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 .   20 ,   N o .   3 D e c e m b e r   20 20 ,   pp .   1230 ~ 1241   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 20 .i 3 . pp 123 0 - 1241             1230       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   N e w   i m p r o v e d   h y b r i d   M PP T   b a sed   o n   n e u r a l   n e t w o r k - m o d e l     p r e d i c t i v e   c o n t r o l - Ka l m a n   f i l t e r   f o r   p h o t o v o l t a i c   s y st e m       N o r K a c i m i 1 ,   S a i d   G r o u n i 2 ,   A b d e l h a k i m   I d i r 3 ,   M o h am e d   S e gh i r   B o u c h e r i t 4   1 , 4 P r oc e s s   C o nt r o l   L a bo r a t o r y ,   N a t i o na l   P o l y t e c hni c   S c ho o l ,   A l g e r i a   2 U ni v e r s i t y   M H a m e B o ug a r a   o f   B o um e r de s ,   A l g e r i a   3 D e pa 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 ,   U ni v e r s i t y   M o ha m e B o ud i a f   o f   M ' s i l a ,   A l g e r 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 J a n   1 6 ,   2 0 20   R e v i s e M a r   22 ,   20 20   A c c e pt e M a y   18 ,   20 20       I t hi s   p a pe r ,   ne w   hy br i 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 t r a t e gy   f o r   P ho t o vo l t a i c   S y s t e m s   h a s   b e e n   p r o po s e d.   T h e   pr o po s e d   t e c hni que   f o r   M P P T   c o nt r o l   ba s e d   o n   a   no v e l   c o m bi na t i o o f   a n   a r t i f i c i a l   ne u r a l   ne t w o r k   ( A N N )   w i t h   a n   i m p r o v e m o de l   pr e d i c t i v e   c o nt r o l   u s i ng   ka l m a n   f i l t e r   ( N N - M P C - K F ) .   I t hi s   pa pe r   t he   K a l m a n   f i l t e r   i s   us e d   t o   e s t i m a t e   t h e   c o nv e r t e r   s t a t e   v e c t o r   f o r   m i ni m i z e t h e   c o s t   f unc t i o t h e n   pr e d i c t   t h e   f u t ur e   v a l ue   t o   t r a c t h e   m a xi m um   po w e r   po i n t   ( M P P )   w i t h   f a s t   c ha ng i ng   w e a t he r   p a r a m e t e r s .   T he   pr o po s e d   c o nt r o l   t e c hni que   c a t r a c t he   M P P   i f a s t   c ha ng i ng   i r r a d i a nc e   c o nd i t i o ns   a nd  a   s m a l l   o v e r s ho o t .   F i na l l y ,   t he   s y s t e m   i s   s i m u l a t e d   i n   t he   M A T L A B / S i m u l i nk   e nv i r o nm e nt .   S e v e r a l   t e s t s   un de r   s t a bl e   a nd   v a r i a b l e   e nv i r o nm e n t a l   c o ndi t i o ns   a r e   m a de   f o r   t he   f o ur   a l g o r i t hm s ,   a nd   r e s ul t s   s ho w   a   b e t t e r   p e r f o r m a nc e   o f   t he   pr o po s e M P P T   c o m pa r e t o   c o nv e nt i o na l   P e r t u r a nd   O bs e r v a t i o ( P & O ) ,   ne ur a l   n e t w o r k   b a s e d   pr o pr t i o na l   i nt e g r a l   c o nt r o l   ( N N - P I )   a nd   N e u r a l   N e t w o r k   ba s e m o de l   pr e di c t i v e   c o nt r o l   ( N N - M P C )   i n   t e r m s   o f   r e s po ns e   t i m e ,   e f f i c i e nc y   a nd  s t e a dy - st a t e   o s c i l l a t i o ns .     Ke y w or d s :   A r t i f i c i a l   n e u r a l   n e t w o r   M o de l   pr e di c t i v e   c o n t r o l     K a l m a f i l t e r   P h o t o vo l t a i c   s y s t e m   P r o po s e h y b r i M P P T   Co m pa r a t i v e   s t udy   C opy r i gh t   ©   20 20   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 :   N o r a   K a c i m i ,   P r o c e s s   Co n t r o l   L a b o r a t o r y ,   N a t i o n a l   P o l y t e c hn i c   S c h o o l ,   A l ge r ,   A l ge r i a .   E m a i l :   n o r a . k a c i m i @ g. e n p . e du. d z       1.   I N TR O D U C TI O N     N ow a da y s ,   t h e   p h o t o v o l t a i c   (P V e n e r gy   s y s t e m s   h a v e   a i m po r t a nt   po s i t i o w i t h i n   t h e   r e n e w a b l e   e n e r gy   s o ur c e s   [1].   T h e   P V   s y s t e m s   a r e   de s c r i b e a s   po w e r   ge n e r a t i o s y s t e m s   t h a t   c o n v e r t   s o l a r   i rra di a n c e   i n t o   e l e c t ri c a l   e n e r gy .   H ow e ve r ,   t h e   P V   s y s t e m   p r e s e n t e d   s o m e   l i m i t   t o   e xpl o i t   t h e   a v a i l a b l e   po w e r   w h i c i s   de pe n ds   c l i m a t i c   c o n di t i o n s .   T h e r e f o r e ,   c o n t r o l   t e c hni que s   b e c o m e   v e r y   i m po rt a nt   t a s f o h a rn e s s i n g   t h e   m a x i m u m   e n e r gy .   A e f f i c i e n t   m a x i m u m   po w e r   po i nt   t ra c ki n g   (M P P T a l go r i t h m   p l a y s   a i m po rt a n c e   r o l e   t o   ha r v e s t   o pt i m a l   a v a i l a b l e   po w e r   S e ve r a l   t e c hni que s   o f   m a xi m u m   po w e r   po i n t   (M P P e xt ra c t i o n   h a v e   b e e n   p r o po s e i n   t h e   l i t e r a t u r e   [2 - 13].   H ow e ve r ,   s o m e   M P P T   c o nt r o l   m e t h o p r e s e nt   d ra w b a c ks ,   l i ke   u na b i l i t y   t o   r e s po n a c c u r a t e l y   un de ra pi d   e n v i r o nm e nt a l   c ha n ge s   a n d   po o r   t ra c ki ng  o f   M P P .   T h e re fo r e ,   t o   r e s o l v e   t hi s   p r o b l e m ,   a   po w e r f ul   m e t h o t o   p r e di c t   t h e   n e w   po s i t i o o f   M P P   un de r a p i d   e n v i r o nm e nt a l   c h a nge s   m us t   b e   us e d.   I t h i s   c o n t e xt ,   m a n y   r e s e a r c h e s   ha v e   e s t i m a t e d   t h e   M P P   by   a r t i f i c i a l   n e u r a l   ne t w o r ks   (A N N )   m e t h o d   w h i c i s   e xpl o i t e f o r   o pt i m i z a t i o n,   a n d   p r e di c t i o n   o f   pe r f o r m a n c e   o f   s y s t e m   [14].   T h e   a rt i f i c i a l   n e u ra l   n e t w o r ks   do   n o t   n e e t h e   m a t h e m a t i c a l   m o de l   o f   t h e   c o n t r o l l i n g   p r o c e s s ,   be i n g   i t   i s   s i m pl e   t o   u n de r s t a n a n d   c a o ffe r   go o pe r f o r m a n c e   duri n g   t h e   v a r i a t i o i o pe r a t i n g   c o n d i t i o n s .   I [ 15]   t h e   a u t ho r s   us e d   t h e   c o m b i n e n e u ra l   n e t w o r (N N w i t ge n e t i c   a l go r i t h m   (G A )   a n d   w i t m o di f i e pe r t u r b   a n d   o b s e r ve   (P & O i n   P V   s y s t e m   i [16 ].   I [17] ,   t h e   n e u ra l   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       Ne w   i m pr ov e d   hy br i d   MP P T   bas e d   on   ne ur al   ne t w or k - m ode l   ( Nor Kac i m i )   1231   n e t w o r i s   c o n s i de r e t o   e s t i m a t e   ( )   i n   a   s t a nd - a l o n e   P V   s y s t e m .   A n   i m pl e m e n t a t i o o f   a   n e u r a l   n e t w o r i n v e r s e   m o de l   c o n t r o l l e r   f o r   t r a c k i n t h e   M P P T   i P V   m o dul e   w a s   di s c us s e i [18 ].     In  a d di t i o t o   t h e   p r o b l e m   o f   t ra c ki n g   t h e   m a x i m um   po w e r   p o i n t ,   o pt i m i z i ng  c o n v e r t e r s   e f f i c i e n c y   i s   a n o t h e i m po rt a nt   p r o b l e m   w h i c a t t r a c t s   m a n y   r e s e a r c h e r s .   S o m e   of   t h e m   h a v e   p r o po s e c o n t r o l   m e t h o ds   t i n c r e a s e   t h e   e ff i c i e n c y   of   c o n v e r t e r s   s uc a s   a   P ID   c o n t r o l l e r ,   f uz z y   c o n t r o l l e r,   s l i di ng  m o de   c o n t r o l l e (S M C)   a n m o de l   p r e di c t i v e   c o n t r o l l e (M P C)  [19 - 23 ].   T h e   m o de l   pr e di c t i v e   c o n t r o l l e (M P C)   s c h e m e   i s   p r e s e nt e i n   [24]   i n   o r de r   t o   t ra c t h e   m a x i m u m   po w e r   P V   po i nt ;   t h e   r e s ul t s   s h o w   t ha t   M P C   t e c hni que   gi v e s     b e t t e r   pe r f o r m a n c e   t ha c o n v e n t i o n a l   m e t h o ds .   F u rt h e rm o r e ,   h y b r i d   M P c o n t r o l   m e t h o ds   i n c r e a s e   t h e   s e n s i t i v i t y   [25].     F o r   t hi s   pu r po s e ,   m a n y   a l go ri t hm s   a r e   c o m b i n e d   w i t M P P T   a l go r i t hm   t o   o b t a i h y b r i d   s t r uc t u r e   w h e r e   t h e   v o l t a ge   o c urr e nt   v a l ue s   a t   t h e   M P P   a r e   us u a l l y   de r i v e f r o m   t h e   M P P T   a l go ri t hm ,   a nd  t h e i t   i s   us e a s   a   r e f e r e n c e   f o r   M P [26].   I n   [27 ],   t h e   F uz z y   L o gi c   Co n t r o l l e r   b a s e M P P T   i s   p r o po s e t o   t r a c t h e   M P P   un de r   v a ri a b l e   c l i m a t e   c o n d i t i o n s   i o r de r   t o   i m p r o v e   t h e   e ff i c i e n c y   o f   t h e   o ve r a l l   P V   s y s t e m .   N e ur a l   f uz z y   i s   p r e s e n t e i n   [2 8 - 30]  i n   o r de r   t o   c o n t r o l   t h e   o ut put   vo l t a ge   o f   t h e   P V   s y s t e m   w h o   a l l o w s   s y s t e m   t o pe r a t e   a t   m a xi m u m   po w e r   po i n t   de s pi t e   t h e   t e m pe ra t u r e   a n d   i rra di a t i o c ha n ge s .   Co n s i de r i n g   a l l   i s s ue s   s um m a ri z e a b ov e ,   t hi s   s t udy   i s   fo c us e o n   i m p r o v i n t h e   c o nt r o l   m e t h o d y n a m i c   c a p a b i l i t y .   F o r   t h i s   pu r po s e ,   a   n o v e l   c o m b i n a t i o n   o f   a A r t i f i c i a l   N e u ra l   N e t w o r w i t h   a n   i m p r o v e d   M o de l   P r e di c t i v e   Co n t r o l   us i n K a l m a F i l t e r   (N N - MPC - K F i s   p r e s e nt e d.   T h e   h y b r i d   m o de l - b a s e M P P T   a l go ri t hm   p r o po s e i s   b a s e d   o t h e   P - V   c u r v e   a n d   s o l a p a ra m e t e r s   i n c l ude   t e m pe r a t u r e   a n d   s o l a i rr a di a n c e   i s   us e a s   i n pu t   p a r a m e t e r s .   T h e   m a xi m u m   po w e r   po i n t   i s   t r a c ke by   N e ur a l - N e t w o r i o r de r   t o   a pp r o xi m a t e   c urr e n t   a t   M P P   o f   t h e   P V   i di f f e r e n t   c o n d i t i o n s .   M o r e o v e r ,   M P C   i s   us e t o   m a xi m i z e   b o os t   c o n v e r t e e ff i c i e n c y   a n K a l m a n   F i l t e r   i s   us e t o   e s t i m a t e   t h e   c o n v e r t e s t a t e   v e c t o r   f o r   m i n i m i z e s   t h e   c o s t   f un c t i o n   t h e pr e di c t   t h e   f ut u r e   v a l ue   t o   t r a c k   t h e   M a xi m u m   P o w e r   P o i n t   ( M P P w i t f a s t   c h a ngi ng  w e a t h e p a r a m e t e r s .   T h i s   pa pe i s   s t ruc t u r e a s   f o l l ow s :   In  s e c t i o 2 ,   P h o t o v o l t a i c   m e t h o d   a n d   i t s   c ha ra c t e ri s t i c s   a r e   de s c r i b e d.   T h e   p r o po s e m e t h o i s   i l l us t ra t e d   i s e c t i o n   3 .   S e c t i o n   s u m m a ri z e t h e   s i m ul a t i o a nd  r e s ul t s .   F i na l l y ,   a n   a pp r o p r i a t e   c o n c l us i o n   a n d   f ut u r e   w o r a r e   po i n t e o ut   i n   s e c t i o 5 .       2.   O V ER A LL   S Y S T EM   C O N F I G U R A TI O N   T h e   s y n o pt i c   s c h e m a t i c   o f   t h e   s t udi e d   s y s t e m   i s   p r e s e nt e i F i g u r e   1 .   T h e   s c h e m a t i c   c o n s i s t s   o f   t h e   m a i f o l l ow i n g   c o m po n e nt s :   P V   s y s t e m ,   D C - D C   c o n v e r t e r ,   M P P T   a l go r i t h m   a n d   a   r e s i s t i v e   l o a d .   T h e   pr o po s e a l go ri t hm   o ut put   i s   t h e   r e f e r e n c e   c u rr e n t   v a l ue   w hi c h   i s   t h e f e t o   a   p r e di c t i v e   c o n t r o l l e r.   T h e n ,   t h e   K a l m a f i l t e r   e s t i m a t e   t h e   c o n v e r t e s t a t e   v e c t o r   f o r   m i n i m i z e s   t h e   c o s t   f un c t i o t h e n   p r e di c t   t h e   f ut u r e   v a l ue   t o   t r a c k   t h e   m a xi m u m   po w e r   po i n t   (M P P ) .   T h e   w h o l e   p r o pos e s t r a t e gy   i s   us e t o   c o n t r o l   t h e   DC - D C   b o os t   c o n v e r t e r   p l a c e b e t w e e n   t h e   P V   m o dul e   a n d   t h e   l o a d .             F i gu r e   1 .   P V   s y s t e m   w i t h y b r i d   M P P T       2. 1 .   M o d e l i n g   o s o l ar   P V   a r r ay    T h e   p h o t o vo l t a i c   c e l l s   us e   a     j u n c t i o s e m i c o n duc t o t o   a b s o r b   l i g ht   e n e r gy   a n d   c o n v e r t   d i r e c t l y   t o   e l e c t r i c a l   e n e rgy .   In   l i t e r a t u r e   di f f e r e n t   m a t h e m a t i c a l   m o de l   h a v e   b e e n   p r o po s e d   f o r   r e p r e se n t a t i o n   o ph o t o vo l t a i c   c e l l s ,   a m o n g   o f   t h e m   a   s i n g l e   di o de   m o de l   [31 ].   I t hi s   p a pe o n e   d i o de   ha s   b e e n   a do pt e i n   t h e   fo l l ow i n g   a na l y s i s .   F i g u r e   2   s h o w s   t h e   o n e - di o de   e qui v a l e nt   c i r c ui t   us e t o   o b t a i t h e   m o de l   o f   P V   c e l l .     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 .   20 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 020   :     12 30   -   12 41   1232       F i gu r e   2 C i r c ui t   o f   ph o t o vo l t a i c   c e l l       T h e   di o de   c u rr e nt   i s   g i v e n   b y :     =   0   (   (    +      )     1 )     (1)     W i t h   :   0   = (    +      )   (2)     T h e   c u rr e nt   ge n e r a t e by   t h e      c e l l   i s   g i v e n   by   ( 4 ) :        =         0     (3)        =     0   (   (  +    )     1 )   (    +      )     (4)     T h e   p h o t o c urr e nt     i s   l i n e a r l y   r e l a t e t o   t h e   i rra d i a n c e   l e v e l   a n d   t o   t h e   t e m pe ra t u r e   o f   t h e   c e l l ,   a nd  i s   gi v e by   t h e   f o l l o w i n e qua t i o n   [3 2 ]:     = [ , + ( ) ] ( )     (5)     w h e r e   i s   t h e   s h o r t   c i r c ui t   c u rr e n t / t e m pe r a t u r e   c o e f f i c i e n t ( )   i s   t h e   v a l ue   o f   s o l a i rra di a t i o ( 2 )   a n   i s   t h e   t e m pe r a t u r e   ( ) .   T h e   p h o t o vo l t a i c   a rra y   i s   c o m po s e t o   c o n n e c t i o s e ri e s   o p a r a l l e l   o f   s e v e r a l   p h o t o vo l t a i c   c e l l s .   T h e   m a t h e m a t i c a l   r e p r e s e nt a t i o o f   c h a ra c t e r i z i n g     c h a ra c t e ri s t i c s   o f      a rra y   c o m po s e of     s e r i e s   a n   pa r a l l e l   c o nn e c t e m o du l e s   i s   gi v e i (6)   [20 ].        =     0   (   (  +      )     1 )   (    +          )     (6)     w h e r e :    0     a r e   c u rr e nt   s up pl i e by   t h e   c e l l   (A )   a n d   s a t u ra t i o n   c u rr e n t   o f   t h e   di o de   r e s pe c t i v e l y .   , K     a r e   E l e c t r o n   c h a rge   a nd  B o l t z m a nn  c o n s t a n t   r e s pe c t i v e l y .     ,     a r e   c e l l   t e m pe r a t u r e   i   a n d   Ide a l i t y   c o e ff i c i e n t   o f   t h e      c e l l   re s pe c t i v e l y .     :   P h o t o   ge n e r a t e c u rr e n t   by   t h e      c e l l   u nde g i v e n   i l l um i n a t i o ( ) .   ,   :   a r e   s e ri e s   a n d   p a r a l l e l   r e s i s t a n c e   o f   t h e   c e l l   ( ) .   ,   :   N u m b e r   o f   c e l l s   i n   s e r i e s   a n d   pa ra l l e l .   In   F i g u r e   3 ,   t h e    = (  )   a n  = (  )      c ha r a c t e r i s t i c s   f o r   di f f e r e n t   i rr a di a t i o n   l e ve l s   a r e   s h o w n .               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       Ne w   i m pr ov e d   hy br i d   MP P T   bas e d   on   ne ur al   ne t w or k - m ode l   ( Nor Kac i m i )   1233     ( a )       ( b )     F i gu r e   3 C ha ra c t e ri s t i c s   o f   t h e      a rra y   fo r   di f f e r e n t   I rr a di a n c e   l e v e l s :     (a P o w e r - V o l t a ge   (b Cu rr e n t - V o l t a ge       A t   t h e   m o s t   t i m e ,   t h e   p ri n c i pa l   p r o b l e m   w i t p h o t o vo l t a i c   s y s t e m s   i s   l o w   e ff i c i e n c y   b e c a us e   t h e   M P P   de pe n ds   o n   di f f e r e n t   i rr a d i a n c e   a n d   t e m pe r a t u r e .   T h e r e f o r e ,   i t   i s   v e r y   i m po rt a nt   t o   e n s u r e   t h a t   t h e   P V   m o dul e   o pe r a t e s   a t   hi s   m a xi m u m   e ff i c i e n c y   [33 ].   I o r de t o   o ve r c o m e   t hi s   p r o b l e m ,   t h e   M P P T   i s   a t t a i n e d   by   i n t e r po s i n a   D C D b o os t   c o n v e r t e b e t w e e n   t h e      a rra y   a nd  t h e   l o a d .     2. 2 .   D C / D C   b o o s c o n v e r te r   I t hi s   p a pe r ,   t h e      pa n e l   i s   c o upl e d i r e c t l y   t o   a   b oo s t   c o n v e r t e r,   us e t o   r e a l i z e   t h e      o pe r a t i o w i t a   r e s i s t i v e   l o a d.   T h e   b o o s t   c o n v e r t e t o po l o g y   i s   us e t o   p r o v i de   h i g v o l t a ge   ga i t o   a c h i e v e   t h e   m a xi m um   pow e r   by      a l go ri t hm   [3 4 ] .   T h e   b oo s t   c o n v e r t e c a b e   a na l y z e a c c o r di n g   t o   t w o   po s s i b l e   s w i c h   s t a t e s di a g ra m s   o f   w h i c a r e   p r e s e nt e i n   F i g u r e   4 (b a nd  (c ),   s e pa ra t e l y .   T h e      a l go ri t hm   us e s   i nput s   m e a s u r e m e nt s   i o r de r   t o   ge n e ra t e   t h e   o ut pu t   c u rr e n t   r e f e r e n c e   o f   t h e    .   T h e n ,   t h e   c o n t r o l l e r   o f   p r e di c t i v e   c urr e n t   i s   a i m e t o   r e gul a t e   t h e      c urr e n t   a c c o r di n g   t o   t h e   r e f e r e n c e   c urr e n t .             (a )   (b )   (c )     F i gu r e   4 .   Bo os t   c o n v e r t e e qui v a l e n t   c i r c ui t s   f o r   t h e   t w o   s w i t c h   s t a t e s :     ( a S t r uc t u r e   o f   bo os t   c i r c u i t ,   ( b T h e   s w i t c i s      ( = 1 ) ( c T h e   s w i t c h   i s     ( = 0 )                 +   -   +   -     V C                +   -   +   -     V C          I pv         +   -   +   -     V C          I pv   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 .   20 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 020   :     12 30   -   12 41   1234   w h e n   t h e   s w i t c h   i s    ,   t h e   o pe r a t i o e qua t i o n   c a b e   de s c r i b e by   (7),   h o w e v e r ,   w h e n   t h e   s w i t c i s     i t   w i l l   b e   de s c r i b e by   (8).       =   1  1 ,   =   1   1      (7)       =   1  ,     =   1      (8)     w h e r e :   , , :   R e pr e s e n t   t h e   I n d uc t a n c e ,   Ca pa c i t a n c e   a nd   R e s i s t a n c e   l o a o f   t h e   b oo s t   c o n v e r t e r e s pe c t i v e l y .   Ch o o s i n g   t h e   s t a t e   v e c t o r   a s   ( ) = [   ]   w h e r e     i s   t h e   c a pa c i t o r   v o l t a ge ;     i s   t h e   i n duc t o c u rr e nt .   Co n s i de r i n g   t ha t   t h e   c o n t r o l l e o ut put   o f   t h e   s y s t e m   c o r r e s po n ds   t o   t h e   i nduc t o c u rr e nt .   T h e   ge n e r a l   e qu a t i o n   t h a t   go v e r n s   t h e   o pe ra t i o o f   t h e   b o o s t   c o n v e r t e i s :     { ̇ ( ) =  ( ) +  ( ) ( ) =  ( )     ( 9 )     w h e r e       = [ 0 ( 1 ) ( 1 ) 1 CR ]   = [ 1 0 ]   = [ 1 0 ]       In  o r de r   t o   o b t a i n   c o n t r o l   a c t i o n s ,   t h e   v a ri a b l e s     a nd    c a n o w   b e   pr e di c t e f o r   o n e   s t e h o r i z o n.   T h e   M P i s   t o   b e   f e w i t a   d i s c r e t e   t i m e   m o de l   t h e r e f o r e ,   i t   i s   n e c e s s a r y   t o   c o m put e   t h e   c o n v e r t e di s c r e t e   t i m e   m o de l   f o r   a   g i v e n   s a m p l i n g   pe r i o d     [35 ,   36 ].     U s i n t h e   f o r w a r E u l e f i r s t   o r de a pp r o xi m a t i o n :      ( )  ( + 1 ) + ( )     (10)     By   c o m b i n i n g   ( 9 )   a n ( 10 ) ( 11 )   c a n   b e   ob t a i n e t o   pr e d i c t   t h e   n e x t   v a l ue   o f   t h e   I n duc t o r   c u rr e n t / Ca pa c i t o r   V o l t a ge .     ( + 1 ) = 1 ( ) + 1  ( )     (11)     w h e r e ;     1 = ( + . ) , 1 = .       :   S a m pl i n t i m e     N um b e r   of  i t e ra t i o n s     + 1 :   P r e di c t e v a l ue   T h e   p r o b l e m   of   o pt i m i z a t i o n   g i v e n   i n   ( 11 )   i s   s o l v e a ga i n   by   us i n a   n e w   s e t   of   m e a s ur e d a t a   t o   de t e r m i n e   t h e   n e w   s t a t e   o f   t h e   s w i t c h ,   a t   e a c s a m pl i n g   t i m e .       3.   P R O P O S ED   M P P M ET H O D     T h e      p r i n c i p a l   c ha r a c t e r i s t i c   i s   t o   pr e di c   t h e   f ut u r e   b e h a v i our  o f   t h e   c o n t r o l   v a ri a b l e s   o ve r   a   pr e de f i n e h o r i z o n .   I n   m o s t   a ppl i c a t i o n s ,   t h e   l o a i s   u n k n o w n   a n t i m e   v a r y i n g .   T hus ,   e s t i m a t i o n   s h o ul b e   a dde d,   w h i c a l l o w s   t h e   o ut p ut   v o l t a ge   e rr o r   l i m i na t i o i t he   p r e s e n c e   of   l o a u n c e r t a i nt i e s .   T h e   r e f e r e n c e   of  o ut put   v o l t a ge   w i l l   b e   a dj us t e s o   a s   t o   c o m pe n s a t e   f o r   t h e   de v i a t i o o f   t h e   o ut put   v o l t a ge   f r o m   i t s   a c t u a l   r e f e r e n c e .   T o   a c h i e v e   t h i s ,   a   d i s c r e t e - t i m e   K a l m a F i l t e r   (  )   i s   d e s i gn e d.     In  t hi s   pa pe r,   M o de l   p r e di c t i v e   c o n t r o l   w i t h   K a l m a F i l t e s c h e m e   b a s e o n   t h e   o ut put   c u rr e n t   of  N e ur a l   N e t w o r a n e s t i m a t o c u rr e n t   (    )   i s   i nt r o duc e f or      b oo s t   c o n v e r t e r.     F i g u r e   5   s h o w s   t h e   h y b r i c o nt r o l   a l go ri t hm .   T h e   h y b r i m o de l   (    )   b a s e    m e t h o d   i s   pr o po s e d   i n   o r de r   t o   p r e di c t   t h e   b e h a v i o r   o f   t h e   c o n t r o l l e v a r i a b l e s   by   m a n i pu l a t i ng  t h e   s w i t c h   s t a t e   .   T h e   s w i t c h i n g   s t a t e   t ha t   m i n i m i z e s   t h e   c o s t   f un c t i o n   (14 )   w i l l   b e   s e l e c t e t o   be   a ppl i e d   a t   t h e   n e xt   s a m pl i n t i m e ;   o n e - s t e    i s   a pp l i e i n   t h i s   s t udy .   I n   o n e - s t e h o ri z o n    ,   t h e   v a ri a b l e s    ,    a nd    a r e   m e a s u r e i n   t i m e     a n d   a do pt e t o   e s t i m a t e   t h e   f ut u r e   c o m po r t m e nt   i t i m e   ( + 1 ) T h e   i m pl e m e n t e s w i t c h i n g   s t a t e   i s   de t e r m i n e b y   t h e   o pt i m i z a t i o o f   a   c o s t   f un c t i o [37 - 38] .   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       Ne w   i m pr ov e d   hy br i d   MP P T   bas e d   on   ne ur al   ne t w or k - m ode l   ( Nor Kac i m i )   1235       F i gu r e   5 .   H y b r i d   c o n t r o l   a l go r i t h m       3. 1 .     K a l m an   fi l te r   T h e   K a l m a f i l t e i s   a   s e t   o f   m a t h e m a t i c a l   e qua t i o n s   t h a t   gi v e s   a e f c i e n t   c o m put a t i o na l   s o l ut i o o t h e   l e a s t - s qua r e s   m e t h o d   ( ) .   T h e   f i l t e i s   v e r y   po w e r f ul   i s e v e ra l   a s pe c t s :   a r e   us e t o   o p t i m a l l y   e s t i m a t e   t h e   v a ri a b l e s   w h e n   t h e y   c a n ' t   b e   m e a s u r e d i r e c t l y ,   a l s o ,   i t   c a n   s uppo r t   e s t i m a t i o n s   o f   pa s t ,   p r e s e nt ,   a nd  e v e n   f ut ur e   s t a t e s .   I n   o rde r   t o   f i n t h e      us i n t h i s   e s t i m a t o r ,   w e   n e e t o   de s i gn   t hi s   f i l t e r   t o   l o o fo r   t h e   o ut put   vo l t a ge   a t   t h e      T h e   s t r uc t u r e   o f   t h e   K a l m a f i l t e i s   gi v e n   b y :     ̂ ( + 1 ) = 1 ( ) + 1  ( ) + ( ( ) ̂ ( ) )     (12)     T h e   s e l e c t i o p ri n c i pl e   o f   t h e   K a l m a f i l t e g a i i s   t o   m i ni m i z e   t h e   e rr o r   c o v a r i a n c e   m a t ri x ,   a s   f o l l ow s :     + 1 = + 1   ( + 1 + ) 1     (13)     A   c o s t   f un c t i o t h a t   h e l ps   i o b t a i ni n g   t h e   b e s t   c o n t r o l   a c t i o t o   b e   i m pl e m e n t e d   ha s   t o   b e   de t e r m i n e d.   A o b j e c t i ve   f un c t i o n e e ds   t o   b e   c h o s e t ha t   c a p t u r e s   t h e   c o nt r o l   o b j e c t i ve s   ov e r   t h e   f i ni t e   p r e di c t i o n   h o r i z o n.   i n   t hi s   s t u dy   o n e   p r e di c t i o h o ri z o n   ha s   b e e n   a pp l i e d,   w h i c h   re duc e s   t h e   n um b e o f   c o m put a t i o n s   t o   t h e   num b e of   po s s i b l e   s w i t c h i n g   s t a t e s   o f   t h e   c o n v e r t e r   [39] .   T h e   v a ri a b l e s   us e d   for   de t e rm i ni n g   t h e   c o s t   f u n c t i o n   r e p r e s e n t e d   a s   di f f e r e n c e   b e t w e e n   de s i r e c u rr e n t   o f   P V   a n d   pr e di c t e d   v a l ue s   .     T h e   c o n t r o l   a c t i o n   c a b e   s o l ve by   m i ni m i z i n a   c o s t   f un c t i o n   g :     = ( + 1 )     (14)     whe r e       i s  t he  o pt i m a l  ga i n v e c t o r       i s   t h e   c o s t   f un c t i o n     :   i s   t h e   c u rr e nt   r e f e r e n c e   ( + 1 )   :   i s   t h e   p r e di c t i v e   c urr e nt   de r i v e f r o m   di s c r e t e - t i m e   m o de l     3. 2 .     A r t i fi c i a l   n e u r al   n e tw o r k   fo r   M P P   c u r r e n t   e s t i m ato r   A r t i f i c i a l   n e u ra l   n e t w o r k   ( i s   us e d   i t hi s   s t udy   i o r de t o   a ppr o xi m a t e   t h e   c u rr e n t   a t      o    s y s t e m   i n   di f f e r e n t   c o n d i t i o n s .   A A r t i f i c i a l   n e u ra l   n e t w o r k   ( )   i s   a   c o m put a t i o na l   m o de l   i n s pi r e s   b y   t h e   b i o l o gi c a l   n e u ra l   n e t w o r k,   i t   ha v e   t hr e e   l a y e r s -   i n pu t   l a y e r ,   o n e   o m o r e   hi dde l a y e r s   a nd   o ut put   l a y e r .   T h e   i n put   l a y e r   r e c e i v e s   di f fe r e n t   i n f o r m a t i o w h i c a n a l y z e s   i h i dde l a y e r ,   t h e t h e   r e s ul t s   p r o v i de   by   t h e   o ut pu t   l a y e r   a t   t h e   e n d   o f   a n a l y z e [ 40 - 42 ].   In  t h e   p r e s e n t   p a pe r,   t h e   A N N   h a s   b e e n   e m pl oy e fo r   t h e   de v e l o pm e n t   o f   a   n e w   M P P T   a pp r o a c h .   I t h i s   t e c hni que   t w o   s t a ge s   a r e   a c hi e v e t o   t ra c M P P T   o f   P V   a rr a y .   I t h e   f i r s t   s t a ge ,   by   t h e   a c qui s i t i o o f   t h e   w e a t h e pa ra m e t e r s     (i rr a di a t i o n a n d     (t e m pe r a t u r e ),   w h i c h   a r e   t h e   i nput s   o f   t h e    .   T h e w e   e s t i m a t e   fo e   e a c h   pa ra m e t e t h e   o pt i m a l   po w e r ,   v o l t a ge   a n d   c u rr e n t   c orr e s po n d i n g   t o   t h e   M P P .   I t h e   s e c o n s t a ge ,   t h e   o pt i m a l   c u rr e n t   w hi c i s   t h e   o ut put   o f   t h e   n e u ra l   n e t w o r k,   a n d   t h e   t h e   i n s t a n t a n e o us   m e a s u r e c u rr e n t   o f   t h e   P V   a rra y   i s   us e d   t o   ge n e r a t e   t h e   s w i t c hi n g   s i g na l s   o f   t h e   D C / D c o n v e r t e r .   T hr e e - l a y e r   o f   N e ur a l   N e t w o r k   i s   c h o s e n   i t hi s   s t udy ,   t h e   t w o - i n pu t   l a y e r ,   w hi c a r e ,   t h e   t e m pe r a t u r e   ( )   a n d   I rra di a n c e   ( )   of      a rra y ,   15  n e u r o n s   i h i dde l a y e r   a n d   t h e   o ut pu t   l a y e w h i c h   i s   c o rr e s po n d   t o   c u rr e n t   .   T o   t ra i t h e   n e t w o r i n put o ut put   da t a s e t s   w e r e   c o l l e c t e us i n g   t h e   PV   m o de l   a n d   v a r y i n g   o f   di f f e r e n t   i rra d i a n c e   a n d   c e l l   t e m pe r a t u r e .   T c o n t r o l   t h e   o ut pu t   c u rr e n t   o f   P V   pa n e l   a t   M P P ,   t h e   r e f e r e n c e   s i g n a l   o f   M P i s   c o n s i de r e a 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 .   20 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 020   :     12 30   -   12 41   1236   T h e   di f f e r e n t   s t e ps   o f   M P c o n t r o l   a r e   a s   f o l l ow s   S t e 1 :   M e s ur e s    ( ) , ( ) , , ( )   S t e 2 :   Ca l c ut e   c u rr e n t   p r e di c t i o n   e s t i m a t o us i ng  K a l m a F i l t e r   S t e 3 :   Co s t   f un c t i o   e v a l ua t i o n   S t e 4 :   S w i c h i n g   s t a t e   s e l e c t i o n   S t e 6 :   A ppl y   s w i c h i n s t a t e         4.   R ES U LTS   A N D   D I S C U S S IO N S   To   e v a l ua t e   t h e   f e a s i b i l i t y   a n d   a l s o   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   p ro pos e c o n t r o l   f o r   t ra c ki n g   t h e    ,   t h e   s y s t e m   i n   F i gu r e   1   i s   i m pl e m e nt e by   us i ng  M a t l a b / S i m ul i nk.   T h e   N e u ra l   N e t w o k   b l o c de l i v e r s   t h e   o pt i m a l   c urr e n t   r e f e r e n c e ,   w h i c h   i s   c o m pa r e t o   t h e   i n s t a n t a n e o us   m e a s u r e c urr e nt   t o   ge t   m i n i m i z e a c o s t   f un c t i o of      t h e de l i v e r s   t h e   s w i t c h i n g   s i g na l s   o f   t h e    /    B oo s t   c o n v e r t e r.   T h e   a na l y t i c a l   m o de l   o f      pa n e l   w h i c h   p a ra m e t e r s   v a l ue s   a re   l i s t e i n   T a b l e   1 .   T h e   P V   s y s t e m   i n c l ude s   t w o   m o dul e s   c o n n e c t e i s e r i e s   a nd  t w o   o t h e r s   c o nn e c t e i p a r a l l e l .       T a b l e   1 .   S o l a pa n e l   s pe c i f i c a t i o n s   E l e c t ri c a l   p a ra m e t e r s   o t h e   P V   s y s t e m   Valu e   M a x i m u m   p o w e r   (  )   O p e n   c i rc u i t   v o l t a g e   (  )   S h o rt   c i rc u i t   c u rre n t   ( )   P V   o u t p u t   v o l t a g e   a t        P V   o u t p u t   c u rr e n t   a t        N u m b e r   o c e l l s   c o n n e c t e d   i n   s e ri e s   (  )   110     43 . 5   3 . 45     35     3 . 15     72   N e u r a l   N e t w o r k   p e r fo r m a n c e   Valu e   N u m b e r   o i n p u t s   ( , )     N u m b e r   o h i d d e n   n e u r o n s     T e s t i n g   e rr o (  )     02   15   0 . 001       T o   i l l us t r a t e   t h e   b e n e f i t s   f r o m   t h e   p r o po s e c o n t r o l   t e c hn i que ,   di f f e r e n t   a pp r o a c h e s   a r e   e xa m i n e unde r   s o l a i rra d i a n c e   v a ri a t i o n s .   B a s e d   o t h e   m a t h e m a t i c a l   m o de l   a n e n v i r o nm e nt a l   I rra d i a n c e   c ha n ge s ,   t h e   pow e r ,   v o l t a ge   a n d   c u rr e n t   a t      a r e   a l s o   c a l c ul a t e d I p r o po s e d   h y b r i d      a pp r o a c h ,   t h e   c u rr e nt   r e f e r e n c e      i s   o b t a i n e d   by   A r t i f i c i a l   N e u r a l   N e t w o r k.   B o o s t   c on v e r t e i s   c o nt r o l l e d   by      w i t p a r a m e t e r s   f i xe a s :   = 1000    ,   =   15      a n d   = 30   .   N o t e   t ha t   t h e   o n e - s t e p   o f      i s   a do pt e i t h e   f o l l ow i n s i m ul a t i o n s .   A s   m e n t i o n e d   e a r l i e r,   i t   i s   n e c e s s a r y   t o   o b t a i n   s o m e   da t a   a s   i n p ut   a n o ut pu t   v a r i a b l e   t o   t ra i t h e   N e ur a l   N e t w o r k.     In  o u w o r k,   t h e   i n pu t s   t o   t h e   A N N   a r e   T e m pe r a t u r e   ( ) ,   a n d   I rra di a n c e   ( )   a n d   t h e   o ut pu t   i s   t h e   c urr e n t   a t   t h e    ,   .   T h e   v a ri a t i o n s   o f   I rra di a n c e   a nd   T e m pe ra t u r e   a r e   v e r y   n o nl i n e a i p r o duc i n g   t h e   o ut put   po w e r ,   w e   de c i de t o   us e   L e ve n b e r g - Ma r qu a r d t   a l go ri t hm   t o   t ra i n   t h e   N e ura l   N e t w o r k.   T h e   s e t   o f   da t a   e m pl oy e t o   t ra i A N N s   h a s   b e e n   s e l e c t e t o   c ov e r   t h e   e n t i r e   r e gi o w h e r e   t h e      s y s t e m   a r e   o r di na r y   t o pe r a t e .   F o a   gi v e I rra d i a t i o a n d   c e l l   T e m pe ra t u r e ,   a      pow e r   a nd   v o l t a ge   c o rr e s po n di ng   v a l ue s   a r e   ob t a i n e f r o m   t h e   m a t h e m a t i c a l   m o de l .   F r o m   e a c v a l ue   o f   vo l t a ge   a n d   po w e r ,   t h e   c u rr e n t   v a l ue   i s   i de nt i f i e d.   A   t o t a l   601   c o upl e s   o f   da t a   w e r e   us e i t h e   t ra i ni n g   p r o c e dur e   of   t h e ;   80%   o f   t h e   d a t a   w a s   d e v o t e fo r   t r a i ni n g   a n d   10%   f o r   t e s t i ng  a n d   10%   f o r   v a l i da t i o n.   B a c k - p r o pa ga t i o n   t r a i n i ng  a l go r i t h m   w a s   us e d   f o r   t h e   t r a i ni n g   t h e   N e t w o r w i t h   L e v e n b e r g - M a r qu a r dt   a l go r i t hm .   T h e   r e s ul t s   f o r   t e n   ( 10 )   t e s t i ng  p a t t e rn s   a r e   pr e s e nt e i T a b l e   2       T a b l e   2 .   Su m m a r y   of   s i m ul a t i o n   r e s ul t s   I r r a d i a t i o n   G , W / m 2   P M P P   V M P P   I M P P   F r o m   m o d e l   I M P P   F r o m   NN   Er r o r   1000   440   7 0 . 6 4   6 . 2 2 8   6 . 2 2 5   0 . 0 0 3   900   3 9 3 . 6   7 0 . 6 4   5 . 5 7 1   5 . 5 6 6   0 . 0 0 5   710   3 0 4 . 9   7 0 . 6 4   2 . 9 1 9   4 . 3 1 6   0 . 0 0 0   500   2 0 . 6 . 2   7 0 . 6 4   3 . 5 8 9   2 . 9 3 3   0 . 0 1 4   600   2 5 3 . 3   7 0 . 6 4   1 . 7 2 3   3 . 5 9 1   0 . 0 0 5   400   1 6 0 . 7   6 8 . 6 4   2 . 3 4 1   2 . 2 7 5   0 . 0 6 6   200   6 9 . 6 5   6 4 . 6 6   1 . 0 7 6   1 . 0 6 3   0 . 0 1 2       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       Ne w   i m pr ov e d   hy br i d   MP P T   bas e d   on   ne ur al   ne t w or k - m ode l   ( Nor Kac i m i )   1237   F o r   s t udy i n t h e   M P P T   t e c hni que   pe r f o r m a n c e ,   t h e      a rr a y   i s   e xpo s e t o   i l l um i na t i o n   v a r y i n i rr a d i a n c e   a s   s h o w   i F i g u r e   6   a nd  t h e   t e m pe r a t u r e   w a s   s e t   t o   25 .   A s   i t   c a b e   s e e n   ,   i t   i n c l ude s   s e v e r a l   i n c r e a s i ng  a n d   de c r e a s i ng  s t e ps   w hi c h   m a ke s   i t   po s s i b l e   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   s y s t e m   i n   d i f f e r e n t   c o n di t i o n s .           F i gu r e   6 .   S o l a i rra d i a t i o w a v e fo r m       T h e      a l go r i t hm   c o n t r o l l e w i t h   t h e   s a m p l i n g   t i m e   i s   t a ke 45µ   a n d   t h e   o ut put   o f   N e ur a l   N e t w o r i s   c u rr e nt   ( ) .   R e ga r d i n t h e   K a l m a f i l t e r   (  ) ,   t h e   c o v a r i a n c e   m a t r i c e s   a r e   c h o s e n   a s   = ( 0 . 1 , 0 . 1 )   a n =   ( 1 , 1 ) .   T h e   dy n a m i c   r e s po n s e s   f o r   c u rr e n t   o f   t h e      a rra y   a r e   i l l us t r a t e i n   F i g u r e   7 .   A t   t h e   b e gi nn i n g ,   t h e   i rr a di a n c e   l e v e l   i s   s e t      700   / 2 (F i g   6).   T h e   p r o po s e M P P T   (    )   a l go r i t hm   r e a c h e s   t h e   M P P   a t   = 21 . 7    w h e r e a s   w h e us i n g   o t h e r s   a l go r i t h m s   t a ke s   m o r e   t i m e ;   i t   t a ke s   33 . 7    f o r   c o n v e n t i o n a l   &   a l go r i t hm ,   24 . 9    f o r       a l go ri t hm   a nd   22 . 71    f o r   N N - M P C   a l g o r i t hm .   H ow e v e r   t h e   P V   po w e r   i s   o s c i l l a t i ng  a r o u n d   t h e   M P P   (29 5. 5 300 . 5W ,   295 - 301W ;   299 . 9 - 3 00. 35W ,   299 . 9 - 30 0. 3W )   for   Co n v e n t i o n a l   & ,         a n d   t h e   p r o po s e M P P T .   T h e   p r o po s e m e t ho c a n   r e a c t h e   n e w   MPP   f a s t e r   i n   c a s e   o f   s udde n   c ha n ge   i s o l a r   i rr a di a n c e ;   t h e   o ut put   po w e r s   o s c i l l a t i o n s   a r e   a l m o s t   n e g l e c t e d.     F i g u r e   7   s h o w s   t h e   w a v e fo r m s   of  r e f e r e n c e   c u rr e n t   ge ne r a t e by   t h e   p r o po s e h y b r i d    ,           a n d   a l s o   &   a l go r i t hm s .   I o r de t o   e v a l ua t e   t h e   dy n a m i c   pe r f o r m a n c e   o f   t h e     a b ov e - m e n t i o n e d   a l go r i t h m s ,   t h e   w a v e fo r m s   of  r e f e r e n c e   c urr e nt   a r e   m a g ni f i e a r o und  = 0 . 5 = 1 . 1   (de c r e a s i n g   r a m p)   a nd  = 1 . 7   (i n c r e a s i ng  ra m p)  a n d   s h o w n   i t h e   s a m e   f i gu r e .           F i gu r e   7 .      Cu rr e n t   c u r v e s   fo r   d i f fe r e nt   M P P T   a l go ri t hm s   d u r i n g   d i f fe r e nt   f l uc t ua t i o n   i n   s o l a ra di a t i o n       A s   o bv i o us l y   s e e n   f r o m   F i g u r e   7 ,   Co n v e n t i o na l   P & O   a n d       s h o w   a   l o t   o f   o s c i l l a t i o c o m pa r e t o   t h e   t h e   p r o po s e h y b r i m e t h o d.   W h e r e a s   N N   b a s e M P C   (   )   ha s   a pp r o xi m a t e l y   t h e   s a m e   pe r f o r m a n c e   a s   t h e   p r o po s e M P P T T h e   t r a k i n s pe e d   a n o s c i l l a t i o n s   m a g ni t ude   of   t h e   p r o po s e d   h y b r i d    ,       a n d   &   a l go ri t hm s   a r e   c o m pa r e i T a b l e   3   w h e r e   w e   c a c o n s t a t e   t h e   s upe ri o ri t y   of   t h e   p r o po s e M P P T   c o m pa ra t i v e l y   t o   t h e   a l go r i t h m s   m e n t i o n e a b ov e .     A s   i t   c a b e   s e e n   i T a b l e   3 ,   t h e i o s c i l l a t i o n   i s   hi g c o m pa r i n g   w i t t h e   p r o po s e M P P T   a l go r i t hm i n   w hi c w e   c a o b s e r v e   a   h uge   i m p r o v e m e n t   o b t a i n e w i t t h e   h y b r i d   M P P T   m e t h o p r o po s e d.       0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050  Ti m e (s) So lar  Ir ra dia tio n ( W/m 2 ) I n c r e a s i n g   R a m p   C h a n g e             o f   I r r a d i a t i o n   l e v e l D e c r e a s i n g   R a m p   C h a n g e   o f   I r r a d i a t i o n   l e v e l I n c r e a s i n g   R a m p   C h a n g e   o f   I r r a d i a t i o n   l e v e l 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 0 1 2 3 4 5 6 7   T i m e ( s ) P V   R e f e r e n c e   c u r r e n t ( A )     P & O N N - P I N N - M P C P r o p o s e d   M P P T 0 . 4 8 0 . 4 9 0 . 5 0 . 5 1 0 . 5 2 5 . 2 5 . 4 5 . 6 5 . 8 6     1 . 0 9 9 1 . 0 9 9 5 1 . 1 1 . 1 0 0 5 5 5 . 2 5 . 4 5 . 6 5 . 8     1 . 6 9 5 1 . 7 1 . 7 0 5 4 . 6 4 . 8 5     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 .   20 ,   N o .   3 D e c e m be r   2 020   :     12 30   -   12 41   1238   T a b l e   3 .   R e s ul t s   c o m pa ri s o n   b e t w e e n   t h e   p r o po s e m e t h o a n d   o t h e a l go ri t hm s   M P P T   A l g o ri t h m s   Irra d i a n c e   7 0 0   W m 2   Irra d i a n c e   9 0 0   W m 2   Irra d i a n c e   1 0 0 0   W m 2   Irra d i a n c e   6 0 0   W m 2   Irra d i a n c e   1 0 0 0   W m 2   T ra k i n g   S p e e d   t i m e   (m s )   P o w e O s c i l l a t i on   ( w )   T ra k i n g   S p e e d   t i m e   (m s )   P o w e O s c i l l a t i on   ( w )   T ra k i n g   S p e e d   t i m e   (m s )   P o w e O s c i l l a t i on   ( w )   T ra k i n g   S p e e d   t i m e   (m s )   P o w e O s c i l l a t i on   ( w )   T ra k i n g   S p e e d   t i m e   (m s )   P o w e O s c i l l a t i o n   ( w )   P & O   22   18   4 . 5   1 8 . 3 2   4   1 2 . 5   2   5 . 5   5   1 2 . 5   NN - PI   28   3   3   2 . 8 0   3   2 . 1   1   1 . 3   3   1 . 8   NN - M P C   21   0 . 4 0   3   0 . 4 5   2   0 . 5 6   1   0 . 5 6   3   0 . 5 9   P ro p o s e d   M P P T   19   0 . 3 5   3   0 . 3 6   2   0 . 4 5   1   0 . 4 0   2   0 . 5 6       F i gu r e   8   s h o w s   t h e   o ut put   po w e r   a n d   a s   i t   c a n   b e   s e e n   &     a nd      a l go r i t h m s   s h o w   m o r e   o s c i l l a t i o n   c o m pa r e t o   t h e   p r o po s e    m e t h o d.   It   c a n   b e   ob s e r v e t ha t   t h e   o ut put   po w e r   ob t a i n e i n   f o ur   s t e ps   o f   i rra di a t i o n,   de m o n s t ra t e s   c l e a r l y   t ha t   t h e   f o ur   m e t h o ds   & ,         a n d   t h e   p r o po s e h y b r i d   M P P T   gua ra nt e e   t h e   m a x i m um   po w e r .   T h e   o v e r s h o o t   o f   o ut put   po w e r   f o r   f o ur      m e t h o ds   i s   p r e s e n t e a l s o   i t h e   s a m e   f i gu r e ,   i n   w hi c i t   c a b e   obs e r v e a   gr e a t   i m p r o v e m e n t   o b t a i n e w i t    a n d   t h e   p r o po s e h y b r i M P P T   m e t h o ds .   T a b l e   4   s h o w s   M P P T   pe r f o m a n c e s   c o m pa r i s o n.   F i gu r e   s h o w s   a   c o m pa r a t i v e   s t udy   b e t w e e n   h y b r i p r o po s e M P P T   a nd   N e ura l   N e t w o r k - M o de l   u n de r   f o ur  i rr a d i a t i o c h a nge s .           F i gu r e   8 .   O u t put   po w e r   f o r   di f f e r e n t   M P P T   a l go r i t h m s   u n de di f f e r e n t   i rra d i a t i o c h a n ge s           F i gu r e   9 .   O u t put   v o l t a ge   f o r   H y b r i d   p r o po s e M P P T   a n d   N N - M P u n de r   f o ur  i rra di a t i o c ha n ge s       T a b l e   4   s h o w s   t h e   o ut p ut   po w e r   e ff i c i e n c y   a nd  a c c ura c y   o b t a i n e d   i f o ur   s t e ps   o f   i rra d i a t i o b y   t h e   pr o po s e M P P T ,         a n d   &   a l go r i t hm s .   T h e   e f f i c i e n c y   i s   c a l c ul a t e us i n t h e   m a x i m u m   t h e o r e t i c a l   po w e r   a n d   t h e   i n s t a n t a n e o us   e xt ra c t e po w e r   de f i n e a s :     ( % ) = ( ) × 100     (16)     w h e r e :     i s   t h e   P V   a rra y   o ut put   po w e r .       i s   i t s   t h e o r e t i c a l   m a xi m u m   po w e r   0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 0 100 200 300 400   T i m e ( s ) O u t p u t   P o w e r   ( W )     0 . 8 9 9 5 0 . 9 0 . 9 0 0 5 439 4 3 9 . 5 440 4 4 0 . 5     0 . 7 0 0 1 0 . 7 0 0 1 0 . 7 0 0 2 0 . 7 0 0 2 0 . 7 0 0 3 414 416 418 420     R e f e r e n c e   S i g n a l N N - M P C P r o p o s e d   M P P T   1 . 0 9 1 . 0 9 5 1 . 1 1 . 1 0 5 1 . 1 1 390 392 394 396 398     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       Ne w   i m pr ov e d   hy br i d   MP P T   bas e d   on   ne ur al   ne t w or k - m ode l   ( Nor Kac i m i )   1239   T a b l e   4 .   A c c ura c y   a n d   E f f i c i e n c y   of   t h e   d i f f e r e n t   M P P T   M P P T   A l g o ri t h m s   S t e p   i n c r e a s e   i n   i rra d i a n c e   7 0 0 →9 0 0   W m 2   S t e p   i n c r e a s e   i n   i rra d i a n c e   9 0 0 →1 0 0 0   W m 2   S t e p   i n c r e a s e   i n   i rra d i a n c e   1 0 0 0 →6 0 0   W m 2   S t e p   i n c r e a s e   i n   i rra d i a n c e   6 0 0 →1 0 0 0   W m 2   T ra k i n g   A c c u ra c y   P o w e E ffe c i e n c y   T ra k i n g   A c c u ra c y   P o w e r   E ffe c i e n c y   T ra k i n g   A c c u ra c y   P o w e r   E ffe c i e n c y   T ra k i n g   A c c u ra c y   P o w e r   E ffe c i e n c y   P & O   Ba d   9 8 . 7 7 %   M o d e ra t e   9 8 . 9 2 %   Ba d   9 8 . 8 1 %   M o d e ra t e   9 8 . 3 4 %   NN - PI   Ba d   9 9 . 3 9 %   Ba d   9 9 . 6 1 %   M o d e ra t e   9 9 . 8 8 %   M o d e ra t e   9 9 . 2 6 %   NN - M P C   G o o d   9 9 . 9 4 %   G o o d   9 9 . 8 9 %   G o o d   9 9 . 9 0 %   G o o d   9 9 . 4 9 %   P ro p o s e d   M P P T   G o o d   9 9 . 9 6 %   G o o d   9 9 . 9 0 %   G o o d   9 9 . 9 0 %   G o o d   9 9 . 5 1 %       F r o m   T a b l e   4,   i t   c a b e   ob s e r ve t h a t   t h e   o ut pu t   po w e r   o b t a i ne i n   f o ur   i rr a d i a t i o n   s t e ps ,   de m o n s t r a t e s   c l e a rl y   t ha t   t h e   f o ur   m e t h o ds Co n v e n t i o n a l   &       a n d   p r o po s e h y b r i d      gua r a nt e e   t h e   m a x i m u m   po w e r   po i n t   (  )   e f f i c i e n c y   i n   t h e   f o ur   i rra di a t i o n   s t e ps ,   h o w e ve r ,   p r o po s e M P P T   r e duc e   o s c i l l a t i o n   a r o und  t h e      c o m pa r e d   t o   Co n v e n t i o na l   & ,   N e ur a l   N e t w o r k   b a s e P I   a n d   N e u ra l   N e t w o r b a s e M P (s e e   t a b l e   3)       5.   C O N C LU S I O N     In  t h i s   pa pe r,   n e w   h y b r i M P P T   c o n t r o l l e c o m b i ni n g   N e ura l   N e t w o r k - M o de l   P r e d i c t i v e - K a l m a n   F i l t e r   (    )   t e c hn i q ue s   ha v e   b e e n   p r e s e n t e d .   T h e   n e u r a l   n e t w o r ks   i nput s   a r e   i rra di a n c e   l e v e l   a nd   t e m pe ra t u r e .   T h e   o pt i m a l   c urr e nt   o f   t h e   P V   i s   t h e   o ut pu t   o f   t he   M o r e o ve r ,   a   p r e di c t i v e   c o n t r o l l e r   (  )   i s   us e t o   i m p r o v e   boo s t   c o n v e r t e r   e f f i c i e n c y   a n d   K a l m a n   F i l t e i s   us e t o   e s t i m a t e   t h e   c o n v e rt e s t a t e   v e c t o r   fo r   m i ni m i z e s   t h e   c o s t   f un c t i o n   t h e n   p r e di c t   t h e   f ut u r e   v a l ue   t o   t r a c k   t h e   M a x i m u m   P o w e r   P o i nt   (  )   w i t f a s t   c ha n gi ng  w e a t h e p a r a m e t e r s .     S i m ul a t i o r e s ul t s   ha v e   b e e n   p r e s e nt e u n de s e v e r a l   a t m o s ph e r i c   c o n di t i o n s ,   i w hi c h   m a n y   i n de xe s   pe r f o m a n c e s   h a v e   b e e n   s t ud i e d.   A c c o r di n g   t o   t h e   o b t a i n e re s ul t s ,   w e   c a n   c o n c l ude   t ha t   t h e   p r o po s e h y b r i M P P T   m e t h o g i v e s   b e t t e r   pe r f o r m a n c e   o f   c o m pa r e d   t o   Co n v e n t i o n a l   P & O ,   N e u ra l   N e t w o r b a s e P I   c o n t r o l l e a nd  N e u ra l   N e t w o r b a s e M o de l   P r e di c t i v e   c o n t r o l   m e t h o ds   e s pe c i a l y   i t e rm   o f   l o w   r i pp l e   a n d   l o w   ov e r s h o o t .   T h e   s i m ul a t i o n   r e s ul t s   ha v e   r e v e a l e a l s o   t ha t   t h e   p r o po s e M P P T   a l go r i t hm   e x hi b i t s   b e t t e r   o ut put   p o w e r ,   m e d i um   o s c i l l a t i o a r o u n t h e      p o i nt   u nde t h e   s t e a dy   s t a t e   c o n di t i o n   a n d   n o   di v e r ge n c e   f r o m   t h e      du r i ng   v a r y i n g   w e a t h e c o n d i t i o n s   r e g a r d l e s s   o f   t h e   s pe e of   c h a nge .   It   ha s   b e e n   s h o w n   i r e s ul t s   t h a t   t h e   p r o po s e M P P T   m e t h o u nde di f f e r e n t   i rra di a n c e   c o n di t i o n s   c a n   t r a c t h e      i n   a   f a s t   w a y   a n d   m o r e   e f f i c i e n t   i n   c o m pa r e d   t o   o t h e r   m e t h o ds .   T h e   f ut u r e   w o r o f   t h i s   s t udy   w i l l   b e   t h e   i m p l e m e n t a t i o n   o f   t h e   pr o po s e m e t h o i a   r e a l   ha r dw a r e   de v i c e .       R EF ER EN C ES   [ 1]   B .   P a r i da a ,   I ni y a nb,   R .   G o i c ,   A   r e v i e w   o f   s o l a r   pho t o v o l t a i c   t e c hno l o g i e s , ”  R e ne w abl e   and  S us t ai nab l e   E ne r gy   R e v i e w s vol .   15 ,   pp .   1625 163 6 ,   20 11.   [ 2]   B .   B e nd i b ,   H .   B e l m i l i ,   F .   K r i m ,   A   s ur v e y   o f   t he   m o s t   u s e d   M P P T   m e t ho ds :   C o nv e nt i o na l   a nd   a dv a nc e d   a l g o r i t hm s   a ppl i e f o r   p ho t o vo l t a i c   s y s t e m s , ”  R e ne w abl e   and   Su s t ai n abl e   E ne r gy   R e v i e w s ,   vol .   45 ,   pp .   637 648 ,   201 5 .   [ 3]   U .   Y i l m a z ,   A l i   K i r c a y ,   S .   B o r e kc i ,   P V   s y s t e m   f uz z y   l o g i c   M P P T   m e t ho a nd  P I   c o nt r o l   a s   a   c ha r g e   c o nt r o l l e r ,   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 ,   vol .   81 ,   p 9 94 1 001 ,   2018 .   [ 4]   A.   A .   A l l a t a i f e h.   K   B a t a i ne h M .   Al - K he dhe r ,   M a x i m um   P o w e r   P o i nt   T r a c k i ng   U s i ng   F uz z y   L o g i c   c o nt r o l l e r   u nde r   pa r t i a l   c o ndi t i o ns ,   Sm ar t   G r i d   a nd  R e ne w abl e   E ne r gy v ol .   6 ,   pp .   1 - 13 ,   2015   [ 5]   N a g hm a s h,   H .   A r m g ha n,   I .   A hm a d,   A .   A r m g ha n,   S .   K h a n,   M .   A r s a l a n,   B a c ks t e pp i ng   ba s e d   no n - l i ne a r   c o nt r o l   f o r   m a xi m um   po w e r   po i nt   t r a c ki ng   i pho t o vo l t a i c   s y s t e m ,   So l a r   E ne r gy vol .   1 59 ,   pp 13 4 14 1 2 018 .   [ 6]   Y .   S o uf i ,   M .   B e c ho ua t ,   S .   K a hl a ,   F uz z y - P S O   c o nt r o l l e r   d e s i g f or   m a x i m um   po w e r   po i n t   t r a c ki ng   i pho t o v o l t a i c   S y s t e m ,   I n t e r nat i on al   J our n al   o f   H y dr o ge E ne r g y ,   vol .   42 ,   p p.   86 80 - 8688 ,   2017   [ 7]   C .   L a r be s ,   S . M .   A ı t . C he i kh ,   T .   O b e i di ,   A .   Z e r g ue r r a s ,   G e ne t i c   a l g o r i t hm s   o pt i m i z e d   f uz z y   l o g i c   c o nt r o l   f o r   t he   m a xi m um   po w e r   po i nt   t r a c ki ng   i pho t o vo l t a i c   s y s t e m , ”  R e ne w abl e   E ne r gy vol .   34 ,   pp .   2093 210 0 ,   2 009 .   [ 8]   M   F a r ha t ,   O .   B a r a m bo ne s ,   L .   S b i t a ,     A   ne w   m a x i m um   po w e r   po i nt   m e t ho ba s e d   o a   s l i di ng   m o de   a pp r o a c f o r   S o l a r   e ne r gy   ha r v e s t i ng , ”  A pp l i e d   E ne r gy ,   V o l .   185 ,   pp .   118 5 - 1198 ,   2017 .     [ 9]   M .   L a l   A z a d,   P .   K um a r   S a dh u,   P .   A r v i nd,   A .   G up t a ,   T .   B a ndy o pa dhy a y ,   S .   D a s ,   S .   S a m a nt a ,   A e f f i c i e n t   M P P T   A ppr o a c of   P V   s y s t e m s :   i nc r e m e n t a l   c o nduc t i o pa t hw a y ,   I nd one s i an   J ou r na l   o f   E l e c t r i c al   E ng i ne e r i ng   and   C om put e r   Sc i e nc e ,   v o l .   15 ,   pp .   1189 - 11 96,   2 019 .   [ 10]   S .   M un i s e kh a r ,   G .   V .   M a r u t he s w a r ,   P .   S u j a t ha ,   K . R .   V a di v e l u,   A   nov e l   a pp r o a c f o r   t h e   f a s t e s t   M P P T   t r a c ki ng   A l go r i t hm   f o r   a   P V   a r r a y   f e B L D C   m o t o r   dr i v e a i r   c o ndi t i o ni ng   s y s t e m ,   I nd one s i a J ou r na l   o f   E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i n and   C om pu t e r   Sc i e nc e ,   vol .   18 ,   p p.   62 2 - 628 ,   2 020 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.