I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   8 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 1 7 ,   p p .   402 ~ 416   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v8 i 1 . p p 4 0 2 - 416          402       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JP E DS   M o deling  and Co ntrol o M icro - g rid P o w ered by So la r and  Wind Ene rg ies       Sa m e Z e nn ed 1 E m na   Ari d hi 2 Abdel k a der  M a m i 3   1, 2, 3   De p a rtm e n o f   P h y sic s,  F a c u lt y   o f   S c ien c e s o f   T u n is,   F a rh a t   Ha c h e d   Un iv e rsity ,   T u n isia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct  2 9 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   J an   0 4 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   J an   1 4 ,   2 0 1 7       T h e   n u m b e o in sta ll a ti o n o f   M icro - G rid   o in telli g e n m icro   p o w e n e tw o rk w il in c re a se   to   q u a d r u p le  b y   2 0 2 0 . T h e   p u r p o se   is  t o   re d u c e   th e   c o st  a n d   th e   c o n su m p ti o n   o f   e lec tri c it y   in   tran sm issio n   a n d   d istri b u t io n   n e tw o rk s,  u sin g   h y b rid   s y ste m   p o w e re d   b y   so lar  a n d   w in d   so u rc e s,   a w e l l   as   in teg ra ti n g   sto ra g e   d e v i c e s.  Th is  p a p e re v ie w a n d   d isc u ss e th e   M icro - G rid   M o d e l.   It  d e sc rib e s   va rio u M icro - G rid   c o m p o n e n ts  a n d   d if fe re n c o n f ig u ra ti o n s.  It  a lso   p re se n t th e   m o d e o f   t w o   g e n e ra t io n   u n it s   (P h o t o v o lt a ic  a n d   W in d   T u rb i n e ) .   T h e n ,   a   c o m p a ra ti v e   stu d y   o d if f e re n t   b a tt e ry   t y p e u se d   f o larg e - s c a le   e lec tri c it y   sto ra g e   is  c a rried   o u t,   f o ll o w e d   b y   a   re v ie w   o f   c o n tro stra teg ies .   K ey w o r d :   B atter y   Mic r o - Gr id   MP PT   P h o to v o ltaic   W in d   tu r b in   Co p y rig h ©   201 7   In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Z e n n ed   Sa m e h   Dep ar t m en t o f   P h y s ics,  Fac u lt é  d es Scien ce s   d T u n is   Un i v e r s ité  d T u n is   E l M an ar ,   C a m p u s   U n i v er s itair Far h at  Hac h ed ,     E l M an ar ,   T u n is   2 0 9 2 ,   T u n is ie .   E m ail:  ze n n ed s a m e h @ y a h o o . f r     No m e ncla t ure     I p h         P h o to v o ltaic  cu r r en t ( A )   V w in d     W in d   s p ee d   ( m /s )   P p v           P o w er   o u tp u t o f   P ar r a y   ( P )   P w in d       W in d   p o w er   ( w )   I p v   Ou tp u t c u r r en t o f   t h P ce ll ( A )   T w i n d       A er o d y n a m ic  to r q u ( N m )   I s               Satu r atio n   cu r r en t     ( Va,   Vb ,   Vc)     T h r ee - p h ase  s ta to r   v o ltag   I cc        Sh o r t - cir cu it c u r r en t ( A )     ( I a,   I b ,   I c)           T h r ee - p h ase  s ta to r   cu r r en ts     I r                 So lar   ir r a d ian ce   ( W /m 2 )   Vd , Vq       I n s tan ta n eo u s   s tato r   v o ltag es i n   d q 0 - ax es   Vp v     Ou tp u t v o lta g o f   t h P ce ll ( V)   I d ,   I q         I n s tan tan eo u s   s ta to r   cu r r en ts   i n   d q 0 - ax e s   I w i n d           DC   cu r r en t le a v i n g   t h P W in v er ter   V DC        DC   b u s   v o lta g e       1.   I NT RO D UCT I O N   Mic r o - g r id   ( MG )   is   d ef i n ed   as  v o ltag d is tr ib u tio n   n et w o r k   w i th   d is tr ib u ted   r en e w a b le  en er g y   s o u r ce s   ( R E S),   s to r a g d ev ice s   an d   lo ad s .   Gen er all y ,   MG   co u ld   b o p er ated   in   eith er   g r id - co n n ec ted   o r   s tan d - alo n e   [1 ] - [ 3 ] .   I n   th liter atu r e,   s ev er al  co m b in a tio n   o f   R E h av b ee n   p r o p o s ed ,   s u ch   as,  W in d   T u r b in ( W T ) /DG  ( Diesel  Gen er ato r )   [ 4 ] ,   P h o to v o ltaic  ( P V) /FC   ( Fu el  C ell) ,   W T /P [ 1 ] , [ 5 ] - [9 ] ,   W T / P V/DG  [ 8] , [ 1 0 ] ,   W T / P V/FC /MT   ( Mic r o - T u r b in e)   [ 3 ] ,   P V/DG  [ 11 ] ,   P V/W T / FC   [ 1 ] .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       M o d elin g   a n d   C o n tr o l o f Micro - g r id   P o w ered   b S o la r   a n d   Win d   E n erg ies ( S a meh   Za n n e d )   403       F ig u r 1 .   E x a m p le  o f   Mic r o g r id   in j ec ted   in to   th AC   b u s       Mo s o f   MG   in s talla tio n s   ar eb ased   o n   p o w er   elec tr o n ic  co m p o n e n ts   to   p r o v id th r eq u ir ed   f le x ib ilit y ,   to   en s u r a   co n tr o lled   o p er atio n   as  s i n g le  a g g r eg ated   s y s te m ,   an d   to   m ee t   th lo ca n ee d s   o f   cu s to m er s .   T h elec tr ica p o w er   s y s te m   s u p p o r ts   t h co n ti n u o u s   o p er atio n   o f   v ar io u s   co m p o n en ts   an d   p o w er   s y s te m s .   A p r esen t,  t h er is   n ee d   to   b u ild   an   ex ten s i v lib r ar y   o f   MG   co m p o n en ts   in   t h s ta n d ar d   s i m u lat io n   e n v ir o n m en t.  He n c e,   it  i n v o lv es   t h d e v elo p m e n t   o f   ad eq u a te  m o d el s   f o r   s i m u l atio n   o f   d is tr ib u ted   g en er ato r s   a n d   s h o r t - ter m   s to r ag e,   as  w ell  as t h co n f i g u r ati o n   o f   p o w er   elec tr o n ic  i n ter f a ce s .   A cc o r d in g   to   t h R e n e w ab les   Glo b al  Stat u s   R ep o r t   ( GS R )   r elea s ed   in   2 0 1 5   [ 1 2 ] ,   th m o s r ap id   g r o w t h ,   an d   t h lar g es in cr ea s in   ca p ac it y   o cc u r r ed   in   th p o w er   s ec to r ,   led   b y   win d ,   s o lar   P V,   an d   h y d r o p o w er .   I n   2 0 1 4 ,   s o lar   PV  m ar k ed   an o t h er   g r o w t h y ea r r ec o r d ,   w ith   a n   esti m ated   4 0   GW   in s talled   f o r   a   to tal  g lo b al  ca p ac it y   o f   ab o u 1 7 7   GW   [1 3 ] .   T h g lo b al  w i n d   p o w er   m ar k et  ad d ed   r ec o r d   o f   5 1   GW   in   o r d er   to   o b tain   g lo b al  p o w er   ca p a cit y   o f   3 7 0   GW   [ 1 3 ] .   P h o to v o ltaic  an d   w in d   ar th e   m o s i n v ested   i n   t h r ec e n t   tech n o lo g ies.  I n   ter m s   o f   d o lla r s   co m m itted ,   th s o lar   an d   w i n d   p o w er   ac co u n f o r   m o r t h an   5 5 an d   3 6 . 8 %   o f   n e w   i n v e s t m en t   in   r en e w ab le  p o w er   an d   f u els,  r e s p ec tiv el y .   B o th   s u s tai n ed   s i g n i f ica n i n cr ea s o v er   2 0 1 3 th s o lar   an d   w i n d   p o w er   in v est m e n t   i n cr ea s ed   o f   2 5 ( 1 4 9 . 5   b illi o n ) ,   an d   1 1 ( 9 9 . 5   b illi o n ) ,   r esp ec ti v el y .   C o n s eq u en tl y ,   m o r t h an   q u ar ter   o f   n e w   in v est m e n i n   r en e w ab le  en er g y   w e n to   s m all - s ca le   p r o j ec ts   ( p ar ticu lar l y   s o lar   P V)   d u r in g   2 0 1 4   [ 1 3 ].       T ab le 1 .   I m p o r tan t in d icato r s   f o r   r en e w ab le  en er g y   P o w e r   u n i t   2 0 1 2   2 0 1 3   2 0 1 4   S o l a r   P V   c a p a c i t y   GW   1 0 0   1 3 9   1 7 7   W i n d   p o w e r   c a p a c i t y   GW   2 8 3   3 1 9   3 7 0   H y d r o p o w e r   c a p a c i t y   GW   9 6 0   1 0 1 5   1 0 5 5       T h m icr o   s o u r ce s   ar co n s ti t u ted   b y   p h o to v o ltaic  g en er at o r ,   w i n d   t u r b in e,   a   D C   v o lta g s o u r ce ,   an d   ab atter y   u s ed   as  a n   e n er g y   s to r ag e   u n it.  T h e y   ar also   eq u ip p ed   w it h   Ma x i m u m   P o w er   P o in T r ac k er   ( MP PT)   ab le   to   m ee th r ea an d   r ea ctiv p o w er   co n tr o w i th i n   p r e - s p ec if ied   li m it s .   T h u s ,   th p r esen p ap er   f o cu s ed   o n   p r esen ti n g   th m o d els  u s ed   f o r   s i m u lat io n   o f   M icr o g r id   co m p o n e n t s .   I is   o r g an ized   as  f o llo w s :   Sectio n   2   p r esen t s   m o d els  u s e d   in   th e   lib r ar y   f o r   d if f er e n c o m p o n en t s ,   s u c h   a s   P ar r a y s ,   an d   w i n d   t u r b in e s   th at  in teg r ate  th Mic r o g r id .   Sectio n   3 ,   th d if f er e n t y p es  o f   b atter ies  u s ed   f o r   lar g s ca le  en er g y   s to r ag e   ar d is cu s s ed .   Fin al l y ,   s ec tio n   4   f o cu s e s   o n   r e v ie w   o f   Mic r o g r id   co n tr o tech n iq u es,  ta k i n g   in to   ac co u n t h e   v o ltag a n d   cu r r en t i n v er ter   m o d els.       2.   M O DE L I N G   O F   RE NE WA B L E   E N E R G SO U RCE S F O M I CRO G RI D   H y b r id   P an d   W s y s te m   b ec o m e s   v er y   attr ac ti v s o l u tio n ,   e s p ec iall y   f o r   s tan d - alo n e   ap p licatio n s .   A cc o r d in g   to   s e v er al  tech n o - ec o n o m ic  s t u d ies,  th co m b i n atio n   o f   t h P an d   W s o u r ce s   allo w s   b etter   p er f o r m a n ce   o f   th HR P   s y s te m .     2 . 1 .   P ho t o v o lt a ic  G ener a t io n   P m o d u le s   ar s e m ico n d u ct o r   co m p o n en t s   th at  u s p h o to - elec tr ic  p r o p er ties   to   g en er ate  elec tr ical  p o w er .   T h b eh av io r   o f   P ce lls   ca n   b m o d eled   w it h   an   eq u iv a len t c ir c u it  s h o w n   in   F ig u r 2.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 1 7     4 0 2     416   404       Fig u r 2 .   E q u iv ale n t Ci r c u it o f   P C ell       T h p an el  co n s is t s   o f   p h o to v o ltaic  ce lls   ch ar ac ter ized   b y   a   p h o to v o ltaic  c u r r en t I ph , d io d e,   s er ial   r esis ta n ce   R s   an d   s h u n t r esis t an ce   R sh .   Hen ce ,   t h ce ll o u tp u t c u r r en I pvc  is   ex p r es s ed   b y :     e x p 1 p v c s p v c t V R I p v c s p v c V p v c p h s sh V R I I I I R                             ( 1 )     Vt  is   th te m p er atu r d ep en d e n t th er m al  v o ltag e,   a n d   g i v en   b y :     =                                                                                              ( 2 )     w it h ,   V t   is   t h t h er m o d y n a m ic   p o ten tial  w h er is   te m p er atu r d ep en d en v ar iab le, A   is   th i d ea lit y   f ac to r ,   K   is   th B o ltz m a n n   co n s ta n ( 1 . 3 8 0 6 . 1 0 - 23 J / K ) ,T   is   th o p er at in g   te m p er at u r e,   an d   q   is   t h elec tr o n   c h ar g e   ( 1 . 6 0 2 2 . 1 0 - 19 C ).   T h p h o to v o ltaic  cu r r en t i s   d ef i n ed   in   ( 3 ) .     0 25 1000 pv r ph ph c c I I I I T T                                                       ( 3 )     w h er e, I ph0   is   co n s ta n b y   t h s h o r t - cir c u it  v a lu I cc of   t h p an els,   is   p r o v id ed   in   th m a n u f ac t u r er   d ata,   an d   T c   is   t h in ter n al  te m p er at u r o f   th ce ll,  w h ic h   is   co m p u ted   u s in g   ( 4 ) .     20 800 r c atm I T T N OCT                                                           ( 4 )     w it h , T at m   is   t h at m o s p h er ic  te m p er at u r e,   I r   is   th s o lar   ir r ad ian ce ,   NOCT   is   m a n u f ac tu r er   d ata  d esig n ati n g   th in ter n al  o p er atin g   te m p er atu r o f   th ce ll  f o r   T atm 2 0 C ,   an d   I r 8 0 0 W /m 2 .   T h eq u atio n   b et w ee n   t h e   g en er ato r   cu r r en I pv   a n d   th o u tp u v o ltag V pv is   d ef i n ed   in   ( 5 ) .     1 e x p 1 p v s p v t s p V R I V N N p p v s p v p v p p h s s s h s h N V R I I N I I N R R                  ( 5 )     T o   p r o v id th m a x i m u m   p o wer ,   p er m an e n t   ad ap tatio n   o f   th lo ad   w i th   t h p h o to v o ltaic   g e n er ato r   is   n ec ess ar y .   T h is   ad ap tatio n   ca n   b ac h iev ed   b y   t h i n s er ti o n   o f   a   D C - DC   co n v er ter   ( c h o p p er )   co n tr o lled   b y   tr ac k in g   m ec h a n is m   " Ma x i m u m   P o w er   P o in t T r ac k in g "   ( MP PT)   p r esen ted   in   Fig u r e   4.   T h p o w er   o u tp u o f   P ar r a y   is   b ased   o n   t h s o lar   ir r ad ian ce   a n d   th a m b ie n te m p er atu r e.   T h e   p o w er   o u tp u t i n   th is   m o d el  i s   ca lcu lated   u s i n g   ( 6 ) .     p v p v g p v g r P A I                                                                   ( 6 )     w h er e, η pvg   i s   t h P g en er ati o n   ef f icie n c y ,   A pvg i s   t h P g en er ato r   ar ea   ( m 2 ) ,   an d   I r   is   t h s o lar   ir r ad iatio n   en titl ed   m o d u le  p lan ( W / m 2 ) .   η pvg   is   f u r t h er   d ef in ed   as :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       M o d elin g   a n d   C o n tr o l o f Micro - g r id   P o w ered   b S o la r   a n d   Win d   E n erg ies ( S a meh   Za n n e d )   405   1 p v g r p c c c r e f TT                                      ( 7 )     w h er e,   η pc   is   th p o w er   co n d itio n in g   e f f icien c y .   I is   eq u al  to   o n w h e n   t h MP PT   is   u s ed ,   β   is   te m p er atu r e   co ef f icie n ( ( 0 . 0 0 4 - 0 . 0 0 6 )   p e r   o C ) ,   η r   is   th r ef er en ce   m o d u le  ef f ic ien c y ,   an d   T cref   is   th r ef er en ce   ce l l   te m p er atu r ( o C ) .   Ma n y   D C - DC   co n v er ter s   ar d esig n ed   to   co n n ec a   p h o to v o ltaic  p an el,   w h ic h   in j ec ts   t h e   P en er g y   in to   th elec tr ical  g r id .   I is   p r esen ted   in   Fi g u r 3 .   Sev er al  o f   r esear ch   w o r k s   u s ed   D C - DC   co n v er ter s   to   elev ate  th v o ltag to   th DC   b u s   v o lta g lev el  o f   t h s y s te m .   Fo r   in s ta n ce ,   Hasan   et  al  [ 1 4 ]   p r o p o s ed   a   C ù k   co n v er ter   in   o r d er   to   ex tr ac t a t   th s o lar   p o w er   o u t o f   t h P ar r ay s w it h   h ig h   s tab il it y   [ 15 ] .   Fo r   th p u r p o s o f   ass es s i n g   t h d u t y   c y cles  o f   C ù k ,   an   MP P T   co n t r o ller   is   u s ed .   T h is   co n v er ter   is   th m o s s u itab le  DC   ch o p p er   f o r   ev alu at in g   r ip p le  f r ee   cu r r en in   t h P s id e.   T h en er g y   tr a n s f er   f r o m   t h s o u r ce   to   th lo ad   is   co n tin u o u s   r eg ar d les s   o f   t h e   MO SF E T   s w itch s tate.   B y   co m p ar i n g   w it h   SEP I C   ( Sin g le  E n d ed   P r i m ar y   I n d u cto r   C o n v er ter )   b ased   o n   an   MP PT   s y s te m ,   th d y n a m ic  p er f o r m an ce   w it h   C ù k   co n v er ter   is   also   s atis f ac to r y   [ 1 6 ] .   I n   ad d itio n ,   th r esu lts   al s o   s h o w   t h at  th C ù k   co n v er ter   b ased   o n   th MP PT   co n tr o ller   is   m o r e f f icie n t h an   th e x i s ti n g   MP PT   co n tr o l ler   s y s te m   r ec en tl y   p r o p o s ed   [ 1 7 ] .   B a p tis ta  et  al  [ 1 8 ]   p r esen ted   n e w   D C - DC   co n v er ter   i n   o r d er   to   co n n ec p h o to v o ltai p an el.     No w ad a y s ,   m o d er n   s o ciet y   ap p lies   f o r   f u ll y   in te g r ated   s o l u tio n s   i n   o r d er   to   d ec r ea s co s ts   an d   i m p r o v t h en er g y   e f f icie n c y .   Fu r t h er m o r e,   th e   in cr ea s i n g l y   w o r ld w id u s e   o f   r esid en tial  ap p lian ce s   i m p o s es  r esear ch er s   to   f i n d   tech n o lo g y   s o l u tio n s   to   g u ar a n tee  n ea r   1 0 0 % r eliab le  p o w er   g r id   s y s te m .     DC - DC   co n v er ter s ,   as   p o w er   m an a g e m e n t d ev ices,  m u s t   co m p l y   w it h   t h ese   r ec en t   tech n o lo g ical  a n d   in d u s tr ial  tr e n d s .   A   h y b r id   B o o s t/C ù k   co n v er ter   i s   p r o p o s ed .   I m a k es  p o s s ib le  to   g et  h i g h   v o ltag e   g ai n s   w it h   j u s o n co n tr o lled   p o w er   s e m ico n d u cto r .   T h b asic  d e s ig n   eq u atio n s   o f   t h B o o s t/C ù k   co n v er ter   ar d eter m in ed   b y   s u p p o s in g   t h at  th u s ed   co m p o n e n t s   ar id ea l .   Seco n d l y ,   lo s s es  ar in tr o d u ce d   an d   q u an t if ied   to   o b tain   t h co n v er ter   e f f ic i en c y   lead in g   to   t h co n v er ter   d esig n   f o r   s p ec i f ied   e f f icie n c y .   I n   t h i s   ca s e,   a   B o o s t/C ù k   co n v er ter   w a s   s tu d ied .   An   e f f icie n c y   o f   9 6 . 0 1 a n d   an   o u tp u v o lta g o f   4 5 0 . 3   ( 0 . 0 7 o f   er r o r ) a r r ea ch ed .   I n   o r d er   to   m ain tain   th co n v er ter   o p er atio n   p r o p er ly ,   t w o   c o n tr o s y s te m s   ar d ev elo p ed . T h o p er atio n   is   en s u r ed   b y   MP P T   alg o r ith m ,   an d   th en   b y   D C   v o lta g c o n tr o s y s te m .   B o th   ap p r o ac h es  ar i m p le m e n ted   an d   te s ted .   I n d ee d ,   th e y   w er m i x ed   i n   a n   i n te g r ate d   s y s te m   t h at  w a s   s u cc e s s f u ll y   te s ted . T h o u tp u t   v o ltag an d   t h P p o w er   d eliv er ed   to   th co n v er ter   ar m ain tai n ed   to   4 5 0 V   an d   6 5 0 W ,   r esp ec tiv el y .   S h en g - Yu   T s en g   et  al  [ 19 ]   d ev elo p ed   p o w er   s y s te m   u s in g   h i g h   s tep - u p   co n v er ter   f o r   DC   lo ad   ap p licatio n s .   T h h ig h   s tep - u p   co n v er ter   ad o p ts   b o o s t c o n v er ter   [ 2 0 ] .     T w o   in ter lea v ed   ac tiv cla m p   b o o s co n v er ter s   w it h   co u p led   in d u cto r   ar a d o p ted   to   f o r m   P p o w er   s y s te m   f o r   DC   lo ad   ap p licatio n s .   T h ey   ar p o w e r ed   b y   P ar r ay s   an d   b atter ies  an d   h a v b ee n   p r o p o s ed   to   im p le m e n MP PT  an d   p o w er   m a n ag e m e n t.  Fu r t h er m o r e,   m icr o c h ip   ass o ciat ed   w ith   P W I C   is   u s ed   to   i m p le m e n m ax i m u m   p o w er   p o in tr ac k i n g   o p er atio n ,   v o ltag r eg u latio n   an d   p o w er   m a n ag e m e n t.   C h o u d h ar y   et  al   [2 1 ]   p r o p o s ed   s tan d alo n P s y s te m   co n n ec ted   w it h   b u ck   co n v er t er   an d   I n cr e m en ta l   C o n d u cta n ce   al g o r it h m   to   ex t r ac th m a x i m u m   p o w er   at  d if f er en e n v ir o n m e n tal  co n d it i o n s .   T h e y   u s ed   t h e   h ig h   f r eq u e n c y   D C - D C   B u ck   co n v er ter   i n   o r d er   to   in ter f ac th P p an el   w it h   t h lo ad .   T h DC - DC   b u c k   co n v er ter   co n v er ts   h i g h er   D C   i n p u v o lta g to   lo w er   DC   o u tp u v o lta g e.   I co n s is t s   o f   co n tr o lled   s w itc h ,   an   u n co n tr o lled   s w itc h   d io d e,   an   in d u cto r ,   ca p ac itan ce ,   an d   lo ad   r esis tan ce .   T h co m p lete  m o d el  is   d iv id ed   i n to   t h r ee   p ar ts t h P m o d el,   th e   I C   MP P T   m et h o d   an d   th D C - D C   B u c k   co n v e r ter .   T h d u t y   r atio   f o r   th co n v er ter   i s   d eter m in ed   b y   th e   MP PT   alg o r ith m   b ased   o n   th e   s o lar   ir r ad iatio n   a n d   p r ev aili n g   a m b ien t   co n d itio n .   T h DC - D C   b u c k   co n v er ter   is   d esi g n ed   to   o p er ate  at  2 5   k Hz.   Hen ce ,   t h r es u lts   o b tain ed   at  d if f er e n e n v ir o n m e n tal  co n d itio n s   s h o w   g o o d   ag r ee m en w it h   t h ex p er i m en tal  o n e s .   T h s tead y   s tat e   w a s   r ea ch ed   f a s tl y   u s in g   t h MP PT   alg o r ith m .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 1 7     4 0 2     416   406       Fig u r 3 .   DC - D C   C o n v er ter s ( a)   B u ck   C o n v er ter ,   ( b )   B o o s t   C o n v er ter ,   ( c)   C ù k   C o n v er ter ,     ( d )   B o o s t - C ù k   C o n v er ter             Fig u r 4 .   P h o to v o ltaic  Mo d el       2 . 2 .   Wind   P o w er   G ener a t io n   W in d   tu r b i n es a r u s ed   to   co n v er t t h w i n d   p o w er   in to   an   e l ec tr ical  p o w er   t h at  i s   p lo tted   i n   Fi g u r 6 .   I ca n   b class i f ied   ac co r d in g   to   p h y s ical  f ea t u r es  s u c h   as   d i m en s io n s ,   ax es,  n u m b er   o f   b lad es,  g e n er ated   p o w er ,   as  w ell  as  t h eir   o r ien t atio n   an d   th eir   ax i s   o f   r o tatio n ,   in to   h o r izo n tal  an d   v er tica l   ax is   w in d   t u r b in es,  w h ic h   ca n   b in s talled   o n   t h lan d   o r   s ea   [ 2 2 ] .   T h w i n d   en er g y   co n v er s io n   is   d iv id ed   in t o   f ix ed   an d   v ar iab le   s p ee d s .   I n   ca s w h er t h s p ee d   is   f i x ed ,   t h g e n er ato r   is   d ir e ctl y   co u p led   to   t h n et w o r k .   I t s   s p ee d   is   i m p o s ed   b y   t h g r id   f r eq u en c y   a n d   th n u m b er   o f   p air s   o f   th g e n er ato r   p o les.  W h av d is ti n g u i s h ed   t w o   w i n d   tu r b in es  w i th   tec h n o lo g y   f i x ed   s p ee d w i n d   tu r b in e s   w it h   ae r o d y n a m ic  s tall  a n d   w i n d   tu r b in e s   w it h   d ir ec tio n al  p r o p eller s .   So m eti m es,  t h m ec h an ica s p ee d   is   s lig h tl y   h ig h   th a n   to   th s y n c h r o n i s m   s p ee d .   H en ce ,   it  i s   n ec e s s ar y   to   ad d   m u ltip lier   to   ad j u s t h g e n e r ato r   o f   th w i n d   tu r b i n r o to r .   C o n s eq u en t l y ,   t h e   m ec h a n ical  v ar iab le  s p ee d   s h o u ld   d ep en d   o n   th w i n d   s p ee d   to   ex tr ac th m a x i m u m   p o w er   g e n er ated .   T w o   s tr u ct u r es  o f   w i n d   tu r b in es  w it h   v ar iab le   s p ee d   ar d e v elo p ed T h f ir s is   b ased   o n   th as y n c h r o n o u s   m ac h in e   ca g e,   al lo w in g   t h s t ato r   to   o p er ate  at  v ar iab le  s p e ed   b y   s tatic   co n v er ter s .   t h s e co n d   is   b ased   o n   a   d o u b le - f ed   as y n c h r o n o u s   m ac h in a n d   w o u n d   r o to r .   T h v ar iab le  s p ee d   is   ac h iev ed   u s i n g   p o w er   co n v er ter s ,   lo ca ted   o n   th r o to r   cir cu it.   On   t h o th er   h a n d ,   th w in d   tu r b in is   c h ar ac ter ized   b y   p o l y n o m ial  f u n ct io n   C p ,   w h ic h   i s   d eter m in ed   u s i n g   d if f er en m eth o d s ,   s u ch   a s   b lad ele m en m et h o d   [ 2 3 ] ,   lo o k - u p   tab le  [ 2 4 an d   an al y tical   ap p r o x im a ti o n   [ 2 5 ] ,   λ   is   d ef in ed   in   ( 8 ) .     m w ind R V                                                                                            ( 8 )     W h er e,   V w i nd   is   t h w i n d   s p ee d   ( m /s ) ,   R   is   t h b lad es  r ad i u s   ( m ) ,   m is   th e   an g u lar   s p ee d   ( m /s ) T h w in d   p o w er   ca p tu r ed   b y   t h tu r b i n is   ex p r ess ed   i n   ( 9 ) .     3 1 () 2 win d win d m a ir p win d P T C SV                               ( 9 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       M o d elin g   a n d   C o n tr o l o f Micro - g r id   P o w ered   b S o la r   a n d   Win d   E n erg ies ( S a meh   Za n n e d )   407   W h er e,   a i r is   th air   d en s i t y   a n d   S   is   th ar ea   o f   w i n d   tu r b in e.   I is   co m p u ted   u s i n g   ( 1 0 ) .         2 S R H                                                                              ( 1 0 )     w it h ,   H   i s   t h h ei g h t   o f   b lad es  ( m ) .   I n   t h liter atu r e,   th e   p r o b ab ilit y   d is tr ib u t io n   o f   w i n d   s p ee d   is   d ev e lo p ed   b y   th e   W eib u ll   d is tr ib u t io n   an d   w as   ac ce p ted   w it h o u a n y   s tat is tical   s u r v e y   [ 2 6 ] .   it   p r esen ts   b etter   ad j u s t m e n o f   t h w i n d   s p ee d   d ata.   T h W eib u ll  d i s tr ib u tio n   i s   c h ar ac ter ized   b y   t w o   p ar a m eter s ,   o n i s   t h e   s h ap p ar a m eter   k   a n d   th o t h er   is   th s ca le  p ar a m eter   c   ( m / s ) .   T h cu m u lati v d is tr ib u tio n   f u n ctio n   an n d   th e   p r o b a b ilit y   f u n ctio n   ar g iv e n   b y   ( 1 1 )   an d   ( 1 2 ) ,   r esp ec tiv el y .     ( ) 1 e x p k v Fv c                                                                        ( 1 1 )     1 () ( ) e x p kk d F v k v v fv d v c c c                                 ( 1 2 )           Fig u r 5 .   W eib u ll d is tr ib u tio n ,   ( a)   ac co r d in g   to   k   ,   ( b )   ac c o r d in g   to   c       T h an g u lar   v elo cit y   is   p r esen ted   in   ( 1 3 ) .         . m m w ind e m J f T T                                                             ( 1 3 )     w h er e,   J   is   th i n er tia  o f   th win d   p o w er   s y s te m , f is   t h e f r ictio n al  r esis ta n ce ,   T em   is   t h elec tr o m a g n etic  to r q u e,   cr ea ted   b y   th w i n d   g e n er ato r   an d   ca lcu lated   u s i n g   ( 1 4 ) .       3 2 e m q T p I                                                                                            ( 1 4 )     w h er e,   p   is   th n u m b er   o f   p air s   o f   p o les,  an d   ϕ is th m ag n etic  f lo w   m ag n it u d eo f   ea ch   p er m a n e n m a g n e t   ( W b /m 2 ).   T h DC   cu r r en I w in     leav in g   t h P W in v er ter   is   co m p u ted   ac co r d in g   to   th p o w er   u s i n g   ( 1 5 ) .     d d q q a a b b c c w i n d D C D C I V I V I V I V I V I VV                                     ( 1 5 )     w h er e,   ( V a ,V b ,   V c ) a r th in s tan ta n eo u s   a b ,   an d   th r e e - p h a s s tato r   v o ltag es  a n d   ( I a ,   I b ,   I c )   ar th in s ta n ta n eo u s   th r ee - p h a s s ta to r   cu r r en ts . ( V an d V q )   ar th in s ta n tan eo u s   s tato r   v o lta g es  i n   t h dq - ax es   r ef er en ce   f r a m e,   an d   ( I d   an d   I q )   ar th in s ta n ta n eo u s   s tato r   cu r r en ts   i n   t h dq - ax es r ef er en c f r a m e.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 1 7     4 0 2     416   408       Fig u r 6 .   W in d   T u r b in Mo d e l       3.   RE VI E O F   L AR G E - SC AL E   B A T T E RY  S T O RA G E   I n   t h is   s ec t io n ,   a   tech n ical   co m p ar is o n   b et w ee n   th e   d if f er en t y p es  o f   lar g e - s ca le   b atter ies  i s   p r esen ted   [ 2 7 ] .   T ab le  2   g iv es   th tec h n ical  c h ar ac ter is tic s   o f   ea ch   en er g y   s to r ag s y s te m .   I n   ad d itio n ,   t h eir   ad v an ta g es a n d   d is ad v an tag e s   ar lis ted   in   T ab le   3.       T ab le  2 .   T ec h n ical  ch ar ac ter is tics   o f   lar g s ca le  en er g y   s to r ag s y s te m s   T e c h n o l o g y   P o w e r   r a t i n g   ( M W )   D i sch a r g e   d u r a t i o n   R e sp o n se   t i me   Ef f i c i e n c y   ( %)   L i f e t i me   L e a d a c i d   b a t t e r i e s   < 5 0   1 mi n - 8h   < 1 / 4   c y c l e   85   3 - 1 2   y e a r s   N i c k e l c a d mi u b a t t e r i e s   < 5 0   1 mi n - 8h   N / A   60 - 70   15 - 2 0   y e a r s   S o d i u m s u l f u r   b a t t e r i e s   < 3 5 0   < 8 h   N / A   75 - 86   5   y e a r s   Z i n c b r o mi n e   f l o w   b a t t e r i e s   <1   < 4 h   1 / 4   c y c l e   75   2 0 0 0   c y c l e s   F l y w h e e l s   < 1 . 6 5   3 - 1 2 0 s   < 1   c y c l e   90   2 0   y e a r s   P u mp e d   h y d r o   e n e r g y   st o r a g e   s y st e m s   1 0 0 - 400   4 - 1 2 h   s - mi n   70 - 85   30 - 5 0   y e a r s   C o mp r e sse d   a i r   e n e r g y   st o r a g e   s y st e ms   1 0 0 - 300   6 - 2 0 h   s - mi n   64   3 0   y e a r s       T h lith i u m - io n   b atter ie s   a n d   s o d iu m s u l f u r   b atter ies   h a v h ig h   p o w er   a n d   en er g y   d en s it y ,   as   w ell   as  h ig h   e f f icien c y .   Ho w e v e r ,   th e y   h a v h ig h   p r o d u ctio n   co s ts .   Mo r eo v er ,   p u m p ed   h y d r o   en er g y   s to r ag e   s y s te m s   a n d   co m p r ess ed   air   e n er g y   s to r ag s y s te m s   h av a   h ig h   ca p ac it y .   No n eth ele s s ,   th e y   h av s p ec ial  s ite   r eq u ir e m en ts .   T h en er g y   ap p licatio n s   o f   s o d iu m s u l f u r   b atter ies,  p u m p ed   h y d r o   e n er g y   s to r ag s y s te m s   a n d   co m p r es s ed   air   e n er g y   s to r ag s y s te m s   ar ab le  to   p r o v id th e   en er g y   v er y   q u ic k l y   i n   th e   p o w er   s y s te m .   No n eth ele s s ,   t h o th er   e n er g y   s to r ag s y s te m s   li k e   L ea d - ac id   b atter ies,  etc   ar n o p r ac tical    an d   ec o n o m ic  [ 28 ].       T ab le  3 .   C o m p ar is o n   o f   lar g s ca le  en er g y   s to r ag s y s te m s   B a t t e r y   Ty p e   A d v a n t a g e s   D i sad v a n t a g e s   L e a d a c i d   b a t t e r i e s   L o w   p o w e r   d e n si t y   a n d   c a p i t a l   c o st   L i mi t e d   l i f e   c y c l e   w h e n   d e e p l y   D i sch a r g e d   L i t h i u m - i o n   b a t t e r i e s   H i g h   p o w e r   a n d   e n e r g y   d e n si t i e s,  h i g h   e f f i c i e n c y   H i g h   p r o d u c t i o n   c o s t ,   r e q u i r e sp e c i a l   c h a r g i n g   c i r c u i t   S o d i u m s u l f u r   b a t t e r i e s   H i g h   p o w e r   a n d   e n e r g y   d e n si t i e s,  h i g h   e f f i c i e n c y   P r o d u c t i o n   c o st ,   safe t y   c o n c e r n s   ( a d d r e sse d   i n   d e si g n )   F l y w h e e l s   H i g h   e f f i c i e n c y   a n d   p o w e r   d e n si t y   L o w   e n e r g y   d e n si t y   P u mp e d   h y d r o   e n e r g y   st o r a g e   s y st e m s   H i g h   c a p a c i t y   S p e c i a l   s i t e   r e q u i r e me n t   C o mp r e sse d   a i r   e n e r g y   st o r a g e   s y s t e ms   H i g h   c a p a c i t y ,   l o w   c o st   S p e c i a l   s i t e   r e q u i r e me n t ,   n e e d s g a s fu e l       B atter y   en er g y   s to r ag s y s te m s   ar m ai n l y   u s ed   a s   an c ill ar y   s er v ices  o r   to   s u p p o r th e   lar g e - s ca le   w i n d   a n d   s o lar   i n teg r atio n   i n t o   th e x is t in g   elec tr ical   s y s te m ,   as   w ell  a s   to   e n s u r t h n et w o r k s tab ilit y ,   t h e   f r eq u en c y   r eg u latio n   an d   th e   w i n d   s m o o th i n g   s o lar   en er g y   [ 29 ] .   T ab le  4   illu s tr ates  t h e   w o r ld w id b atter y   ap p licatio n s   m o s tl y   u s ed .             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       M o d elin g   a n d   C o n tr o l o f Micro - g r id   P o w ered   b S o la r   a n d   Win d   E n erg ies ( S a meh   Za n n e d )   409   T ab le  4 .   A p p licatio n s   o f   t h B atter y   Sto r ag i n   th W o r d   En e r g y   st o r a g e   P r o j e c t   L o a c a t i o n   S y st e m /   S i z e   M w e   /   M w h   L e a d a c i d   b a t t e r i e s   -    B e r l i n e r   K r a f t   U n d   L i c h t   B a t t e r y   S t o r a g e   G e r man y   8 . 5   -   14   N i c k e l c a d mi u b a t t e r i e s   -    A ES We st   c o v e r   C o a l   f i r e d   p o w e r   S t a t i o n     -    K W P   I I   K a h e a w a   W i n d   P o w e r   I I   P r o j e c t   N e w Y o r k   ( U S A )   H a w a i ,   U S A   20 -    N / A   10 -   20   S o d i u m s u l f u r   b a t t e r i e s   -    A mp l e x   G r o u p   -    T EPCO   T o k y o   El e c t r i c   P o w e r   C o m p a n y   U . A . E.   Jap a n   3 5 0 - N / A   2 0 0 -   N / A   L i t h i u m - i o n   b a t t e r i e s   -    Z h a n g b e i   -    L a u r e l   M o u n t a i n     C h i n a   W e st   V i r g i n i a ,   U S A   2 0   -   36       T h an al y s is   h a s   s h o w n   th at  th lar g b atter y   en er g y   s to r ag s y s te m s   u s e   So d iu m - s u lf u r     b atter ies  [ 28 ] .   T h ese  s y s te m s   ar m ai n l y   u s ed   to   s u p p o r i n teg r at io n   i n   h y b r id   s o lar   a n d   w in d   s y s te m   b y   p r o v id in g   g r id   s tab ilit y ,   f r eq u en c y   r eg u latio n ,   v o lta g s u p p o r t,  p o w er   q u al it y ,   lo ad   s h i f ti n g ,   a n d   en er g y   ar b itra g e.   T h co m p ar is o n   b et w ee n   th d i f f er en t y p es  o f   b a tter ies,  an d   th o t h er   t y p es  o f   lar g s ca le  en er g y   s to r ag s y s te m s ,   s h o w ed   th at  L it h i u m - io n   an d   So d iu m - s u l f u r   b atter ies  h av h ig h   p o w er   a n d   en er g y   d en s itie s ,   as  w e ll a s   g o o d   ef f icie n c y .   T h So d iu m - s u l f u r   ( N AS)   b atter y   is   a n   ad v a n ce d   s ec o n d a r y   b atter y   t h at  is   d e v elo p ed   b y   T o k y o   E lectr ic  P o w er   C o m p a n y   ( T E P C O)   an d   NGK  I n s u lato r s .   T h eq u iv a len elec tr ical  cir c u i o f   th b atter y   is   p r esen ted   in   Fi g u r 7.           Fig u r 7 .   NaS  B atter y       4.   RE VI E O F   M I CRO G R I CO NT RO L   T E CH NI Q U E S   T h p r o d u ctio n s y s te m s   m u s t   en s u r e n er g y   a u to n o m y   b y   t h m a x i m izatio n   o f   th e   p o w er   r ec o v er ed   b y   t h s o u r ce s .   T h u s ,   w p r o p o s r ev ie w   o f   t h co n tr o s tr ateg ies  f o r   h y b r id   p o w er   s y s te m   co n s tit u ted   b y   p h o to v o ltaic  g e n er ato r ,   w i n d   g e n er ato r   an d   b atter y   s to r ag e.     4 . 1 .   Rev iew   o f   M P P T   T ec hn iq ues   f o P ho t o v o l t a ic  G ener a t o r   First,  th m a x i m u m   p o w er   p o in o f   p h o to v o ltaic  g e n er ato r   s h o u ld   b tr ac k ed .   T h MPPT  d ep en d s   o n   ir r ad ian ce   an d   th te m p er atu r e.   T h v o ltag e - c u r r en r el atio n s h ip   an d   th p o w er   v o lt ag ar n o n lin ea r elatio n s h ip ,   as sh o w n   i n   Fi g u r 8.           Fig u r 8 .   C h ar ac ter is t ics o f   P ce ll: ( a)   v o ltag e - cu r r e n t c h a r ac ter is tic,   ( b )   v o ltag e - p o w er   ch ar ac ter is tic       T h er ar s ev er al  tech n iq u e s   t o   ex tr ac t th m ax i m u m   p o w er   p o in t tr ac k i n g ,   s u c h   as:     4 . 1 . 1 .   P er t urb a nd   O bs er v e   P er tu r b   an d   Ob s er v i s   t h m o s co m m o n l y   u s ed   MP P T   m eth o d   s ee n   t h at  i s   ea s y   to   i m p le m e n a n d   h as  h i g h   ef f icie n c y   [ 1 7 ] , [ 3 0 ] .   T h o b j ec tiv is   to   m a x i m i ze   th p o w er ,   to   in cr ea s th m ax i m u m   v o lta g e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 1 7     4 0 2     416   410   w it h o u lo w er i n g   t h cu r r en t.  T h alg o r ith m   is   r u n n i n g   u n ti l   th m ax i m u m   p o w er   p o in is   r ea ch ed .   I co n s is ts   o f   s ea r ch i n g   th p o w er   o p ti m u m   v al u [ 3 1 ] ,   an d   is   d ep icted   i n   Fi g u r e   9.           Fig u r 9 .   P & A l g o r ith m       4 . 1 . 2 .   I ncre m e nta l C o nd uct a nce  M et ho   T h I n cr e m e n tal  C o n d u ctan ce   Me th o d   i s   a n   al ter n ati v to   t h P er tu r b   a n d   Ob s er v e   m eth o d   w h er e,   th P h o to v o ltaic  ter m i n al  v o l tag i s   ad j u s ted   ac co r d in g   to   th MP P   v o ltag e   b y   d eter m in i n g   (         an d     ) ,     [3 0] - [ 3 1 ] ,   u s in g   ( 1 6 )   an d   ( 1 7 ) .     0 d V I d P d I IV d V d V d V                                                                   ( 1 6 )     I dI V dV                                                                                                         ( 1 7 )     w h er e, I V o f   eq u at io n   ( 1 7 )   r ep r e s en t s   t h o p p o s ite  o f   th P ar r ay   in s tan tan eo u s   co n d u ctan ce ,   an d   dI dV   r ep r esen ts   it s   in cr e m e n tal  co n d u ctan ce .   T h ad v a n tag o f   t h is   alg o r it h m ,   co m p ar ed   w i th   t h P & m et h o d ,   is   th f a s p o w er   tr ac k i n g   p r o ce s s .   Ho w e v er ,   th d is ad v a n ta g is   th i n s tab il it y ,   t h at  ca n   b h ap p en ed   d u to   th u s o f   d er iv at iv o p er atio n   i n   th al g o r ith m   d ep icted   in   Fi g u r 10.           Fig u r 10 .   I n cr em e n tal  C o n d u ctan ce   A l g o r ith m     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       M o d elin g   a n d   C o n tr o l o f Micro - g r id   P o w ered   b S o la r   a n d   Win d   E n erg ies ( S a meh   Za n n e d )   411   4 . 1 . 3 .   P a ra s it ic  Ca pa cit a nce  Alg o ri t h m   Si m i lar   to   in cr e m e n tal  co n d u ctan ce   m et h o d ,   th p ar asit ic  ca p ac itan ce   alg o r it h m   i s   d ev elo p ed   b y   Salas  et  al  [ 3 1 ] ,   w h ic h   h i g h l ig h th p ar asit ic  j u n ctio n   ca p ac itan ce s   o f   t h P p an el.   I is   m o d eled   as  ca p ac ito r   th at  is   p ar allel  co n n ec ted   to   ea ch   P ce ll  in   m o d u le.   B y   ad d in g   t h i s   ca p ac itan ce   to   th l ig h ted   d io d eq u atio n   ( 5 ) ,   ( 1 8 )   is   o b t ain ed .     () pv p v p v p dv I F v C dt                                                         ( 1 8 )     w h er e,   () pv Fv is   f u n ct io n   o f   v o lta g e ,   pv p dv C dt p r esen ted   th c u r r en i n   t h p ar asit ic  ca p ac itan ce .   T h is   m et h o d   is   f aster   t h an   t h P & O.   Ho w e v er ,   it p r esen ts   b ad   r esu lts   at  lo w   ir r ad iatio n .     4 . 1 . 4 .   O pen a nd   Sh o rt   Circ uit  Ap p ro a ch     T h is   m et h o d   o f   t h MP P   d eter m in a tio n   i s   b ased   o n   th r e al  ti m e   m ea s u r o f   t h c u r r en in   s h o r ts - cir cu its   o r   o f   th o p en - cir cu it   v o ltag e,   u s i n g   p r ed ef in ed   C u r r en t - T en s io n   cu r v e s   [3 2 ] .   T h is   m et h o d   p r esen ts   t w o   ad v an ta g e s t h r ap id   r esp o n s to   t h f l u ct u atio n s   a n d   t h ab s en ce   o f   v ar iatio n s   i n   s tea d y   s tate.   Ho w ev er ,   th is   m et h o d   ca n n o t p r o d u ce   th m ax i m u m   p o w er   av a ilab le  f r o m   t h P ar r a y s .     4 . 1 . 5 .   F uzzy   lo g ic  co ntr o   T h f u zz y   lo g ic  co n tr o is   in cr ea s i n g l y   u s ed   [ 8] , [ 3 3 ] .   I ts   ad v an ta g t h at  d o es  n o n ee d   an y   m at h e m a tical  m o d el  o f   th s y s te m ,   is   ab le  to   h an d le  th s y s te m   n o n - li n ea r it y ,   g iv e s   r o b u s p er f o r m a n ce   u n d er   p ar a m eter   v ar iatio n ,   lo a d   an d   s u p p l y   v o lta g d is t u r b an ce s . He n ce ,   th co s is   r ed u c ed .   I n   ad d itio n ,   th e   in p u t   to   f u zz y   co n tr o ller   i s   a n   er r o r   s ig n al,   E ,   a n d   t h c h a n g i n   er r o r   C E .   I h as  th r ee   s t ag es:   F u zz i f icatio n   ( d eter m i n i n g   th d e g r ee   o f   m e m b er s h ip s   in   ea c h   f u zz y   p ar titi o n ) ,   I n f er en c ( u s i n g   o f   r u l es  tr ig g er ed   b y   th e   d if f er e n i n p u ts ) ,   a n d   De f u zz i f icatio n   ( t h p ass a g e   o f   f u zz y   v al u es   o f   o u tp u ts   to   n et  f i n al  v al u e) .   Fi n all y ,   t w o   v ar iab les ar m ea s u r ed : o u tp u v o ltag a n d   cu r r en t o f   th DC /D C   co n v er ter .     4 . 1 . 6 .   Neura l net w o rk   T h n eu r al  n et w o r k   ap p r o ac h   is   p r esen ted   b y   Z h a n g   [ 3 4 ]   an d   Yaic h [ 3 5 ] .   T o   g u ar an tee  a n   ac cu r ate   MP PT  o p er atio n ,   th n eu r al   n et w o r k   o p er ates  w i th   t h e   P g en er ato r   an d   ad j u s ts   f o r   ti m v ar y i n g   ch ar ac ter is tic s   o f   th s y s te m .   I d o es  n o r eq u ir d etail  in f o r m atio n   ab o u t   t h P s y s te m ,   lik b lack   b o x   m o d el.     4 . 2 .   Rev iew   o f   M P P T   T ec hn iq ues   f o Wind   G ener a t o r   T h is   s ec tio n   r ev ie w s   s tates  o f   th MP P T   alg o r ith m s   f o r   w i n d   en er g y   s y s te m s   [3 6 ] .   Du to   th e w i n d ch a n g in g ,   th d eter m i n atio n   o f   g en er ato r   o p ti m al   v alu i s   d if f icu lt.  T h er ef o r e,   th er ar v ar io u s   co n tr o s tr ateg ies  to   tr ac k   th m ax i m u m   p o w er   o f   th w i n d   tu r b in s y s te m s .   T h alg o r ith m s   ca n   b class if ie d   as  eith er   w ith   o r   w it h o u s en s o r s ,   as  w e ll  as  ac co r d in g   to   th tech n iq u e s   u s ed   to   lo ca te  th m a x i m u m   p ea k .   Sh ir m o h a m m ad ie al  [ 3 7 ]   p r o p o s ed   co m p ar is o n   o f   MP PT   alg o r ith m s   f o r   w i n d   en er g y   s y s te m s .   So m e   ex a m p le s   o f   MP P T   alg o r ith m s   ar r ep o r ted .     4 . 2 . 1 .   T ip S peed  Ra t io   m et ho d   T h f ir s al g o r ith m   T ip   Sp ee d   R a tio   ( T SR )   is   p r esen ted   in   Fig u r 1 1 .   T h T SR   m e th o d   c h an g es   th e   g en er ato r   s p e ed   to   m a in ta i n   t h r e f er en ce   tip   s p ee d   r atio .   T h r ef er en ce   T SR   ca n   b d eter m in ed   ex p er i m e n tall y   o r   t h eo r etica ll y ,   an d   s to r ed   as  r e f er en ce .   T h is   m et h o d   is   v er y   s i m p le.   Ho w e v er ,   it  r eq u ir es   th w i n d   s p ee d   m ea s u r e m e n t a n d   th w i n d   tu r b in c h ar ac ter i s tics   [ 3 8 ].           Fig u r 11 1 .   B lo ck   Diag r a m   o f   th T SR   C o n tr o l     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.