 2 .       P e r tu r b   an d   O b s e r v e   M e th o d   (P &O )   T h e   a l go ri t hm   b a s e o n   t h e   pr o c e s s   of  pe r t u r b a t i o n   (i n c re a s e   o r   de c r e a s e of   p ow e r   b a s e d   o n   i n c r e a s e s   o r   de c r e a s e   t h e   v o l t a ge   o f   t h e   P V   a rra y ' s ,   b a s e on  t h e   o b s e r v a t i o n   o f   t h e   po w e r   o ut put   o f   t h e   P V .   T h e   a l go r i t hm   o f   P & O   i s   c o n t i nuo us l y   i n c r e a s i ng  o de c r e a s i ng  t h e   v o l t a ge   r e f e r e n c e   by   de p e n di ng  o t h e   pr e v i o us   v a l ue   of   t h e   po w e r   s a m p l e .   T h e   P & O   m e t h o i s   s i m p l e r   a s   i t   r e qu i r e s   s e n s o r s   fo r   t h e   v o l t a ge   a nd  c urr e n t   o nl y ,   a n i t   i s   e a s i e r   t o   be   i m pl e m e n t e [17] .   I n   t hi s   a l go r i t hm ,   t h e   t i m e   t a ke n   t o   r e a c h   t h e   M P P   i s   l o n ge r   t ha n   t h a t   i IN C.   W h e n   t h e   M P P   po i nt   i s   r e a c h e d,   P & O   ke e ps   a l t e rna t i n a r o un t h e   po i n t   a n w o ul n e v e r   s t o o n   i t .     A c c o r di n t o   t h e   a l go r i t hm   o f   P & O ,   w h e n   a   s m a l l   i n c r e a s e   i n   t h e   o pe r a t i ng  v o l t a ge   of   t h e   P V   a rra y   i s   pe rt u r b e d,   a nd  i f   t h e   po w e r   c h a nge   ΔP   i s   (po s i t i v e ),   i t   i s   go i n g   i a   di r e c t i o t o w a r ds   M P P   a n d   i t   s h o ul ke e o n   t h e   pe rt u r b i n a l o ng  t h e   s a m e   di r e c t i o n .   If   t h e   c ha nge s   i po w e r   ΔP   i s   ( n e g a t i v e ),   t h e n   t h e   o pe ra t i ng  po i n t   i s   m o v i n g   a w a y   f r o m   t h e   M P P   po i nt   a n d   t h e   s i g n   ha s   t o   b e   c h a n ge d   o f   t h e   de l i v e r e pe r t u r b a t i o n.   T h e   a l go ri t hm   o P & O   i s   s h ow n   i n   F i g u r e   12;   i t   i s   b a s e o n   pe r t u r b i n t h e   o pe r a t i n v o l t a ge   pe r i o di c a l l y   a nd  c o m pa ri n g   t h e   p r e v i o us   o n e   w i t h   i t .   If   t h e   di f f e r e n c e   i v o l t a ge   ΔV   a nd   t h e   di f f e r e n c e   i n   pow e r   ΔP   a r e   po s i t i v e   t h e t h e   P V   a rra y   vo l t a ge   i s   i n c r e a s e d.   If   b o t h   ΔP   a nd  ΔV   a r e   n e g a t i v e   t h e n   t h e r e   i s   a l s o   a n   i n c r e a s e   i n   t h e   P V   a rr a y   v o l t a ge ,   o t h e r w i s e ,   t h e   vol t a ge   i s   de c r e a s e d.   S i m i l a r l y ,   t h e   n e x t   pe r i o i s   r e i t e ra t e u nt i l   t h e   po i nt   o f   m a x i m um   po w e r   i s   r e a c h e [1 8 - 1 9].                     (a ).   F l o w c h a r t   o f   P & O   (b ).   P - V   g ra p h   F i gu r e   12 .   P & O   c o nt r o l   t e c hni que     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   18 ,   N o .   2 M a y   20 2 :     666   -   67 7   672   T h e   s i m u l i n k   m o de l   o f   t h e   M P P T   P & O   a l go ri t hm   s h o w n   i F i gu r e   11  i n c l ude s   t h e   60W   P V   a rr a y   a n c o n t a i n s   t h e   e qua t i o n s   r e qui r e f o r   i t s   m o de l i n g .   T he   D vo l t a ge   s o ur c e   of  t h e   boo s t   c o n v e r t e r   i s   r e pl a c e by   a   M A T L A B   s ub s y s t e m   i n t e g ra t e d   w i t h   t h e   P V   a rra y .   P e r t u r b i n g   t h e   d ut y   ra t i o   o f   t h e   dc ـ ـ dc   b oo s t   c o n v e r t e r   w i l l   pe r t u r b   t h e   c urr e n t   o t h e   P V   a rra y   a n c o n s e que n t l y   p e r t u r b s   t h e   v o l t a ge   o t h e   P V   a rr a y .   T c a l c ul a t e   t h e   po w e r   a t   di f f e r e n t   dut y   c y c l e s   a n t o   c o m pa re   i t   w i t h   t h e   c u rr e n t   o pe ra t i n po i nt   po w e r ,   t h e   M P P T   s ub s y s t e m   i s   us e d.   T h e   d u t y   c y c l e   e i t h e r   de c r e a s e s   o i n c r e a s e s   o r e m a i n s   t h e   s a m e .   F i gu r e   13  s h o w s   t h e   c o n f i gur a t i o n   of   t h e   M P P T   a l go r i t hm   i n   M A T L A B / S i m u l i nk  a c c o r di n t o   t h e   f l ow c h a r t   o f   t h e   P & O   m e t h o e xpo unde i F i g u r e   12   [20] .   F i gu r e   14  s h o w s   t h e   c o n f i gur a t i o n   o f   P W M   t i n c r e a s e   o r   de c r e a s e   t h e   dut y - c y c l e   us e t c o n t r o l   t h e   b oo s t   s w i t c h i n g   IG B T ,   w i t pu l s e   ge n e ra t o pe r i o 1 / 500 a nd  p ul s e   w i dt 50  [20] .             F i gu r e   13 .   Co n f i gu r a t i o n s   o f   (P & O M P P T   a l go ri t hm   i S i m ul i n k       F i gu r e   14 .   Co n f i gu r a t i o n   o f   P W M       4. 3 .      I n c r e m e n ta l   C o n d u c tan c e   (I N C )     IN i s   a n o t h e r   m e t h o f o r   t ra c ki n t h e   M P P .   T h i s   m e t h o i s   us e t o   c o un t e t h e   w e a kn e s s   o f   t h e   P & O   m e t h o [21 ].   T h e   P & O   m e t h o i s   n o t   c a pa b l e   t o   c o m pa r e   t h e   a c t ua l   o pe r a t i ng  v o l t a ge   a t   a   m a xi m u m   pow e r   po i n t   w i t t h e   t e r m i na l   v o l t a ge   of   t h e   (P V )   a rr a y .   T h e   IN C   m e t h o d   i s   e a s i e r   t o   i m p l e m e nt ,   i t   ha s   a   hi g h e r   t ra c ki n g   s pe e d,   a n d   b e t t e r   e f f i c i e n c y ,   t h i s   m a ke s   IN a l go r i t hm   b e t t e r   t ha n   P & O   [22 ].   T h e   a l go ri t hm   of   IN i s   de r i v e by   di ff e r e n t i a t i n g   t h e   po w e r   o f   t h e   P V   w i t r e s pe c t   t o   i t s   v o l t a ge ,   t h e n   t h e   r e s ul t   i s   s e t   e qua l   t o   z e r o   a s   i (8 a n d   (9)   [23 - 2 4].       A t   po i n t   o f   M P P                                             (8)     R e a r ra n g i n g   a s   s h o w n   i n   (8)                     (9)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Mode l i ng   and   s i m u l at i on   of   s ol ar   P V   m odul e   f or   c om par i s on   of   t w o…   ( H ay de r   Mo ay ad   A bd  A l hus s ai n )   673   F r o m   (9) ,   t h e   ( l e f t - ha n s i de i s   t h e   i n c r e m e n t a l   c o n duc t a n c e ,   w h i l e   t h e   ( r i g ht - ha n s i de i s   t h e   o ppos i t e   i n s t a nt a n e o us   c o n duc t a n c e .   W h e n   t h e   o pe r a t i n g   po i n t   r e a c h e s   t h e   M P P ,   b o t h   s i de s   o f   (9)  a r e   o ppos i t e   i t h e   s i g n   b ut   e qua l   i n   m a g n i t ude .     W h e n   a n   o pe ra t i n po i nt   i s   a w a y   f r o m   t h e   M P P ,   t w o   po s s i b i l i t i e s   e xi s t ,   e i t h e r   t h e   o pe r a t i n po i nt   i s   a t   t h e   (l e f t - h a nd  s i de o f   M P P   w h e n   i n c r e m e n t a l   c o n d uc t a n c e   i s   gr e a t e r   t ha n   i n s t a nt a n e o us   c o n duc t a n c e ,   o r   a t   t h e   (ri g h t - ha n s i de of   M P P   w h e n   i n c r e m e n t a l   c o n duc t a n c e   i s   l e s s   t h a n   i n s t a n t a n e o us   c o n duc t a n c e   a s   s h o w n   i n   (10 ) ,   ( 11 ) ,   ( 1 2).   T h e   S i m u l i nk  m o de l   o f   t h e   I n a l go r i t hm   i s   t h e   s a m e   a s   t h e   P & O   c o n d i t i o n ,   b ut   o nl y   di f fe r e nt   i n   M P P T   a l go r i t hm s .                                                                  (10)                                                                                 (11)                                                                                     (12)     T h e   o pe r a t i o o f   t h e   i n c r e m e n t a l   c o n duc t a n c e   i de a   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   15 .                           (a ).   F l o w   c h a rt   o f   IN C   (b ).   P - V   g ra p     F i gu r e   15 .   I n c r e m e n t a l   c o n duc t a n c e   c o n t r o l   t e c hn i q ue       5.   S I M U LA TI O N   R ES U LTS   5. 1 .      S i m u l ati o n   R e s u l ts   o Th e   P V   A r r ay  Wi th o u D C - D C   C o n v e r te r   In  F i gu r e   16  (a ) ,   t h e   i n pu t   i rra d i a t i o u n t i l   t i m e   s e c ,   i s   s e t   t o   1000W / m 2 ,   1   &   2s e c   i s   s e t   t 800W / m 2 ,   2   &   3s e c   i t   i s   s e t   t o   600W / m 2 ,   3   &   s e c   t h e   s e t t i n g   i s   4 00W / m 2,   a n d   b e t w e e n   &   s e c ,   i t   i s   s e t   t o   i s   200W / m 2 .   W i t i nput   t e m pe ra t u r e   s e t   a t   2 50C   du r i ng  t he   w h o l e   s i m ul a t i o n.     In  F i gu r e   1 (b ),   t h e   i n p ut   t e m pe r a t u r e   f r o m   0   t o   1s e c   i s   250 C,   b e t w e e n   &   2s e c   i t   i s   5 00C ,   &   3s   i t   i s   s e t   t o   750C .   W i t i nput   i rra d i a t i o s e t   a t   1000W / m 2   du ri n g   t h e   w h o l e   s i m u l a t i o n.   F i gu r e   17  s h o w s   t h a t   t h e   c u rr e n t   o ut pu t   f r o m   t h e   P V   i s   de c r e a s i n g ,   a nd  t h e   v o l t a ge   o ut put   i s   a l s de c r e a s i n w h e n   t h e   i rra di a t i o n   de c r e a s e s .   T hi s   w o ul r e s ul t   i a   n e t   de c r e a s e   i o ut put   po w e r   w i t a   de c r e a s e   i n   i rra di a t i o n   w h e t h e   t e m pe r a t u r e s   a r e   c o n s t a nt .   In   F i gu r e   18  w h e n   t h e   o pe r a t i n t e m pe r a t u r e   i n c r e a s e s ,   t h e   vo l t a ge   o ut put   f r o m   t h e   P V   de c r e a s e s   dra s t i c a l l y ,   b ut   t h e   c u rr e n t   o ut put   i n c r e a s e s   m a rgi na l l y .   T hi s   r e s ul t s   i a   n e t   r e duc t i o i t h e   po w e r   o ut pu t   w i t a   r i s e   i t e m pe r a t u r e s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   18 ,   N o .   2 M a y   20 2 :     666   -   67 7   674         (a ).   I n p ut - T i m e   v a r y i n i rr a d i a t i o n     (b ).   I n pu t - ti m e   v a r y i n g   t e m pe r a t u r e     F i gu r e   16 .   I nput - T i m e   v a r y i n g   i rra di a t i o a n d   t e m pe ra t u r e             (a ).   O ut put   I ــ V     (b ).   O ut pu t   P ــ V     F i gu r e   17 .   O u t pu t   c h a ra c t e r i s t i c   o f   t h e   P V   w h i l e   v a r y i n g   i rra di a t i o n             (a ).   O ut put   I ــ V     (b ).   O ut pu t   P ــ V     F i gu r e   18 .   O u t pu t   c h a ra c t e r i s t i c   o f   t h e   P V   w i t h   t e m pe ra t u r e   v a r y i n g       5. 2 .      S i m u l ati o n   R e s u l ts   o Th e   P V   A r r ay  w i th   R e s i s ti v e   Lo ad   T h e   i rr a di a t i o n   i s   s e t   t o 1000W / m a n t h e   t e m pe r a t u r e   i s   s e t   t o   250C,   i t   i s   s e e n   i n   F i gu r e   19  t ha t   t h e   o ut put   D C   po w e r   i s   a b o ut   14. 41W   w h i c h   i s   e qu a l   t o :              (13)       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Mode l i ng   and   s i m u l at i on   of   s ol ar   P V   m odul e   f or   c om par i s on   of   t w o…   ( H ay de r   Mo ay ad   A bd  A l hus s ai n )   675       (a ).   P o w e r   (P pv )   (b ).   V o l t a ge   (V pv )     F i gu r e   19 .   O u t p ut   o f   t h e   P V   a rra y   w i t r e s i s t i v e   l o a d       5. 3.      S i m u l at i o n   R e s u l ts   w i th   D C - D C   B o o s t   C o n v e r t e r   U s i n M P P T   (P & O ,   I N C )   A s   s e e n   i n   F i gu r e   20,   t h e   o ut put   po w e r   f r o m   t h e   P & O   m e t ho i s   56. 81W   a n t h e   o ut put   v o l t a ge   i s   41. 29V   w hi c h   r e p r e s e n t s   t h e   m a x i m um   po w e r   (P m a x)  a n (V m a x)  t h a t   c a n   b e   dr a w n   f r o m   t h e   P V   m o dul e   a n t h e   m a x i m u m   po w e r   w a s   a c h i e v e i a b o ut   0. 09  s e c ,   t h e   f i na l   v a l ue   o f   o ut put   po w e r   ha s   a   r i p pl e   o f   a b o ut   1. 56   a s   s e e n   i n   F i gu r e   20   ( a ).     W h i l e   i n   t h e   IN m e t h o t h e   m a xi m u m   po w e r   o ut put   (P m a x)  of   v a l ue   58W   i s   a c h i e v e w i t h   a   r i s e   t i m e   o f   a bo ut   0. 6 s e c ,   w i t a   r i p pl e   o f   a b o ut   1. 31   a s   s e e n   i n   F i gu r e   21   (a ).             (a ).   O ut put   po w e r   (b ).   O ut pu t   v o l t a ge     F i gu r e   20 .   T h e   o ut pu t   po w e r   a nd  v o l t a ge   o f   t h e   D C ــ D b oo s t   c o n v e r t e r   w i t P & O   m e t h o d           (a ).   O ut put   po w e r   (b ).   O ut pu t   v o l t a ge     F i gu r e   21 .   T h e   o ut pu t   v o l t a ge   o f   t h e   dc ــ dc   b oo s t   c o n v e r t e r   w i t IN m e t h o d       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.