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 .   17 ,   N o .   2 F e b r ua r y   20 20 ,   pp .   689~ 6 99   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 7 .i 2 . pp689 - 699             689       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   S t a n d - a l o n e   b a c k u p   p o w e r   s y st e m   f o r   e l e c t r i c a l   a p p l i a n c e w i t h   so l a r   PV   a n d   g r i d   o p t i o n s       A .   H .   S ab r y 1 ,   W an   Zu h Wan   H as an 2 ,   F ar ah   H an i   N o r d i n 3 ,   M o h d   Zai n a l   A b i d i n   A b - K ad i r 4   1 , 3 , 4 ns t i t ut e   o f   P o w e r   E ng i ne e r i ng   ( I P E ) ,   U n i v e r s i t i   T e n a g a   N a s i o na l   ( U N I T E N ) ,   M a l a y s i a   2 ,4 E l e c t r i c a l   a n E l e c t r o ni c s   D e pa r t m e nt   E ng i n e e r i ng ,   U n i v e r s i t i   P u t r a   M a l a y s i a   ( U P M ) M a l a y s i a   2 I ns t i t ut e   o f   A dv a nc e T e c hno l o gy   ( I T M A ) ,   U ni v e r s i t i   P u t r a   M a l a y s i a   ( U P M ) ,   M a l a y s i a       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 M a y   10,   2019   R e v i s e J ul   1 1 ,   201 9   A c c e pt e J ul   25 ,   201 9       F o r   a   po r t a bl e   ba c ku po w e r   s y s t e m ,   t he r e   i s   a e s s e nt i a l   n e e t o   c o nt r i bu t e   t o   i nc r e a s i ng   t h e   e ne r gy   c o n v e r s i o e f f i c i e nc y   be t w e e t h e   s o ur c e   a nd  t he   e l e c t r i c a l   ho us e ho l a ppl i a nc e s   t o   ov e r c o m e   t he   r e c e nt   i s s ue s   o f   g l o ba l   w a r m i ng .   T hi s   pa pe r   pr o po s e s   a   B a c kup  po w e r   s y s t e m   ( B P S )   c o m pa t i b l e   w i t h   t he   c a p a b i l i t y   t o   m a t c w i t t w o   pr i m a r y   po w e r   s o ur c e s ;   G r i d - C o nne c t e po w e r   a s   a A C   a nd  s o l a r - P V   a s   a   D C   po w e r   s o ur c e .   T hi s   s y s t e m   c om po s e s   o f   a   r e c ha r g e a bl e   ba t t e r y   ba nk  o f   a bo ut   300V ,   w h i l e   t he   v o l t a g e   m a t c hi ng   c o nc e pt   ke e p s   m a i nt a i ni ng   t he   b a t t e r y   f ul l y   c ha r g e a s   l o ng   a s   t he   s o ur c e   po w e r   i s   a v a i l a b l e .   M A T L A B - ba s e s i m u l a t i o ha s   p e r f o r m e t pr o v e   t he   c o nc e pt   o f   t he   a do pt e v o l t a g e - m a t c hi ng .   A   r e l a y   s w i t c c i r c ui t   c o nt r o l l e by   t he   m a i po w e r   s o ur c e   i s   us e t o   c ha ng e - o v e r   t he   l o a d/ a ppl i a nc e s   be t w e e di r e c t   l i nk  t hr o ug by pa s s i ng   t he   m a i p o w e r   a nd  t he   s t o r a g e   ba t t e r y   po w e r   w he n   bo t h   o pt i o ns   o f   m a i po w e r   a r e   un a v a i l a bl e .   T he   r e s u l t   s ho w s   t h e   e xc e l l e nt   ut i l i z a t i o o f   t he   t r a di t i o na l   B P S   l o s s e s ,     t he   pr o po s e t o po l o gy   c a a c hi e v e   a bo ut   99 %   po w e r   e f f i c i e nc y   a s   c om pa r e d   w i t h   t he   t r a d i t i o na l   o ne .   Ke y w or ds :   B a c kup  po w e r   s upp l y   Co n t r o l   m e t h o ds     E n e rgy   s t o r a ge   T o po l o gi e s   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 :   A hm a d   H .   S a b r y ,     In s t i t ut e   o f   P ow e r   E n gi n e e r i n g   (IP E ),     U n i v e r s i t i   T e na ga   N a s i o n a l , (U N IT E N ),   S e l a n go r ,   430 00,   M a l a y s i a   E m a i l :   a h s 477 1384 @ g m a i l . c o m ;   w a nz u ha @ upm . e du. m y       1.   I N TR O D U C TI O N     T o   ov e r c o m e   r e c e n t   i s s ue s   o f   gr e e nh o us e   ga s   e m i s s i o n   a nd  gl o b a l   w a rm i ng,   us a ge   o f   r e n e w a b l e   pow e r   r e s o ur c e s   i s   e n o r m o us l y   i n c r e a s i n g ,   i n   t h i s   c o n t e xt ,   t h e r e   i s   a   n e e e xi s t s   fo r   a   r e l i a b l e ,   qu i e t   a n d   e ff i c i e n t   s o ur c e   o f   b a c kup  pow e r   f o r   s uppl y i n po w e r   t o   a pp l i a n c e s .   G r i d - c o nn e c t e o r   s o l a P V - po w e r   b a c kup  pow e r   s y s t e m   (B P S pr o v i de s   a   c l e a n,   c o n d i t i o n e s y s t e m   t o   ut i l i z e   t h e   e n e r gy   fo r   a   l o n ge r   pe r i o o t i m e .   Co m m e r c i a l l y   a l l   t h e   b a c kup  po w e r   s y s t e m s   n e e t o   s a t i s fy   t h e   l o a r e qui r e m e nt s   t o   m a i nt a i n   t h e   r e qui r e pe r f o r m a n c e   f o r   t h e   a pp l i a n c e .   A l t h o ug h   s o m e t i m e s   t h e   B P S   i gn o ra nt l y   di s m i s s   a s   m e r e l y   a   (b a t t e r y   i n   a   b o x),   t h e y   a r e   i n   f a c t   c o m pl e de v i c e s   t ha t   c a rr y   o ut   v a r i o us   f un c t i o n s ,   a t   l e a s t   o f   w h i c h   i s   s e c ur i ng  c l e a n   e n e r gy   fo r   e l e c t r i c a l   e qui p m e n t .   a s   l o n a s   t h e   c om pl e xi t y   of   t h e s e   b a c kup  de v i c e s   i n c r e a s e ,     t h e i r   m a i n t e na n c e   r e qu i r e s   m o r e   e ff o r t s   a n d   e xpe n s e   t o   m i n i m i z e   t h e   ri s o f   f a i l u r e .   Cu rr e nt l y ,   B P S   m us t   pr o v i de   a n   o ut put   w i t h   r e gul a t e s i n u s o i da l   a t   l o w   t o t a l   ha rm o n i c   di s t o rt i o n   (T H D ),   r e ga r d l e s s   t h e   v a r i a t i o n s   i n   t h e   i nput   v o l t a ge   a nd  r a p i d   c ha n ge s   i t h e   c o nn e c t e l o a t o   t h e     s y s t e m   [1].   I n   a dd i t i o n ,   t h e   l o w   t ra n s i e n t   r e s po n s e   f o r   t h e   o nl i n e   m o de   t o   t h e   b a t t e r y - pow e r e m o de   a n v i c e - v e r s a ,   h i g h   r e l i a b i l i t y ,   un i t y   p ow e r   f a c t o r ,   h i g h   e f f i c i e n c y ,   l ow   w e i ght ,   s m a l l   s i z e ,   a nd  l o w   c o s t   . . e t c .   t ha t   a r e   f ur t h e r   n e c e s s a r y   c o n s i de r a t i o n s   i t h e   B P S .   G e n e ra l l y ,   t h e   B P S   c a n   b e   di v i de d   i n t o   s t a t i c   s y s t e m s   a n r o t a r y   s y s t e m s .   T h e   s t a t i c   s y s t e m s   us e   c o n v e r t e r   a nd  i n v e rt e w i t h   po w e r   e l e c t r o n i c s   t o   s t o r e ,   pr o c e s s ,   a n de l i v e t h e   po w e r   a t   g ri d - f a i l u r e ,     i n   c o n t r a s t ,   R o t a r y   s y s t e m s   us e   ge n e r a t o r   a nd  m o t o r   t o   pe r fo r m   t h e   s a m e   f un c t i o n s .   A n o t h e r   t y p e ,     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 .   17 ,   N o .   2 F e b r ua r y   20 20   :     689   -   6 99   690   t h a t   c o m b i n e s   b o t h   s t a t i c   a n d   r o t a r y   s y s t e m s ,   c a l l e h y b r i B P S s   [2 3].   M o s t   B P S s   a v a i l a b l e   i t h e   m a r ke t s   a c c o r di n t o   t h e i po w e r   ra t i ngs ,   s t a rt i ng  f r o m   o nl y   300V A   t o   pr o v i de   b a c kup  pow e r   t o   o n e   c o m put e r,   t o   t h e   b i gge r   u n i t s   t ha t   m a y   pr o v i de   b a c kup  pow e r   t o   a   c o m pl e t e   bui l d i n w i t h   a   n u m b e r   o f   a   m e ga w a t t .   T h e   B P S s   c a n   b e   c l a s s i f i e de p e n di ng  o n   t h e i r   t o po l o gi c a l   d e s i gn ,   t he   o ff l i n e   B P S ,   L i n e - i n t e r a c t i v e   B P S ,   a n o n l i n e     B P S s   [4 - 8].   A s   m e n t i o n e a b ove ,   a l l   t h e   i n v e n t e a n t h e   p r o po s e B P S   s y s t e m s   i n c l ude t h e   D C/ A i n v e r t e r   a s   t h e   m a i n   e l e m e n t   t o   d r i v e   t h e   a pp l i a n c e s   w i t h   t h e   A po w e r,   w h i c h   i s   n o t   t h e   s a m e   i t hi s   w o r k.   T h i s   w o r r e l a t e s   t o   a   b a c kup  p ow e r   s y s t e m   t o   pr ov i de   p ow e r   t o   h o us e h o l a pp l i a n c e s   s uc h   a s ;   a l l   m a j o r   r e s i de nt i a l   a nd  s m a l l   c o m m e r c i a l   e n d - us e r s ,   i n c l ud i n e l e c t r o n i c   l i g ht i n ( f l uo r e s c e n t   o r   L E D ),   c o o l i n g ,   s pa c e   a n w a t e r   h e a t i n g ,   c l o t h e s   w a s h i ng,   a n m o t o r s ,   w a t e r   pum ps   o r   c o m pr e s s o r s   (i n   pa rt i c ul a r   i n   v a r i a b l e - s pe e o pe r a t i o n   w h e r e   a pp r o p r i a t e ).   I t   i s   w o r t h   t o   m e n t i o n   t h a t   t hi s   w o r i s   e xt e n de f r o m   o u r   w o r i n   [9] .   Co m m e r c i a l l y   a l l   t h e   b a c kup  po w e r   s y s t e m s   n e e t o   s a t i s fy   t h e   l o a r e qui r e m e nt s   t o   m a i nt a i n   t h e   r e qui r e d   pe r f o r m a n c e   f o r   t h e   a ppl i a n c e s .   T o   c o n t ri b ut e   i n   r e duc i n g   t h e   e n v i r o n m e n t a l   po l l ut i o n   a n t h e   n o i s y   a ppa ra t us e s   us a ge   t h a t   a r e   s t i l l   us e t m a i n t a i n   e l e c t r i c   pow e r   i n   pub l i c   m a r ke t s   o r   h a w ke r s   a r e a s   (e . g.   P A S A R - M A L A M   i n   M a l a y s i a ),   w h e r e   t h e   ut i l i t y   gr i pow e r   i s   n o t   a v a i l a b l e ,   t h e   r e c h a rge a b l e   b a c kup  pow e r   s y s t e m   w i t h   t h e   a pp r o p r i a t e   s i z e   a n e n e r gy   s t o r i e i s   a   s ui t a b l e   s o l ut i o n .   T hi s   s i z e   of   a ppa r a t us   c a n   b e   ge n e r a l i z e t o   c ove r   t h e   n e e ds   o e l e c t r i c i t y ,   a s   a n   e m e r ge n c y   b a c kup  p ow e r ,   a n y w h e r e   s uffe r   f r o m   pow e r   o ut a ge s   pr o b l e m s   o r   du r i n t h e   b l a c ko ut   due   t o   s t o r m s ,   a c c i de n t s ,   a n c o unt l e s s   o t h e r   c i r c u m s t a n c e s .   T h e r e f o r e ,   t h e   w o r i s   t h e   a l t e rn a t i v e   gr e e po w e r   s uppl y   fo r   i nt e rn a l   c o m b us t i o ge n e ra t o r s   a n d   c a n   b e   s c a l a b l e   a c c o r di ng  t o   l o a de m a n ds .     T h e   pr o po s e s o l a r   P V - pow e r e b a c kup  pow e r   s y s t e m   w i t h   g r i d - c o nn e c t e o pt i o n   c a n   p r o v i de   a   c l e a n   c o n d i t i o n e s y s t e m   t o   ut i l i z e   e n e r gy   fo r   a   l o n ge r   pe ri o of   t i m e .   T h e   p r o po s e t o po l o g y   r e l a t e s   t o   a   DC - di s t ri b ut i o n   b a s e b a c kup  pow e r   s y s t e m   by   o n l y   pa s s i ve   c o m po n e n t s ,   w i t h   hi g h   e f f i c i e n c y   a s   c o m pa r e t o   t h e   p r e v i o us l y   di s c l o s e d.   It   p r o v i de s   pow e r   t o   h o us e h o l a ppl i a n c e s   s uc h   a s ;   a l l   m a j o r e s i de nt i a l   a nd  s m a l l   c o m m e r c i a l   e n d - us e r s ,   i n c l ud i n e l e c t r o n i c   l i g ht i ng  (f l uo r e s c e n t   o r   L E D ),   c oo l i ng,   s pa c e   a n w a t e r   h e a t i n g ,   c l o t h e s   w a s h i ng,   a n d   m o t o r s ,   w a t e pu m ps   o c o m pr e s s o r s   (i n   p a r t i c ul a i v a r i a b l e - s pe e o p e r a t i o n   w h e r e   a pp r o pri a t e ).       2.   R ES EA R C H   M ET H O D   U n l i ke   t h e   t e c hni que s   o ut l i n e i n   t h e   l i t e r a t u r e ,   t h e   p r o po s e d   t e c hn i que   t hr o ug h   t h e   c o n c e pt   (s o ur c e - l o a v o l t a ge   m a t c hi n g)   ke e ps   m a i nt a i ni n t h e   f l ow   of   c urr e n t   u n de t h e   i de a l   e qu i l i b r i u m   c o n s t ra i nt s ,   t ha t   c a b e   de f i n e a s :                                          (1)     W h e r e   V mp , V b a t . m a x V de n o t e   t h e   v o l t a ge s   of ;   P V   a t   m a xi m u m   po w e r ,   s y s t e m   b a t t e r y   a t   f ul l   c h a r ge   s t a t e ,   a n t h e   l o a d,   r e s pe c t i v e l y .   T h e   pr e s e nt e w o r r e duc e s   t h e   c o m pl e xi t y   o a   c o n ve n t i o n a l   c o n t r o l l e r   v i a   a v o i di n t h e   po w e r   l o s s e s   t h a t   o c c ur   w h e r e v e r   a   s w i t c hi n g   c o m po n e nt   e xi s t s .   T h e   c o n c e pt   of   d e s i gn   i s   b a s i c a l l y   b a s e o n   t h e   v a r i a t i o n   ra n ge   of   t h e   s i t e   ge o gr a p h i c   pa ra m e t e r s ,   t h e   s o l a r   i rra di a n c e ,   a n t e m pe r a t u r e   o v e r   70%  o f   e ffe c t i v e   da y t i m e .   I t   s t a r t s   f r o m   t h e   v a l ue   o f   t h e   a pp r o pri a t e   l e v e l   of   l o a vo l t a ge   ( V L t b e   i de a l l y   a s s i gn e a s   t h e   f ul l   c h a rge   vo l t a ge   of   t h e   s y s t e m   b a t t e r y   b a n k   ( V b a t . m a x ) .   A   c h e c i s   e s s e n t i a l   f o r   t h e   v o l t a ge   t o   b e   a pp r o xi m a t e l y   s ub j e c t e t o   t h e   f o r m ul a                                                w h e r e   i s   a i n t e ge r           {   } ,   a n d   v a l ue   13. r e p r e s e nt s   t h e   v o l t a ge   l e v e l   a t   w hi c t h e   l e a a c i b a t t e r y   r e a c h e s   i t s   f ul l   c h a r ge .   N e x t ,   t h e   P V   pa ra m e t e r   ( V mp ) ,   w hi c h   de n o t e s   t h e   P V   vo l t a ge   a t   m a x i m u m   po w e r ,   i s   s u ppo s e t o   s ub j e c t   t h e   f o r m ul a   (                                    ) ,   w h e r e   V i s   t h e   f o r w a r d   vo l t a ge   d r o of   t h e   pa r a l l e l   di o de s ,   t h e   t u ni n v a l ue   de pe n d s   o n   t h e   t y pe   a n n u m b e r   o t h e   pa ra l l e l   di o de s ,   hi g h e r   p a r a l l e l   di o de s   l o w e r   d r o v o l t a ge .   T h e   m a xi m u m   P V   po w e r   ( P m a n t h e   a m o unt   o f   e n e r gy   s t o r a ge   c a pa c i t y   i s   s pe c i f i e de pe n di n o n   t h e   de m a n i n   kW h.   T h e   r e m a i ni n g   pa ra m e t e r s   s uc a s ;   s h o r t   c i r c ui t   c urr e n t   ( I sc a n d   t h e   o pe c i r c ui t   v o l t a ge   ( V oc )   a r e   e xt ra c t e a c c o r di n g l y .   i s   s e l e c t e t o   b e   23   t o   ge t   t h e                                         )     w h i c i s   e qu i v a l e nt   t o   t h e   D C   v a l ue   o f   t h e   ut i l i t y   gr i d   t o   p r o v i de   t h e   c o nn e c t i v i t y   w i t m a j o r   p ri o r i t y   due   t o   i t s   a v a i l a b i l i t y .   T h e   pr o po s e w o r pr e s e nt s   a   b a c kup  pow e r   s y s t e m   s pe c i fi c a l l y   de s i gn e t o   de l i ve r   s ub s t a nt i a l l y   b a c kup  pow e r   a t   t h e   m a i n   po w e r   f a i l ur e   f o r   h o us e h o l a ppl i a n c e s .   T h e   s y s t e m   c o m pos e s   of   a   s e r i e s - c o n n e c t e r e c h a r ge a b l e   b a t t e r y   w i t h   a b o ut   300V   t o   b e   n e a r   t h e   s uppl y   vo l t a ge ,   a   b a t t e r y   c h a r gi ng  c i r c ui t ,   w h i c h   m a na ge s   s uppl y i n po w e r   t o   t h e   a ppl i a n c e s   w h i l e   a   m a i n   pow e r   o ut a ge ,   T h e r e   i s   n o   D C - A i n v e rt e r,   w h i c h   i s   t h e   p r o pe rt y   t h a t   r e c o gn i z e s   t hi s   s y s t e m   a s   a   m o re   e ff i c i e n t   s y s t e m   a s   c o m pa r e t o   o t h e r   r e l a t e d   w o r i n   t h e   p r i o r   a r t .   T h e r e f o r e ,   a   D C   po w e r   i s   s upp l i e f ro m   t h e   b a t t e r y   b a n t o   t h e   t r a di t i o na l   h o us e h o l d   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       St and   al o ne   ba c k up   pow e r   s y s t e m   f or   e l e c t r i c a l   a ppl i anc e s   w i t h   s ol ar . . .   ( A .   H .   S abr y )   691   a ppl i a n c e s .   T h e   s y s t e m   a l s o   h a s   a   r e l a y - s w i t c h   e n e rgi z e by   t h e   m a i n   i n p ut   s o ur c e   fo r   s w i t c h i n t o   t h e   b a c kup  pow e r   of   t h e   b a t t e r y   duri n po w e r   f a i l u r e s .   T h e   s y s t e m   h a s   t h e   a b i l i t y   t o   be   w o r ki ng  a s   a   s t a nd -   a l o n e   s y s t e m .   T h e   s y s t e m   c a n   b e   h a n dl e t o   pl a c e   n e a r   t h e   a p pl i a n c e   s i m i l a r   t o   a   l a p t o pow e r   s uppl y   un i t .     T h e   s y s t e m   c a b e   c h a r ge b y   t h e   s ui t a b l e   s o l a r   P V   o r   f r o m   t h e   w a l l   o ut l e t   t o   p r o v i de   pow e r   t o   c ha r ge   t h e   b a t t e r y   a n c a m a i n t a i t h e   po w e r   s i m u l t a n e o us l y .   S e ve r a l   f e a t ur e s   o f   D C - D c o n v e r s i o c i r c ui t s   c a b e   us e f o r   b a t t e r y   c h a r gi ng  f r o m   P V   s o ur c e .     In   t hi s   w o r k,   t h e   c o n v e n t i o na l   b oo s t   c o n v e r t e r   i s   c h o s e n   due   t i t   i s   a   ge n e ra l l y - us e t o p o l o g y   w i t h   hi g h   r e l i a b i l i t y   a s   c o m pa r e t o   o t h e r   c o m pl e c o n f i gu r a t i o n s   [10 ,   11].   T hi s   c o n v e r t e r   e m pl oy e a s   a   s o l a r - b a t t e r y   c h a r ge   c o n t r o l l e r   [ 12],   a nd  P F C   a ppl i c a t i o n s   [1 3],   t h e   c i r c ui t   c a b e   r e p r e s e n t e d   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   1 .           F i gu r e   1 .   Co n v e n t i o n a l   D C   po w e r e b a t t e r y   c h a rge r         T h e   s t a t e - s pa c e   a v e r a ge   e qua t i o n s   a r e   ut i l i z e t o   m o de l   t h e   c o n v e r t e a s   e xp r e s s e i n   ( 1 )   [1 3].       ̇                                              ̇                                        (2)     W h e r e   i s   t h e   dut y   c y c l e ,   a n [ X X 2 ] = [ i V b a t ] ,   t h e   m a i n   i nduc t o r   c u rr e n t   a n t h e   b a t t e r y   vo l t a ge ,   r e s pe c t i v e l y .   R   i s   t h e   b a t t e r y   b a n k   r e s i s t a n c e   v a l ue .     W h e n   t h e   po w e r   l e v e l   r i s e s ,   t h e   di o de   l o s s e s   a n i n duc t o r   vo l um e   c o n s i de r a b l y   r e duc e   t h e   c i r c ui t   e ff i c i e n c y   a n t h e   h e a t   di s s i p a t i o n   b e c o m e s   di f f i c ul t   i n   a   l i m i t e a r e a .   T h e   de pe n de n c e   o n   c o n t r o l l i ng  t h e   c h a r g i n g   p r o c e s s   w i l l   b e   o n   t h e   b a t t e r y / l o a v o l t a ge                     w h e r e   t h e   d ut y   c y c l e   D   i s   p r o po r t i o n a l   t o   t ha t   v a l ue .   T h us ;                                     )   (3)     W h e r e   i i s   t h e   l o a d   o t h e   P V   s y s t e m .   T h e   b a t t e r y / o ut put   v o l t a ge   o f   t h e   c i r c ui t   c a b e   pr e s e nt e a s   a   f un c t i o of   t h e   P V / i nput   v o l t a ge   V pv   a n d   i t s   du t y   c y c l e   D :                                      (4)       T h i s   e qu a t i o n   de s c ri b e s   c o n t r o l l i n g   t h e   b a t t e r y   vo l t a ge   b y   v a r y i n t h e   c o n v e r t e r   du t y   c y c l e   D .     S i n c e   o ur   w o r h e r e   c o n s i de r s   t h e   a b ov e   c o n v e n t i o na l   b oos t   c o n ve r t e r ,   e xpe ri m e n t a l   po w e r   m e a s ur e m e n t s   ha v e   b e e n   c o n duc t e t o   e v a l ua t e   t h e   c i r c ui t   e ff i c i e n c y   w i t h   r e s pe c t   t o   a   v o l t a ge   l e v e l   a n t o   ve r i fy   i t s   o pe r a t i o n .   T h e   c o m po n e nt s ;   di o de   (ID B 06S 60C),   M O S F E T   (IP B 60R 099CP ),   a n   i n duc t o (400H ),   Ca p a c i t o (1000 F w e r e   us e t o   i m p l e m e nt   t h e   e xpe r i m e nt .   T h e   D i nput   v o l t a ge   i s   a b o ut   300V   w h i c i s   e qui v a l e nt   t o   22  u n i t s   o f   a   f ul l   c ha r ge   12V / 6 5A h   l e a d - a c i b a t t e r y   e a c h .   E ff i c i e n c y   v e r s us   o ut put   pow e r   a t   d i f fe r e nt   b a t t e r y   vo l t a ge s   f o r   a   c o n v e n t i o n a l   b o o s t   c o n v e r t e i s   s h o w n   i F i gu re   2.   F i gu r e   s h o w s   t h e   e ff i c i e n c y   of   a   D C - D b oo s t   c o n v e r t e a t   b a t t e r y   vo l t a ge s   ra n g i n f r o m   72V   t o   264V ,   w hi c h   r e p r e s e nt s   6 - 22  u ni t s   o f   t h e   12V   b a t t e r y .   It   i s   obv i o us   f r o m   t h e   c u r v e s ,   t h e   c i r c ui t   pe r f o r m s   w i t lo w e r   e f f i c i e n c y   a t   t h e   l o w e r   l e v e l   of   b a t t e r y   vo l t a ge .   T hi s   r e s ul t   e nh a n c e s   t h e   pr o po s e c o n c e pt   w h i c c o n s i de r s   t h e   b a l a n c i n b e t w e e n   t h e   s o ur c e   a n t h e   b a t t e r y   vo l t a ge s ,   w h e r e   t h e   s o l a r   v o l t a ge   a t   m a xi m u m   pow e r   i s   de s i g n e d   t o   b e   a pp r o xi m a t e l y   e qua l   t o   t h e   f ul l   c h a rg e   v a l ue   o f   t h e   b a t t e r y   b a n k .   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 .   17 ,   N o .   2 F e b r ua r y   20 20   :     689   -   6 99   692       F i gu r e   2 .   E f f i c i e n c y   v e r s us   o ut put   po w e r   a t   di f f e r e n t   b a t t e r y   vo l t a ge s   f o r   a   c o n v e n t i o n a l   b o o s t   c o n v e r t e r       2. 1 .       C o m p ar i s o n   b e tw e e n   t h e   T r ad i t i o n al   a nd  t h e   P r o p os e d   S ys te m     T h e   m a i n   c o m po n e nt s   o f   t h e   c urr e nt   B P S   c a n   b e   l i s t e a s   i n   T a b l e   1,   w h i c h   a l s o   c o m pa r e   b e t w e e n   t h e   t ra di t i o n a l   a n t h e   p r o po s e B P S   i t e r m s   o f   t h e   e xi s t e n c e   of   t h e s e   c o m po n e n t s .       T a b l e   1 .   T h e   M a i Co m po n e n t s   o f   BP S   a n T h e i E x i s t e n c e   i n   t h e   S y s t e m   Co m p o n e n t   n a m e     F u n c t i o n   d e s c ri p t i o n   T ra d i t i o n a l   s y s t e m   P ro p o s e d   s y s t e m   Ba t t e r y       i s   t h e   B P S   e n e rg y   s t o ra g e   e l e m e n t .   E a c h   b a t t e r y   p a c k a g e   i n c l u d e s   a t   l e a s t   o n e   s t ri n g   o c e l l s ,   a n d   b a s e d   o n   BP S   c o n fi g u ra t i o n s ,   u n l i m i t e d   c e l l   s t ri n g s   m a y   b e   e x t e n d e d   t o   p r o l o n g   ru n t i m e   a n d / o r   re d u n d a n c y .   G e n e r a l l y   (1 - 4 p a c k a g e   l e a d - a c i d .     (1 2 3 A h * 1 2 ) - (3 5 A h * 1 2 * 4   = (1 . 4 8 - 1 . 6 6 5 k W h     (8 0 - 9 0 L i t h i u m - i o n   c e l l s   e a c h   o f   (5 A h * 3 . 7 V t o   (1 . 4 8 - 1 . 6 6 5 k W h       Re c t i fi e   Is   u s e d   t o   p e r f o r m   t w o   e s s e n t i a l   f u n c t i o n s :   c o n v e rt i n g   i n c o m i n g   u t i l i t y   p o w e r   f ro m   A t o   D a n d   c h a r g i n g   t h e   b a t t e ri e s .   F u l l   b r i d g e   r e c t i f i e a n d   f i l t e r,   u s u a l l y   a   s e t   o p a s s i v e   c o m p o n e n t s       S a m e   a s   i n   t h e   t ra d i t i o n a l   s y s t e m       In v e r t e r     T h e   i n v e rt e w i t h i n   a   B P S   a c c e p t s   t h e   D C   f r o m   t h e   D C   b u s   (Ba t t e ry   o b a t t e r y   b a n k ),   w h i c h   i s   s u p p l i e d   b y   t h e   re c t i f i e a n d   t h e   b a t t e r y .   D u ri n g   a   p o w e r   o u t a g e ,   t h e     re c t i fi e r   w i l l   n o   l o n g e p r o v i d e   c u rr e n t   t o   t h e   D / b u s ,   l e a v i n g   t h e   b a t t e r y   t o   s u p p o rt   t h e   l o a d .   It s   e ffi c i e n c y   i s   (4 0 - 9 5 )%   d e p e n d s   u p o n   t h e   d e m a n d   p o w e a n d   i t s   b ra n d .     E x i s t   a s   a   m a i n   c o m p o n e n t   t o   s u p p l y   t h e   a p p l i a n c e s   w i t h     A C       N o t   e x i s t .     T h e r e f o re ,   s a v i n g   b e t w e e n   (6 0 - 5 )%     a c c o r d i n g   t o   t h e   l o a d   p o w e r .       S t a t i c   b y p a s s       i t   p r o v i d e s   c l o s e   t h e   c i r c u i t   a u t o m a t i c a l l y   a n d   a l l o w s   t h e   i n c o m i n g   p o w e t o   d i v e r t   a ro u n d   t h e   r e c t i f i e r,   b a t t e ri e s ,   a n d   i n v e r t e r.   A l t h o u g h   t h e   p o w e s u p p l y   i s   n o t   c o n d i t i o n e d ,   t h e   s t a t i c   b y p a s s   l e t s   c r i t i c a l   s y s t e m s   c o n t i n u e   f u n c t i o n i n g   e v e n   i f   t h e   BP S s   c o m p o n e n t s   f a i l .     U s u a l l y ,   i t   i s   t h e   r e l a y   s w i t c h i n g   c i r c u i t .       S a m e   a s   i n   t h e   t ra d i t i o n a l   s y s t e m             T h e   m a i n   o b j e c t i v e   of   t h i s   r e s e a r c i s   t o   b ui l a   B P S   w i t h   m o r e   e ff i c i e n c y   a n f l e xi b i l i t y   t o   a c c e pt   t w o   t y p e s   of   i n p ut   po w e r ;   A C,   f r o m   t h e   u t i l i t y   gr i d,   a nd  D C,   f r o m   t h e   S o l a r   P V   a rra y .   T h i s   de s i g a do pt s   t w c o n c e pt s   di s c l o s e i t h e   l i t e ra t u r e :   a)   It s   i n t e r c o nn e c t i o n   s t ra t e gy   i s   i n s pi r e by   t h e   c o n c e pt   of   s o ur c e - l o a V o l t a ge   M a t c h i ng,   w hi c h   ha s   de s c r i b e i n   o u r   p r e v i o us   e ffo r t s   i n   [ 14 - 16] .     b)   T h e   pr i o r   a r t   s h o w s   t h a t   t h e   DC - di s t ri b ut i o n   s y s t e m   h a s   t h e   b e s t   i m pa c t   o n   t h e   pe r f o r m a n c e   of  t h e   c urr e n t   h o us e h o l [17 - 22] .     T o   c l a r i fy   t h e   h y po t h e s i s   of   t h e   p r o po s e w o r k,   F i gu r e   i l l u s t ra t e s   t h e   B P S   c o m pa ri s o n   b e t w e e n   t h e   t r a d i t i o n a l ,   a s   i n   t h e   l i t e r a t u r e ,   a n t h e   p r e s e nt e i t hi s   w or k .   I t hi s   c o n t e xt ,   A   B P S   s y s t e m s   w i t h   h y b r i pow e r   s o u r c e s   h a v e   b e e n   p r e s e n t e i n   [ 23 - 2 7 I n   t h e s e   s y s t e m s ,   s upe r - c a pa c i t o r   a n t h e   b a t t e r y   a r e   c o m b i n e a s   s uc h   t o   m a ke   s u r e   s uff i c i e n t l y   e n e r gy   a v a i l a b l e   t o   pr o v i de   b a c kup  p ow e r   t o   l o a d.   W h e n   t h e   u t i l i t y   gr i d   pow e r   i s   a   b l a c ko ut ,   t h e   r e c ha r ge a b l e   b a t t e r y   w i l l   b e   c o n n e c t e t o ge t h e r   w i t h   t h e   s upe r - c a pa c i t o r   t o   r e s po n d   qui c kl y   t o   t h e   e x t e rna l   l o a d .   T h e   d i a g ra m   o f   t h e   h y b r i d   B P S   s y s t e m   i s   de m o n s t ra t e i F i g u r e   4 .   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       St and   al o ne   ba c k up   pow e r   s y s t e m   f or   e l e c t r i c a l   a ppl i anc e s   w i t h   s ol ar . . .   ( A .   H .   S abr y )   693       F i gu r e   3 .   I l l us t r a t e s   t h e   c o m pa ri s o n   b e t w e e n   t h e   t ra d i t i o n a l   a n d   t h e   i n v e n t e d   b a c kup  po w e r   s y s t e m           F i gu r e   4 .   T h e   d i a g ra m   o f   t h e   h y b r i B P S   s y s t e m   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 .   17 ,   N o .   2 F e b r ua r y   20 20   :     689   -   6 99   694   2. 2 .       L i n e a r   an d   S w i t c h i n g   D C / D C   C o n v e r te r ,   a nd  t h e   P r o p o s e d   D i r e c t - L i n k   C o m p ar i s o n   2. 2 . 1     Li n e a r   D C / D C   C o n v e r te r   T h e   l i n e a r   c o n v e r t e r   i s   a   go o c h o i c e   f o r   pr o v i di ng  po w e r   w i t h   a   v e r y   l ow   a m o un t   t o   a ppl i c a t i o n s   o r   de v i c e s .   A l t h o ug h   t h e y   a r e   e a s y   t o   e m pl oy ,   c h e a a nd  s i m pl e ,   t h e   l i n e a r   c o n v e r t e r s   a r e   i n   ge n e r a l   i n e f f i c i e n t .   W e   c a w r i t e   t h e   e qu a t i o n   f o r   di s s i p a t e po w e r   (   f o r   t h i s   t y pe   o f   p ow e r   c o n v e r t e a s :       T h e   l i n e a r   c o n v e r t e r   us e s   t h e   l i n e a r,   n o n - s w i t c h i ng  t e c hn i q ue   t o   c o n ve r t   t h e   po w e r   o ut put   o f   t h e   pow e r   s uppl y .   T h e   c o n v e r t e r ’s   r e s i s t a n c e   di f fe r s   a c c o r di n g   t o   t h e   pow e r   of   l o a a n r e s ul t s   i n   a   c o n s t a nt   o ut put   v o l t a ge .   M o s t   l i n e a c o n v e r t e r s   r e qu i r e   t ha t   t h e   i n pu t   v o l t a ge   be   h i g h e r   t h a t h e   w a n t e o ut put   l e v e l   vo l t a ge .   T h i s   di f f e r e n c e   i v o l t a ge   i s   c a l l e t h e   d r o po ut .   L o w   dr o po ut   c o n ve r t e r   i s   a   D l i n e a r   c o n v e r t e r   t ha t   c a n   c o n t r o l   t h e   o ut pu t   po w e r   e ve n   w h e n   t h e   i n pu t   v o l t a ge   a t   a   l e v e l   c l o s e   t o   t h e   o ut put .   T h e r e fo r e ,   t h e   l i n e a r   c o n v e r t e r s   a r e   s i m pl e   a nd  c h e a p   s o l ut i o n s   b ut   a r e   i n   ge n e ra l   i n e f f i c i e n t   b e c a us e   t h e   i nput - o ut p ut   v o l t a ge   di f fe r e n c e   i s   f r e que n t l y   di s s i pa t e a s   h e a t .   T h e   r e p r e s e n t a t i o n   o f   t h e   l i n e a r   D C / D C   c o n v e r t e r   c a n   b e   s h ow n   i n   F i gu r e   5 .           F i gu r e   5a .   L i n e a D C/ D C   c o n v e r t e r             F i gu r e   5b .   S w i t c h i n g   D C / D c o n v e r t e r       2. 2 .   S w i t c h i n D C / D C   C o n v e r te r       S w i t c h i n c o n v e r t e r   i s   h i g h e r   e f f i c i e n c y   t h a n   t h e   l i n e a r   t y p e   a n i t   i s   o b t a i na b l e   i n   a   s i n g l e   c h i p ,   w h i c h   i s   c o m pa c t   i s i z e   a nd  r e l i a b l e .   T h i s   c o n v e r t e c a n   b e   s ub di v i de i n t o   i s o l a t e d,   a n d   n o n - i s o l a t e d.   W i t t hi s   t y p e   of   c o n v e r t e r,   s e v e r a l   ke y   r e qui r e m e n t s   f o r   t h e   e n e r gy   m a na ge m e n t   n o w a da y s   s o l ut i o n   w h i c h   i n c l ude s   l o w e r   pow e r   c o n s um pt i o n s   u n de r   a   v a r i e t y   of   l o a e n v i r o nm e nt s ,   h i g h   r e l i a b i l i t y ,   l e s s   s pa c e ,   a n l a rge   i n p ut   vo l t a ge   ra n ge .   T h o s e   n e e ds   a r e   dr i v i n t h e   r e qui r e m e n t   f or   h i g h e r   e f f i c i e n c y   w i t h   a   w i de r   ra n ge   of   i n put   vo l t a ge   f o r   c o n v e r t e r s   i w i de   a ppl i c a t i o n s .     2. 3     P r o p o s e d   D i r e c t - Li n k   C o n v e r te r   w i th   th e   B P S     T h e   di r e c t - l i nk  B P S   c o n s i s t s   o f   a   b a t t e r y   c h a r ge r,   a   s t a t i c   s w i t c h ,   a nd  a   b a c kup  r e c ha r ge a b l e   b a t t e r y   s h o w n   i n   F i gu r e   6 .   A   s u r ge   s up p r e s s o r   a n f i l t e a r e   o c c a s i ona l l y   us e a t   B P S   o ut put   t o   a v o i t h e   n o i s e   o f   t h e   i n put   A s o ur c e   a n d   t h e   d i s t u r b a n c e   b e fo r e   b e i n de l i v e r e t o   l o a a t   t h e   o ut pu t .   A t   n o rm a l   o pe ra t i o n   m o de ,   t h e   c h a r ge r   c ha r ge s   t h e   b a t t e r y   b a n a n s i m u l t a n e o us l y   s u ppl y i n po w e r   t o   t h e   l o a t h e   i n pu t   A s o ur c e .   T h e r e   i s   n o   i n v e r t e r   i n   t h i s   t o po l o g y   t h e r e f o r e ,   n o   c o n v e r s i o n   l o s s e s   w e r e   ge n e r a t e du ri n t h i s   m o de .     A t   pow e r   f a i l u r e   o r   b l a c ko ut ,   t h e   s t a t i c   s w i t c h   di s c o nn e c t s   t h e   l o a f r o m   t h e   s o ur c e   l e a v i n t h e   c o n n e c t i o n   w i t t h e   b a t t e r y   b a n k .   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       St and   al o ne   ba c k up   pow e r   s y s t e m   f or   e l e c t r i c a l   a ppl i anc e s   w i t h   s ol ar . . .   ( A .   H .   S abr y )   695       F i gu r e   6 .   B l o c di a g r a m   o f   t h e   p r o po s e di r e c t - l i n k   c o n v e r t e w i t h   t h e   B P S       3.   R ES U LTS   A N D   A N A L Y S I S   A   s i m ul a t i o n   w i t h   M A T L A B   h a s   b e e n   de s i g n e t o   i m pl e m e n t   t h e   t hr e e   t y pe s   of   c o n ve r t e r s   w h e ha n dl i n t h e   po w e r   f r o m   t h e   s o ur c e   t o   t h e   l o a i n   t h e   B P S s .   T h e   b a s i c   de s i g n s ,   t h a t   ha v e   be e n   de s c r i b e d   a b ov e   i n   t h e   m e t h o do l o g y   s e c t i o n   o f   t h i s   r e po r t ,   w e r e   e m p l o y e t o   pe r fo r m   t h e   c o m pa ri s o n   a m o n t h e   t hr e e   a dd r e s s e c o n v e r t e r s .   O n e   a m pe r e   s t e p - s i z e   di v i s i o n   s e l e c t e f r o m   10  a m pe r e s   a s   a   m a xi m u m   de l i v e r e c urr e n t   t o   t h e   l o a d.   T h e   e ff i c i e n c y ,   w h i c h   i s   t h e   pow e r   o ut p ut   t o   t h e   pow e r   i n p ut   m u l t i pl i e by   100%,   of   t h e   c o n v e r t e r ,   w a s   c a l c ul a t e e a c h   t i m e   of   1A m l o a c ur r e n t .   It   i s   ob s e r ve t h a t   t h e   l i n e a r   c o n v e r t e r   h a s   a   c o n s t a n t   e f f i c i e n c y   v a l ue   ove r   t h e   c urr e nt   v a ri a t i o n s ,   w h i l e   a   s ha r g r o w i n up  t o   a b o ut   89%  e ff i c i e n c y   i s   a c hi e v e w h e n   t h e   s w i t c h i n D C / D c o n v e r t e r   i s   pe r f o r m e d,   b ut   i t   s t i l l   ha s   l o s s e s   e s pe c i a l l y   a t   l o w e r   l o a c urr e n t .   T h e s e   l o s s e s   a r e   due   t o   t h e   s w i t c h i n o f   t h e   s e m i c o n duc t o r   de v i c e s   s uc h   a s   t h e   M O S F E T s   o r   IG B T s .   T h e   pr o po s e di r e c t   l i n pe r f o r m   b e t t e r   t ha n   b o t h   o t h e r   c o n v e r t e r s   b e c a us e   i t   l i n ks   t h e   s o ur c e   w i t h   l o a d   di r e c t l y ,   o n l y   a   f e w   l o s s e s   w e r e   di s s i pa t e due   t o   t h e   pa s s i v e   di o d e s   a n t h e   f us e   r e s i s t o r s .   A l l   t h o s e   i n f o r m a t i o a r e   s h o w n   g r a p hi c a l l y   i F i gu r e   7.           F i gu r e   7 .   E f f i c i e n c y   c ur v e   f o r   l i n e a r,   s w i t c h i ng  a n d   di r e c t - l i nk   c o n v e r t e r s         T o   v e r i fy   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   p r o po s e t o po l o g y   u n de r s upp l y i n po w e r   f r o m   s o l a r   P V ,     w e   c o m pa r e   t h e   p r o po s e s y s t e m   w i t t h e   t ra d i t i o n a l   o n e .   F i gu r e   s h o w s   t h e   w a ve fo r m s   o f   t h e   s i m ul a t i o r e s ul t s   t ha t   h a v e   be e n   c o n duc t e by   M A T L A B - S i m ul i n k .   F i gu r e   8 ( A )   r e p r e s e nt s   i rr a di a n c e   w a v e fo r m   t ha t   a ppl i e t o   b o t h   t o po l o gi e s ,   T h e   o ut put   po w e r   o f   t h e   pr o p o s e m o de l   i s   s h o w n   i F i gu r e   8 ( B ) ,   i t   z o o m e i n   o n e   a r e a   t o   s h o w   t h e   s h a pe   o t h e   na rr o w   v a r i a t i o n   o t h i s   w a v e fo r m   a s   s e e n   i n   F i gu r e   8 ( C ) .   T h e   s t a t e   of  c h a r ge   (S O C)  i s   di s p l a y e i n   F i gu r e   8 ( D ) ,   w h e r e   t h e   po i nt   a t   w h i c h   t h e   S O r e a c h e s   t h e   f ul l   c h a r ge   (100 %)  i s   h i g hl i g h t e d.   T h e   S O i s   t h e   s i g n i f i c a n t   qu a n t i t y   t ha t   t hi s   c o m pa ri s o n   e v a l u a t e s   t h e   p r o po s e t o po l o g y ,   w h e r e ,   u n de r   t h i s   a ppl i e c o n di t i o n s ,   t h e   t ra di t i o na l   t o po l o gy   a c h i e v e s   t h e   f ul l   c h a r ge   (100 S O C)  i n   m o r e   t h a 8000   s e c o n ds ,   w h i l e   i t   i s   l e s s   t ha n   8000  s e c o n f o r   t h e   p r o po s e c i r c ui t ,   a s   s h o w n   i F i gu r e   8 ( E ) F o l l ow i n t h e   i n pu t   s u n   i rra di a n c e   a n t h e   f e e db a c c h a n g e   i n   t h e   s u r f a c e   t e m pe r a t u r e   o f   t h e   s o l a r   pa n e l   unde r   t e s t ,   t h e   o ut put   po w e r   t o   c h a rge   t h e   b a t t e r y   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   8 ( F ) ,   w hi l e   t h e   p a rt   o f   t h e   po w e r   t ha t   w i l l   us e   f o r   s o l a r   v e nt i l a t i o o o t h e pu r po s e s   i s   s h o w n   i F i gur e   8 ( G ) .   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 .   17 ,   N o .   2 F e b r ua r y   20 20   :     689   -   6 99   696       F i gu r e   8 .   Co m p a r i s o o ut c o m e s   b e t w e e n   t h e   p r o po s e a n d   t he   t r a d i t i o n a l   t o po l o g y ,   (A t h e   s i m ul a t i o i n p ut   i rr a d i a n c e ,   (B t h e   o ut pu t   po w e r   o f   t ra d i t i o n a l   t o po l o g y ,   (C)  z o o m - i o f   t h e   o ut pu t   po w e r   o f   t ra di t i o n a l   t o po l o g y ,   (D S O C%   o f   t ra di t i o na l   t o po l o g y ,   (E S O C o f   t h e   p r o po s e s y s t e m ,   (F o ut pu t   po w e r   o f   t h e   pr o po s e s y s t e m ,   (G t h e   c o o l i n pa rt   f r o m   t h e   de l i v e r e po w e r   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       St and   al o ne   ba c k up   pow e r   s y s t e m   f or   e l e c t r i c a l   a ppl i anc e s   w i t h   s ol ar . . .   ( A .   H .   S abr y )   697   4.   C O N C LU S I O N   T h e   e ffo r t   i n   t h i s   a rt i c l e   de v e l o pe a n   o pt i m a l   s t r a t e gy   t o   c o n t r o l   t h e   f l ow   of   e n e r gy   fo r   a   b a c kup   pow e r   s y s t e m   e n e rgi z e d   by   s o l a P V   o n o rm a l   u t i l i t y   o ut l e t s   de pe n ds   o s upp l y   a v a i l a b i l i t y .   F ur t h e rm o r e ,     a   s o ur c e - l o a m a t c h i n g   c o n c e pt   i s   e m pl o y e t o   m a n a ge   t h e   e n e rgy   c o n ve r s i o n   b a s e o n   t h e   e n e r gy   s o ur c e   a v a i l a b i l i t y   of   t h e   s y s t e m .   A   d i s c us s i o n   o f   B P S s   h a s   b e e n   p re s e n t e i o r de r   t o   c l a r i fy   t h e   v a ri e t y   o f   b a c kup   pow e r   t o po l o gi e s ,   a nd  t h e   b a s i c   c o n c e pt   of   t h e i r   c o nt r o l   s t ra t e gi e s .   T h e   c l a s s i f i c a t i o n   o f   t h e   B P S s   h a s   b e e n   di s c us s e a c c o r di n g   t o   t h e i m a i c o n v e r t e r   de s i g n,   s o m e   a dv a n t a ge s   a n d   di s a dv a n t a ge s ,   a n e f f i c i e n c y .     T h e   r e s ul t   p r e s e n t s   t h e   c o m pa ra t i v e   a n a l y s i s   i n   t e rm s   o f   e ff i c i e n c y   f o r   t h e   t hr e e   d i f fe r e nt   s y s t e m s   t o   off e r   h e l pf ul   i n f o r m a t i o n   i n   t h e   s e l e c t i o n   of  t h e   c o n t r o l   s c h e m e   fo r   B P S   a ppl i c a t i o n s .   T h e   pr o po s e d i r e c t - l i n k   D C/ D o r   A C/ D c o n v e r t e r   m o de l   p r o v e s   gr e a t   pe r f o r m a n c e   i n   t e r m s   o f   l ow e r   pow e r   l o s s e s   du r i n t h e   c o n v e r s i o n   p r o c e s s .   T h e   p r o po s e s y s t e m   c o n t r o l   s c h e m e   c a n   a l s o   b e   i m pl e m e n t e f o r   s o l a c ha r ge   c o n t r o l l e r   i n   P V   s y s t e m s   a n i n   t h e   h y b r i e n e r gy   pow e r   s y s t e m s .   T hi s   t o po l o g y   w i t h   D C - d i s t r i b ut i o n   e nha n c e m e n t   e xpa n ds   i t s   a pp l i c a t i o t o   b e   us e i n   t h e   s m a rt   g ri a n b r i n g   n e w   t r e n ds   f o r   r e s e a r c h   a nd  de v e l o pm e n t s   i t h i s   a r e a .   E x pe ri m e n t a l   po w e r   m e a s u r e m e nt s   ha v e   be e n   c o n duc t e t o   e v a l ua t e   t h e   s o ur c e - l o a m a t c h i ng  c o n c e pt   a n t h e   c i r c ui t   e f f i c i e n c y   w i t h   r e s pe c t   t o   a   vo l t a ge   l e ve l   t o   ve r i fy   i t s   o pe r a t i o na l   e f f e c t i v e n e s s .     T h e   r e s ul t   e nha n c e s   t h e   p r o po s e c o n c e pt   w h i c h   c o n s i de r s   t h e   b a l a n c i n b e t w e e n   t h e   s o u r c e   a n t h e   b a t t e r y   vo l t a ge s .   T h e   p r o po s e t o p o l o g y   c a n   a c h i e v e   a bo ut   99%  po w e r   e ff i c i e n c y   a s   c o m pa r e w i t h   t h e   t r a d i t i o n a l   o n e .   F ut u r e   w o r i s   pl a nn e t o   c o n duc t   e xt e n s i v e   e xpe r i m e n t a l   r e s ul t s   t o   v e r i fy   t h e   s i m ul a t i o n   o ut c o m e s     of   t hi s   p a pe r .       A C K N O WL ED G E M EN TS     T h e   a ut h o r   w o ul l i ke   t o   t ha n U ni v e r s i t i   P ut ra   M a l a y s i a   a n U ni v e r s i t y   T e n a g a   N a t i o n a l   f o r   s uppo r t i ng  t hi s   r e s e a r c h   w o r unde r   s upe r v i s i o n   a nd   M i n i s t r y   of   E duc a t i o n   f o r   f un di n t h i s   s t udy   un de r   t h e   MOE - F R G S   s c h e m e   (03 - 01 - 17 - 18 93F R ).       R EF ER EN C ES   [ 1]   J .   M .   G u e r r e r o ,   L .   G .   de   V i c uña ,   a nd   J .   U c e da ,   U n i nt e r r up t i bl e   P o w e r   S upp l y   S y s t e m s   P r o v i de   P r o t e c t i o n ,   I E E E   I nd .   E l e c t r on .   M a g. ,   200 7.     [ 2]   A .   W i ndho r n ,   A   H y br i d   S t a t i c / R o t a r y   U P S   S y s t e m ,   v o l .   28 ,   no .   3 ,   1992 .     [ 3]   M .   S .   R a c i ne ,   J .   D .   P a r h a m ,   a nd  M .   H .   R a s hi d ,   A O v e r v i e w   o f   U ni n t e r r up t i bl e   P o w e r   S upp l i e s ,   i P r o c e e di ngs   of   t he   37t A nnua l   N or t h   A m e r i c an   P ow e r   Sy m po s i um ,   20 05.     [ 4]   T .   M a ,   H .   Y a ng ,   a n L .   L u,   S o l a r   P ho t o v o l t a i c   S y s t e m   M o de l i n g   a nd  P e r f o r m a nc e   P r e d i c t i o n ,   R e ne w abl e   and  Sus t ai nab l e   E ne r gy   R e v i e w s ,   v o l .   36 .   pp .   304 315 ,   2014 .     [ 5]   A .   D e   B e r na r d i n i s ,   M .   C .   P é r a ,   J .   G a r n i e r ,   D .   H i s s e l ,   G .   C o que r y ,   a nd  J .   M .   K a uf f m a nn,   F u e l   C e l l s   M u l t i - S t a c P o w e r   A r c hi t e c t u r e s   a nd  E xpe r i m e nt a l   V a l i d a t i o o f   1 kW   P a r a l l e l   T w i S t a c P E F C   G e n e r a t o r   B a s e o H i g F r e q ue nc y   M a g ne t i c   C o up l i ng   D e d i c a t e d   t o   o B o a r d   P o w e r   U ni t ,   E ne r gy   C onv e r s .   M anag . ,   2008 .     [ 6]   H e ng   D e ng ,   R .   O r ug a nt i ,   a nd   D .   S r i n i v a s a n ,   M o de l i ng   a nd  C o n t r o l   o f   S i ng l e - P ha s e   U P S   I nv e r t e r s :   A   S ur v e y ,     i 2005   I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   on   P ow e r   E l e c t r on i c s   and   D r i v e s   Sy s t e m s ,   200 5.     [ 7]   M .   N i r o o m a nd  a n H .   R .   K a r s he na s ,   R e v i e w   a nd  C o m pa r i s o o f   C o nt r o l   M e t ho ds   f o r   U ni n t e r r up t i bl e   P o w e r   S uppl i e s ,   i n   P E D ST C   2 0 10   -   1s t   P ow e r   E l e c t r on i c s   and   D r i v e   S y s t e m s   and   T e c hno l og i e s   C onf e r e nc e ,   20 10.     [ 8]   M .   A a m i r ,   K .   A hm e K a l w a r ,   a nd  S .   M e kh i l e f ,   R e v i e w :   U ni n t e r r u pt i b l e   P o w e r   S upp l y   ( U P S )   S y s t e m ,   R e ne w abl e   and   Sus t a i na bl e   E ne r gy   R e v i e w s ,   20 16 .     [ 9]   A .   H .   S a br y ,   W .   Z uha ,   W .   H a s a n,   F .   H .   N o r di n,   Y .   A l kuba i s i ,   a nd  M .   Z .   A .   A b - ka di r ,   B a t t e r y   B a c kup  P o w e r   S y s t e m   f o r   E l e c t r i c a l   A ppl i a nc e s   w i t T w o   O pt i o ns   o f   P r i m a r y   P o w e r   S o ur c e s ,   i 201 I E E E   5 t I nt e r n at i on al   C onf e r e nc e   on  Sm ar t   I ns t r um e nt at i o n,   M e as ur e m e nt   an A pp l i c at i ons   ( I C SI M A   201 8)   28 - 30  N ov e m be r   201 8,   Songk hl a ,   T ha i l and pp .   28 3 0,   20 18.   [ 10]   M .   S e y e dm a hm o udi a n,   R .   R a hm a n i ,   S .   M e kh i l e f ,   A .   M a u ng   T ha O o ,   A .   S t o j c e v s ki ,   T .   K .   S o o n,   a nd  A .   S .   G ha ndh a r i ,   S i m u l a t i o a n H a r dw a r e   I m pl e m e n t a t i o o f   N e w   M a x i m um   P o w e r   P o i nt   T r a c ki ng   T e c hni que   f o r   P a r t i a l l y   S ha de P V   S y s t e m   U s i ng   H y br i D E P S O   M e t ho d,   I E E E   T r ans .   S us t a i n.   E ne r gy ,   v o l .   6 ,   no .   3 ,     pp.   85 0 86 2,   20 15.     [ 11]   M .   B e r r e r a ,   A .   D o l a r a ,   R .   F a r a nd a ,   a n S .   L e v a ,   E xp e r i m e n t a l   T e s t   o f   S e v e W i d e l y - A do pt e M P P T   A l g o r i t hm s ,   i 2009   I E E E   B uc h ar e s t   P ow e r T e c h:   I n nov a t i v e   I de as   T ow ar t he   E l e c t r i c al   G r i d   of   t he   F ut ur e ,   2 009 .     [ 12]   H .   R e z a nd  A .   M .   E l t a m a l y ,   A   C o m pr e he n s i v e   C o m pa r i s o o f   D i f f e r e nt   M P P T   T e c hni que s   f o r   P ho t ovo l t a i c   S y s t e m s ,   So l .   E ne r g y ,   v o l .   112 ,   pp.   1 11 ,   2015 .     [ 13]   T .   A l ne j a i l i ,   S .   D r i d,   D .   M e hd i ,   L .   C hr i f i - A l a o ui ,   R .   B e l a r bi ,   a nd   A .   H a m do uni ,   D y na m i c   C o nt r o l   a nd   A dv a nc e d   L o a M a na g e m e nt   o f   a   S t a nd - A l o ne   H y br i R e n e w a b l e   P o w e r   S y s t e m   f o r   R e m o t e   H o us i ng ,   E ne r gy   C o nv e r s .   M an ag. ,   201 5.     [ 14]   A .   H .   S a br y ,   W .   Z .   W a H a s a n ,   M .   Z a i n a l ,   M .   A m r a n,   a nd  S .   B .   S ha f i e ,   D C   L o a ds   M a t c hi ng   T e c hni que   a s   a n   A l t e r n a t i v e   t o   A C   I nv e r t e r   i R e s i de nt i a l   S o l a r   S y s t e m   A ppl i c a t i o E v a l ua t i o a nd  C o m pa r i s o n,   A pp l .   M e c h .   M a t e r . ,   v o l .   785 ,   pp .   225 230 ,   2015 .   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 .   17 ,   N o .   2 F e b r ua r y   20 20   :     689   -   6 99   698   [ 15]   A .   H .   S a br y ,   W .   Z .   W .   H a s a n ,   M .   A .   K a di r ,   M .   A .   M .   R a dz i ,   a nd  S .   S ha f i e ,   P r o c e s s i ng   a nd  M o ni t o r i ng   A l go r i t hm   f o r   S o l a r - P o w e r e d   S m a r t   H o m e   i D C - E nv i r o nm e n t   S y s t e m   B a s e d   o R F - R a di o   N o de ,   v o l .   1 0607   L N A I .   2017.     [ 16]   A .   H .   S a br y ,   W .   Z .   W .   H a s a n ,   M .   Z .   A .   A K a di r ,   M .   A .   M .   R a dz i ,   a nd  S .   S h a f i e ,   D C - B a s e S m a r t   PV - P o w e r e H o m e   E ne r gy   M a na g e m e n t   S y s t e m   B a s e o V o l t a g e   M a t c hi ng   a nd  R F   M o dul e ,   P L oS  O ne ,   v o l .   1 2,   no .   9 ,     pp.   1 22,   2 017 .     [ 17]   Y .   H .   S a b r y ,   W .   Z .   W .   H a s a n,   A .   H .   S a b r y ,   M .   Z .   A .   A .   K a di r ,   M .   A .   M .   R a dz i ,   a nd  S .   S h a f i e ,   M e a s ur e m e n t - B a s e d   M o de l i ng   o f   a   S e m i t r a ns pa r e n t   C dT e   T hi n - F i l m   P V   M o du l e   B a s e d   o a   C us t o m   N e ur a l   N e t w o r k ,   I E E E   A c c e s s ,   v o l .   6,   p p.   34 934 3494 7,   20 18 .     [ 18]   A .   T .   E l s a y e d,   A .   A .   M o ha m e d,   a nd  O .   A .   M o ha m m e d,   D C   M i c r o g r i ds   a nd  D i s t r i bu t i o S y s t e m s :   A n   O v e r v i e w ,   E l e c t r .   P ow e r   Sy s t .   R e s . ,   v o l .   119 ,   pp.   4 07 4 17,   2 015 .     [ 19]   V .   P r a bh a l a ,   B .   B a d di pa d i g a ,   P .   F a j r i ,   a n M .   F e r d o w s i ,   A O v e r v i e w   o f   D i r e c t   C ur r e n t   D i s t r i b ut i o S y s t e m   A r c hi t e c t ur e s   & a m p;   B e ne f i t s ,   E ne r g i e s ,   v o l .   1 1,   no .   9 ,   p .   246 3,   20 18.     [ 20]   Y .   L i u,   A .   P r a t t ,   P .   K um a r ,   M .   X u,   a n F .   C .   L e e ,   390V   I nput   V R M   f o r   H i g E f f i c i e nc y   S e r v e r   P o w e r   A r c hi t e c t ur e ,   i C on f e r e nc e   P r oc e e di ngs   -   I E E E   A p pl i e P ow e r   E l e c t r oni c s   C onf e r e nc e   and  E x po s i t i on  -   A P E C 2007 .     [ 21]   H .   D e hbo ne i ,   S .   R .   L e e ,   a nd  H .   N e hr i r ,   D i r e c t   E ne r gy   T r a ns f e r   f o r   H i g E f f i c i e nc y   P h o t o vo l t a i c   E ne r g y   S y s t e m s   P a r t   I :   C o nc e pt s   a nd   hy po t he s i s ,   I E E E   T r a n s .   A e r o s p.   E l e c t r o n.   S y s t . ,   20 09 .     [ 22]   J .   P .   L e e ,   B .   D .   M i n,   J .   J .   K i m ,   K .   Y .   R y ul ,   T .   J .   K i m ,   D .   W .   Y oo ,   E .   H .   S o ng ,   a nd  J .   N .   Y o o ,   A   N e w   T o p o l ogy   f o r   P ho t o vo l t a i c   S e r i e s   D C / D C   C o nv e r t e r   w i t H i g E f f i c i e nc y   unde r   W i d e   L o a R a ng e ,   i 7t h   I n t e r na t ona l   C onf e r e nc e   on   P ow e r   E l e c t r o ni c s ,   I C P E 07 ,   2 008 .     [ 23]   W .   Z ha ng ,   D .   X u,   X .   L i ,   R .   X i e ,   H .   L i ,   D .   D o ng ,   C .   S un,   a nd  M .   C he n,   S e a m l e s s   T r a n s f e r   C o nt r o l   S t r a t e g y   f o r   F ue l   C e l l   U n i n t e r r u pt i b l e   P o w e r   S upp l y   S y s t e m ,   I E E E   T r an s .   P ow e r   E l e c t r on . ,   2 013 .     [ 24]   Y .   Z ha n ,   Y .   G uo ,   J .   Z h u,   a nd  L .   L i ,   P e r f o r m a nc e   C o m pa r i s o of   I nput   C u r r e nt   R i pp l e   R e d uc t i o M e t ho ds   i U P S   A ppl i c a t i o ns   w i t h   H y br i P E M   F u e l   C e l l / S u pe r c a pa c i t o r   P o w e r   S o ur c e s ,   I n t .   J .   E l e c t r .   P ow e r   E ne r gy   Sy s t . ,   20 15 .     [ 25]   Y .   Z ha n ,   Y .   G uo ,   J .   Z hu,   a nd  L .   L i ,   P o w e r   a nd  E n e r g y   M a na g e m e nt   o G r i d/ P E M F C / B a t t e r y / S upe r c a p a c i t o r   H y br i P o w e r   S o ur c e s   f o r   U P S   A ppl i c a t i o ns ,   I nt .   J .   E l e c t r .   P ow e r   E ne r gy   Sy s t . ,   20 15.   [ 26]   T .   S .   G un a w a n ,   I .   R .   H .   Y a l di ,   M .   K a r t i w i ,   a nd  H .   M a n s o r ,   " P e r f o r m a nc e   E v a l ua t i o o f   S m a r t   H o m e   S y s t e m   us i ng   I nt e r ne t   o f   T hi ng s , "   I n t e r nat i o nal   J our nal   o f   E l e c t r i c a l   a nd   C om pu t e r   E ng i ne e r i ng ,   v o l .   8 ,   p p.   40 0 - 411 ,   2 018 .   [ 27]   T .   S .   G un a w a n ,   I .   R a hm i t h ul ,   H .   Y a l d i ,   M .   K a r t i w i ,   a nd  N .   I s m a i l ,   " P r o t o t y pe   D e s i g o f   S m a r t   H o m e   S y s t e m   u s i ng   I nt e r ne t   o f   T hi ng s , "   I n done s i an  J our nal   of   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i n and  C om put e r   Sc i e nc e ,   v o l .   7,   pp.   107 - 11 5,   2017 .       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S       A hm a H .   S A B R Y   w a s   bo r i B a g hd a d,   I r a q.   H e   r e c e i v e t h e   B . S c .   a nd   M . S c .   de g r e e s   i n   e l e c t r i c a l   a nd  e l e c t r o ni c s ,   c o nt r o l   a nd  a u t o m a t i o n,   e ng i ne e r i ng   f r o m   t he   U ni v e r s i t y   o f   T e c hno l o gy - B a g hda d,   I r a q,   i 1994   a n 200 1,   r e s pe c t i v e l y .   H e   r e c e i v e t h e   P h . D .   de g r e e   i D C - B a s e d   PV - P o w e r e H o m e   E ne r g y   S y s t e m   f r o m   D e pa r t m e nt   o f   E l e c t r i c a l   a nd  E l e c t r o ni c   E ng i ne e r i ng ,   c o nt r o l   a nd  a ut o m a t i o a t   U P M ,   M a l a y s i a   i 2017 .   H e   i s   t h e   a ut ho r   o f   m o r e   t ha n   35  a r t i c l e s ,   a nd  m o r e   t ha i nv e nt i o ns ,   a n ho l ds   o ne   pa t e n t .   H i s   r e s e a r c i n t e r e s t s   i n c l u de   I nt e g r a t e S o l a r   P o w e r e S m a r t   H o m e   S y s t e m   B a s e O V o l t a g e   M a t c hi ng ,   D C   d i s t r i bu t i o n ,   i ndu s t r i a l   r o bo t i c   s y s t e m s ,   w i r e l e s s   e ne r gy   m a na g e m e nt   s y s t e m s .   H e   i s   c ur r e nt l y   a   po s t - do c t o r a t e   r e s e a r c he r   i n   U n i v e r s i t i   T e n a g a   N a s i o na l   ( U N I T E N ) .         W .   Z .   W .   H a s a n   r e c e i v e t h e   de g r e e   i E l e c t r i c a l   a nd  E l e c t r o ni c   E ng i ne e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t i   P ut r a   M a l a y s i a   i 19 97.   H e   r e c e i v e t h e   P h. D .   d e g r e e   i M i c r o e l e c t r o ni c   E ng i ne e r i ng   f r o m   t he   U ni v e r s i t i   K e ba ng s a a M a l a y s i a   i 2010 .   C u r r e n t l y ,   he   i s   a   s e n i o r   l e c t u r e r   a t   D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   a nd   E l e c t r o ni c   E ng i n e e r i ng ,   U ni v e r s i t i   P u t r a   M a l a y s i a .   H i s   r e s e a r c i n t e r e s t s   i nc l ud e   M e m o r y   T e s t i ng ,   M E M S   S e n s o r   a nd   R o bo t i c   a nd   A ut o m a t i o n.           F a r a H a ni   B t e   N o r di n ,   r e c e i v e t he   P hD   i E ng i ne e r i ng ,   U n i v e r s i t i   T e na g a   N a s i o na l ,   2010 ,   M S c .   i C o nt r o l ,   C o m m uni c a t i o a nd  D S P ,   U ni v e r s i t y   of   S t r a c hl y de ,   2002 ,   B S c .   ( H o n. )   i n   E l e c t r i c a l   &   E l e c t r o ni c   E ng i ne e r i ng ,   U N I T E N ,   20 00.   S h e   i s   a   H e a d   o f   D e pa r t m e n t   E l e c t r o ni c s   &   C o m m uni c a t i o E ng . ,     U N I T E N ,   2014  -   201 8.   S e n i o r   L e c t ur e r ,   U N I T E N ,   200 9 - 2018 .   H e a o f   U ni t   A c a de m i c   ( B E E E ) ,   U N I T E N ,   2011 - 2014 .   L e c t ur e r ,   U N I T E N ,   2002 - 2009 .   T u t o r ,   U N I T E N ,   200 0 - 2002         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.