In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S V o l.  10, N o.  3, S ep 2019,  pp.  1 5 7 5 ~1 5 9 1   ISSN: 2088- 8694,  DOI :   10.11591 /ijpeds. v10. i 3.pp1575-1591          1575     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i a e score . com / j o u r na l s / i n d e x . p hp/IJ PED S   Modeling of phot ovoltaic syste m with maximum pow er point  tracking control by ne ural netw o r k s       Far i d   S aad ao u i 1 ,   K h aled . Mammar 2 ,   A b da l d j a ba r .  H a z z a b 3   1, 3 Res earch  Lab o r at ory  Co nt ro l   A n al ysis and  O pti m ization of Sy s t e m s El ec t r o-E n erget i c (CAOSE E ),   U n iv e r s i ty   o T a hr i   M o h a me d ,   A lg e r i a   2 D e partm e n t  o f El ectri cal E ngi n eer i n g ,   U niv e rsity  of T ahri  M oham ed,  A l geri a        Art i cl e In fo     ABSTRACT  A r tic le hist o r y :   R e c e i v e d  Dec   2 7 ,  2 018  Re vise d Mar   1,  201 9   A c c e pte d   A pr 3,   201 9       Th is   p aper  p resen t ed   t he  s t udy,   d ev elop m e nt   a n d   i m p l e m e nt a tio of   t h e   ma x i mu m   po w e r   po int  o f   a   p ho tov o ltai c   e nerg gen e r a tor  adap ted  by   elev ato r   c onv erter  an co ntro ll e d   b m a x i m u m   p o w e po int   co mm an d.  I n   ord e t o   i m p rove  pho to vo lt a i s y s t e m   p erf o rm ance  and   to   f o r ce  t he   ph ot ov olt a ic generat or  t o operat e   a t it m a x i m u po wer  p o i n t,   t he   i d e a   of  t he   c o nte x of  t hi pa p e d e a l wit h   t he   e x p loita ti on   o th e   te c h ni qu o f   t he   artif ic i a l   i n t e lligence  m e ch anis m   (n eural  net w o r k)  cert a in ly  b a s e on   t h e   th ree  part o f   t h e   p hot ov ol taic  s y s tem   (p ho to vo lt aic  m odul i n p ut (tem p e rat u re  a nd   s o l ar  r adi a tio n ),   p ho to vo ltai c   m odu le  a nd   c on t rol   (MPP T ))  th at  h av be en   a d o p t ed  w it h i n   simu la t i o n   tim of   2 4   ho urs.   I n   a ddition,  t reach   t h e   o p timal   o p e ratin p o i n reg a rdles s   o f   variatio ns   i c li ma t i c   con d i t i ons ,   t h us e   of   a   n eu ron   net w o r b a sed   di st urb a nce  an o bs ervati on   a l go rith ( P   &   O is  p u t   i n t se rv ic e   of  t he   s y s te m   g i v e its  r el iabi lit y ,   i t s   sim p licit an v i ew   t h a at  a n y   t im i t   can   f ol low  t h d e sire d   m a ximu po wer.  T h e   e nt ire  sy st em  i im plem en ted   i n   t h e   M atlab / S i m u li nk  env i ro nm ent   whe r s i m u l a ti on   r esul ts   obt ain e are  very   p rom i sin an hav e   sh ow the  eff ectiv enes an sp eed  o f   n e ural  t ec h n o l og th a t   s ti l l   r equire  a   learn i n g   b as s o   t im p r ov e   t h perf o r m a n ce  of   p h o t ovo lt aic  sys te m s   a n d   exp l o i t   t h em   i n   energ y   p ro du ctio n,   a s   well   a t h is   t ech niq u h a pro v ed   t hat   th ese  res u l t s   are  m u ch   b et ter in term s  (of   i ts   v ery   great   p re ci si on and   sp eed  o f   com p utatio n)  t h a n   t hos o f   t h e   c on tro l l e bas e d   o n   t he  c onv ent i o n al   M PPT   m e th od  P   & O. K eyw ord s :   PV   GPV  MPP T   ANN   &   O     Co pyri gh t © 2 019 In stit u t of Advanced  En gi neeri n g  an d  S c ien ce.   All  rights   res e rv ed.  Corres pon d i n g  Au th or:   Fa rid S aada o u i ,     D e pa rtem ent o f   E lectr i c a l E n gi nee r in g,   Tahri  Mohamed  U ni v e rsi t y,   Bp4 1 7   Bechar, A lg eri a .   Em ail:  fsaa d a o u i1 96 9 @ gm ai l . com       1.   I N TR OD U C TI O N   Th w o rld ' en ergy   d e m a n ds  a nd   n e e d s   a re  c on st a n tl gro w i n g ,   a n d   e n o r mou s   r es earch   h as  b ee con d u cte d   a nd   e xp l o i t e d   o t h pr od uc t i o n   a nd  c o ns umpt i on  o f   r e new a ble   ene r gy,  w h i ch  h a s   t he  a d v a n ta ge   of  b e i ng   f le xib l e,   r elia b l a n d   n on- po l l u tin g.  T he   c o n s t rai n i mpo s e d   i t o   u se   a n   ec ono mi ca a n effi c i ent   source  o ener gy t o  m in i m ize   fuel  s up pl y pr oble m t o   p ro t ect  o u r   e nviro n m ent.   Re ne w a b l en er gy  s ourc e p l ay  a i m port a nt  r o l e   in  e lec t ric ity  ge nera t i on.   S ol a r   e ner gy  is  one  o t h ese   i m po rt ant   a l t e rn ati v so u r c e t h at   d ep end s   o n   th e   at mo sp h ere,  t e m perature  a nd  so lar   ra dia t i o t h a t   v a ri es  c on si d e r a b l du ri n g   t h e   d ay   a nd   i t s   o pt i m al   u se   r equi res   t a k in in to  a ccou n t   d i f fer e nt   t y p es  o c h a r ges   suc h   a (batt e ries,   li g h ti ng  s y stem s,  l am ps,  and  mo tors).   I or der  t o   p e r m a nent l y   g e t   t he  m a x imum   p ow er   from   t h i p h o t o v o l ta ic   ( P V tha t   m ust  run  a t   t he ir  m a x i m um   pow e r   po i n trac k i n g   ( M P P T despite   c lim at cha nge F o t h i s   r ea son  a   bet t e r   e stabl i s h m e n t   a nd  e x p l oi ta tio n   o f   p hoto v o l t a i c   s y s t e ms  s u r e l y   l ead   t o   good  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94  I n t   J Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 3 ,   S e p   2 019   :     1 5 7 5     1 591  1 576 im por tan t   p r o duc t i o n   o s o l a r   ener gy  w h i c ta ke i n t o   a c c ou n t   t he  p r o b l e m   o f   de gr a d at i on  o f   t he   pow e r   sup p l i e b y   t he   s olar   g ener at o r   due   t t h var i a t i on  o f   t he  r ad ia t i o n  whi ch  can  r e ach  50 %  [1].  To  m a x i m ize   t h e l ec tric ity  p ro duc tio o f   p h o t o v o l t a i p a nel s   i n   a n   o p t i m al   w ay   w use  a   Bo o s t   c o n v er ter   w h ic i s   a b l t o   g ive   a   m a xim u pow er   u nd er   o ptim al  c on d iti o n s wha t e v er are  the  v aria tio ns  of th r a dia t i on  and  inde pe nde n t l y   o t h e   m e teor olo g ica l   c o n d i t i o n s   o f   t he  v ar iat i on  o f   t he  l oa d.   The  m a i n   f ac t o r s   t ha in fl ue nc the   ef f i c i e n c y   o th e   pr oce ss  o c o ll ect i ng  th is  s o l ar   r adia ti o n   a re  t he   e f ficie n c y   o t h sol a cel ls,  t h i n te nsi t y   o t h sour ce  ra di a t i o n   a n d   t h sto r ag t echn i qu es.  T h e   e f fi ci en c y   o the s e   solar   ce l l i s   l imi t ed   b t h e   ma t e r i a l use d   i the   m a nuf actu r e   of  cel l s It  i part i c u l arl y   d i f fi c u lt   t si gn if ica n t l y   i m p r ove  t he  c ell ' per f or m a nc e,   w hic h   l i m its  t he   ef fici en cy   o f   th o v e ra l l   c o l l ect ion   pr o c ess  [ 1 ] ,   [ 2] .   I n   t h i s t ud w e   a r e   i nte r es t e in   a pp l y i n g   t h ne ur a l   n e t w o r k s   i n   thr e e   inde pe n d en par t o f   t he   ph o t o v o lta i c   ( P V )   c h ain  a s   s how i n   F ig ur 1,   ( incom i ng  r a dia t i on  a nd  t e m p er atur e,   P V   pane l   a nd  m a ximum   pow e r   p oi n t   t r a c k ing  ( M P P T )   c ontr o l) ,   i n   o r d er   t o   stu d y   t he  i nf l u enc e   o ar ti f i c i a l   i n t e lli ge nc e   on  th is be h av i o r.      2.   PHO T OVO LTAIC GENER AT OR  M ODE L ING   2. 1.     Ph o t ovo l t ai c   c e l l   m od el in T h pho tov o l t a i c   p a n el   i co mp o s e d   o f   sev e ral   sili con   cel ls   c o n ne c t ed  i s e r i es  a n d   i pa r a lle l.   T he y   a b sor b   s ol a r   e ne r g an tr a n sfor m   t h em   i nto  e l e c tr ic a l   c ur r e nt.   T h i tr an sfor ma tio is  d one  b c o n v e r t e r s   i n   or d e r   t o   r egu l a t e   the  vo l t age   a nd  cur r en ou t p ut   o this  s olar   ce l l   F ig ure  2.    Ph D R p II I I   ( 1 )     () ex p 1 S Ds qV I R II nK T        (2         F i gur 1.   O ver v i e w   o f   a   m a x imum   pow e r   poin t   t r a ck i ng,   M P P T- c ont r o lle pho tov o lta ic,   P V  ge n era t or   sys t em  with ne u ral  ne twork AN N           F i gur 2.   E qu i v ale n cir c u it  o f   s olar   c e l l       3 1 ex p g s E IK T K T      (3 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Mo de li ng o f   ph ot ov ol t a ic  syst em   wi t h  m a xim u m  po wer p o i n t tr acki n g  c o n t ro l by  … ( F arid  Sa ada o u i)   1 577 I s i s   t he  sa t ura tio curre nt o t h e   d i ode      t K T V q (4)     t V : is t he  therm ic   v ol ta ge  at  t e mpe r at ure     S Rp P VI R I R (5)     from   equa ti o n  ( 1) w e obta i the   expr ess i on  of c hara ct eris tic  I- V of the  c h o se model     ex p 1 Ss Ph s t VI R V I R II I nV Rp          (6)     () Ph sc i n G II K d T G  (7)     G : S o l a r r a diat i o n   and  n G   :  N o m i n a l  s ol ar   r ad i a ti o n     0 exp 1 sc i s CV t IK d T I VK d T Va      (8)     a :   d i od e   i d e a lit y f a ct o r     () () ex p 1 SS S P P S S S P P P P Ph PP s tP S S P P VR N N I V R N N I IN I N I Va R N N         (9)     P P N  : is the   n u m b e r   o f pho t o v o l ta ic  m odu l e s i n  p ar alle l = 1   SS N   :   i s the  num be r   of  pho tov o lta ic  m odu les i n   s e r ies= 3 6     The   ch o i ce   o P V   m odel  ge ner a l l y   d e pen d s   on  t h use  t h at  w e   w ant  to  m a k and  t h infor m a tion   ava ila b l t o   d e t e r m i ne  t he   p a r am eter s.   E ach  m odel   m u s t   b e   base d   o n   clas s i cal   p r i nc i p l e s   [3]  Ta ble   1 .   In  o r d er   to  i mpr ove   t h e   e lec t r i c a l   m ana g em en o f   P V   system it  is  e ssen t i a l   to   m o d e l   and   a n al y s t h e s e   s p eci fic  in t r ins i char acte r istic [4].       T a b l e 1.  The  ele ctrica char act e r ist i cs  o f p h o t o v o l ta ic  m od ul e   Par a met e r s   V al u e s   G r Sola r ra di a t i o n re f e r e n c e   1000  ( W / m ² )   R s : E quiva le nt  s e r ie r e si st a n c e   of  t h e  re s istiv e   c ont a c t R s h:  S hunt  r e s istanc e   r e pre s e n ting  the   lea k ing  c u rr e n ts   q:  E l e c t ron  c h a r ge   K :  B ol t z m a nn c o n s ta nt   T   : is  th e  e f f ec tiv e   tem p e r a t ur e   of the  ce l l   T i nit: Initi a l  t e m p e r a tur e  of   t h e PV Ce l l   I s c:  Sh o r t - cir c u i t   cu r r en t   Voc   : Initia l   ope n-c i r c uit volta g e   Ki : T emp e r a tu r e  v ersu cu rren t  c o e ff ici e n t   E g  : Ga p  e n e rgy   si lic iu 0. O h m s   500  O h m s   1. 602* 10^-1 9C   1. 38*1 0^ - 23  / °   K   °K   298  °K   3. 33  21. 0. 0025A /°C   1, 12  e V     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94  I n t   J Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 3 ,   S e p   2 019   :     1 5 7 5     1 591  1 578 2. 2.     A r t i f i cia l   n e u r a n e t w or m o d e l   The  a r ti f i cia l   n eur a ne tw or ( A N N )   i s   a   m athem a tica l   c om puta t i o n   co n cept   th a t   b e l ong to   t h e   fam i l y   o m e t h o d of  a r tific ia l   i n te l lige n ce ,   whose  sche ma t i d e s ign  r e sem b l e t h e   neur ons  o the   hum an   br ai ba se d on  l o g i ca r e as o n i n g.   I t s  s t r uc tur e  is  c o m pose d   o t h r e e l a yer s   a s sh ow in de t a ils be l ow   c ho ic e i n   Fi g u re  3   I n p u l a yer :   c o m pose d   o thr ee  neur o n tha t   t r a nsmi the   va lu e   of  t he   i n p u t   s i g nal  tha t   c or r e spon ds  t th e   var i a b le  o u t p u t   vol t a ge  o f   t h ph o t o v o l t a i pa nel  t o   t he   n e x t   l ay e r   the  h i dde n   la ye r :   w hich  i co mpose d   o te ne ur ons  w i t d e f i ne d   a c tiva t i on  f u nct i ons.       the  o u tp u t   l a y e r c o mpose d   o f   one   n eur on,   t h e   out p u t   o f   n e u r on  whic is  a   0  or  1 lo gic  v a r i ab le.           F i gur e 3.  Char a cter i s t i of t h e   P ce l l       The  n u m b e r   o no des  in  e ac laye r   v a r i es   a nd   d e p e n d s   o t h e   u s e r .  T h e  A N N   i n p u t  v a r i a b l e s  o r   si gna ls  a r e  the  P V   gener a tor   inp u t  par a m e t e r suc h   a s tem p er a t u r e   a n d   s o l ar   r adiat i on,   w hile t he out pu si gna is  t he  m a x imu m   i dent i f ie p o w e r .   Th choice  o f   ANN  is  m ad acco r ding   t o:  t h e   t y p e   o f   n e uro n s th num b e r   of  n e u r on  l a yer s   a nd  t h e   st ud m e t h ods ,   the i r   ad va n t a g es  i br oa d b a n use d   i in d u s t r y   i t h e   st or a g e   o f   a n   en or m ous   m ass  o f   info rmation   and   th direct   s to ra ge   i r eal  t im o f   t h i i n for m a t i on,   a l l ow in to  m a k e   l o gica l   dec i s i o n s,   ef ficie n c y   t so lv p r ob lems  o non -lin earities.  T h e   ANN  i s   n ot e d   f or  s ens i tiv it to   noise.   Ge n e ra ll t h e   ne ur on  o u t p ut  w il be   o ne   o r   m o r e   r e f er ence   s i gna l( s)   [ 5] .   The  ANN  p e rf o r ms   t h r ee  c alcu lation   o p e ration on  it s in p u t s   [ 6]:     The  po nde r a t i on  ( w ei g h t ) :   th e   m u l t i p li c a t ion  o f   a ny  i npu t   by  s p e c i fic  fact or  ( whic i s   t h e   c o n n ec ti on   wei g h t ).     The  sum:  acc o r di ng t o  al l  in p u t s  weig h t.      The  ac tiva t io n func tio ( f).   The  ar chitectur a l   s y nopti c   o the  pr opose d   n e u ral  network  ( 3 - 1 0 - 2 co ns ist s   o a n   i n p u t   la ye wi t h   3   i n p u t s  ( s o l a r   r a d i a t i o n   G ,  t e m p e r a t u r e  T   a n d   v o l t a g e  V ) ,  a  h i d d en   l a y er  o f   1 0   n eu ro ns  a n d   an   o u t put   l ay er  wi th   2   o ut put   ( cu rren t   I   a nd   v olt a g e   V F i gu r e   2 2 .   T h e   m o d e l s   u se in  M A TLA f o r   bu i l d i ng   n e u r o ns  a r e   di ff er e n t ,   u si n g   t he  h yper b o l i c   t an ge n t   s igm o i d   t r a ns fer   f u nct i on  i n   t he   h i dde lay e r   t ans i g”  a n d   t he  t r a nsfe r   f u n c tio pur e l i n   f o r   t h e   o u t pu layer .   T he  h id de n   la yer   tr a n s fe r   fu nc t i o n   i s   s i gm oi f unc tio n     de f i ned  a s   f o l l o w :     ) . ( 1 1 = ) ( u d e u f ( 10)     Whe r d : is t h e   s l o pe  par am eter The  en tr of   t h e   h i d de lay e r   is  e x p r e ssed  b y   t he  f o llow i n g   r el at io nshi p :     ) ( = 1 = i i ij n j b x w u ( 11)     Whe r W ij   i s   th e   weig ht   o f   th e   jth   i np ut   X j  t o   t h e   i th   n eur o i n   t he   h id de n   laye r   an bi  i s   the  b i as.   I f   the   f u nct i o n   i n   t h e   o u t pu laye r   i s   l i n ea r   t h e n   t he   n e u r a ne tw or s e i s   e x p re sse d   b y   the   fo llowi n g     re l a ti on sh ip:     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       Mo de li ng o f   ph ot ov ol t a ic  syst em   wi t h  m a xim u m  po wer p o i n t tr acki n g  c o n t ro l by  … ( F arid  Sa ada o u i)   1 579 )) ( ( = = ) ( = 1 = 1 = 1 = i i ij N j o ij N j i i o ij N j k b x w f w u b u w u y (12)     k y  : is the  o u t put  s i gna of t he  k th  o u t pu t ne uro n s a nd  o ki w  is the  w e ig ht o t h e it h ou t p u t   i u  to t h e   kiem neur ons  i the   ou t p u t   l a y er .   The   bi as  a nd  w e i g ht i n g   va l u es  o t h ne uron   a re   d e t er mined   as  a   f un c t io of  t h e   u s a ge   a lg o r i t h m W ij   i t h e   w e i g h t   o t h c o nne ct i on  be tw e e neuro n s   i   a n d   j   an e a c h   n eu r o n   i s   c o n n e ct ed   t o   t h s e t   o f   neur ons  o t h ne x t   l a y e r   by  t h ese  w e ig hts  w h ic a r re al  numbe rs.  The   con s t u tu t i o n   a nd  type   o al g o ri thms   o f   t h e   ANN  a u to mati cal l y   af fect   t h e   M P P T.   T h e   c o n t r i b u tio n   o f   t he  n e u ral  ne t w or is  t he refor e   u sed  t o   appr ox im ate  a nd  e v a l ua te   t h e   m aximum   pow er  o the  P V   m odu le  a n d   t dri v e   the  Boos (D C-D C pow er  con v er t e t o   opera t e   c lo se   t the   MPPT,  desp i t t h e   d i ffe r en o pe r a ting   c o n d i t i ons  t ha c h a n ge  t he   cha r ac t e ris tics  of  a   p h o to vo l t a i gener a tor  ov er  t i m an t h a t   im pose   t h e   fo r m a t io of  t he   n e u ra ne tw ork   i n   a   peri od ic  m a n n e t o   r esu lt in a pref e r r ed  M P P T.    The   b oos t   c o n v erter   is  a l s know as   a   s te p-up  c o n v erter.   I i s   g e n era l ly  u se in   c onv e r t i ng   a   l ow   inpu vol tage  t hi g h   o utpu t   vo ltage  [7].  T h e   M PP co nt ro l   al l o w s   y ou  to   b e   a t   a n y   tim fr om  t he  s u n   t t h e   ma ximum   po w e of  our  P system To  s im ulate  t h m a ximum   p o w e r,  w e  f i r s t  c o n n e c t e d  o u r   P V   s y s t e m   direc t l y  t o t h loa d an the n  w con n e c te d the   b o o st  c o nve rter   c ontro lle d by  t h MP P T   b e t w e en t he   l oa an d   the P V  system   [7].      3.   CHARACTE R IS T I CS AN A L Y S I S   OF A PHOT OVOLTAIC GENE R A T OR   3.1.   Charac t er ist i c I-V   P-V  The   c u r r ent  I ph  pr od uce d   b y   the  c e l is  d i r ectl y   p ro port i o n al  t t h so la r   ra d i a tio G ,   w it sma ll  vo lta ge   v a r ia ti on   a nd   t he  o p e c i r c u it  vo l t a g w i ll  decr e a se  o n ly   s li ght ly   w it rad i a t i on.  T h u s,   t he  o p t i m al   pow er   o t h e   ce l l   i pr act ica l l y   p r o p o r t i ona to  t he   r a d i a tio a n the  m a x i m u pow er  poin t ar e   appr ox im ate l a t   t he sa m e   vo l t a g [8].     3.1. 1. In f lu e n ce of  th e   t emp é r a t u r e   o n  t h e   I - V  &  P - V   c h a ra c t eri stic  F i gure  a n F i g u re   5   s h o w s   t he   c har acte r i s t i cs  o the  I-V   a nd  P - V   of  t he   p h o t o vol ta ic  m odu l e   w i t h   m a ximum   se lec t e d   p ow e r   o ap pr oxim a t e ly   5 5 W i n   a   t em pera tur e   v aria tio from   ( 10 ° C   t o   6 0 °C) .   T hi s   tem p era t ur i n c r ea se  h as  a   d irec i n fl uenc e   o n   t he   b e h a v i our  o f   t he   P V ,   i ca u s e s   a   r educ t i o n   i t h e   o p en   circ u i v o l t a g of  a b out  2   m per   de gre e   w it ne g l i g i b le  i nfl uenc o n   t h e   p h o t o-c u rr ent  co ns ide r ed.   In  t he   sam e   w ay,  the   p o w e pr oduc ed  d e c re ases  s lig h tly  f ol low i n g   t he   v ol tag e   d ec li n e whi c di re ctl y   r e f l ect th dec r ea se   i th e   m a ximum   a v a ila b l e   p o w e r,   t here fore o n   t he   e ffi ci ency   o f   th e   cel l.  C on seq u e nt ly th e   un des i rab l e f fe ct   o t e mpe r ature   on  a   ph ot o v o l t a ic   p an el  c a n   d am ag t h sys t e m   a nd   s hor te i t li fe espec i al ly  i n   t h e hot tes t  a rea s   3.1. 2. In f lu e n ce of  th e   r ad iation  on  th e I- V &  P-V  carac t ér ist i Th in fl u e n ce  o f   s o l ar  r a d ia t i on   o c h aract eri s t i I-V  i s   c on si dera bl e ,   e spe c ia l l o n   t he   p h o t o - c u rre n t   and   we ak  o n   t h e vo lt a g e :     ph c II A G  (13)   α:  i the l i g h t   a bsor pt i on coe f ficie n an d A :   i t h e   a c t i ve  sur f ace  of  the c e l l The   c h ara c teri s t i c  s hows t h at  t he  effici enc y  d epe n d s   o n t h rad i a ti on:     ma x m a x ma x . i PV I PG A  (14)     Thi s   f a c to i s   v ari a b l e   th roug hou th d a a n c a nno t   b e   i n c rea se d,   t here fore   on  t h p o w e r-vol ta ge   cha r ac t e ris tic,   depe n d i n on  t h re l a tio nsh i p   ( 13)  a n d   f or  b ett er  P V   pe rfor m a n c re sol u ti on,  t h e   s o l u t ion  i s   t o   cho o se  a   l a r ge  a re o f  hig h r a dia t ion  t o   e x p o s th e   so lar  pane l [ 9 ].   F i gures  4   a n d   5   s how   t he  v a r iat i o n   o t h e   I - V   and  P - V   cha r ac t e r istic of  t he  P V   modu le  a t   d i ffere n t   tem p era t ur es  w hic h   r a n ge  f r o °  t o   6 °  w h en   t h e   r adia t i o i s   k e p c o nsta n t   a 1 000  m2.   A s   t he  tem p era t ur in c r ea ses,  t he  s hor t   c i r c u i t   cur r ent   inc r ea ses,  b u t   t he  o pe n- circu it  vol ta ge   d e c re ases.  Th u s the   ou tpu t   pow er  o f the  ce ll  i s   a ls o   dec r ea se d.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst ,  V ol.  10,  N o.  3 , S e p   2 0 1 9  :   1575  – 1 591  1 580 F i gures 6  a n d  7  s h o w   t h e   va r i at i on of  t h e   I -V   a nd   P -V   c ha rac t e r i s t i c of   t h e   P mo dul e   a t   a   c on st a n a m b i e n t   t e mp e r a t u r =   25   °   C by   m odi fy in t h ra di at ion   v a l u e s   from   25 m2  t o   100 m2.   If  t he   radia t i o n incr e a se s the m a xi m u pow er  is hi g h er  a nd a l so   t he  c u rre n t   a ls o incre a ses.   F i n a l l y   w e  c a n  e a s i l y  s a y  f r o m   t h ese  figures  that  t he  operating   p oi nt   o th maxi mu p o w er  gene ra ted  is  due   t t h i n cr e a se  o f   the   so la r   r a diat i on  w h ic c ause an  i ncr ease   o f   t he   c urre nt  d ue   t t h e   circ u i of c ut  i s   of c ourse  t he  vo l t a ge  i the   ope n   circ u it  rem ains a l m os t cons ta n t       F i gure  4. V olta ge  cur rent  c har a cter i s t i c,  I -V  of  p hot ovo lt a i c mo dul e, P V f o r d i ff e r en t   t e mp erat u r e s   a nd co ns ta nt r adia t i o n       F i gure   5.  V olta ge  pow er  c har acte r isti c,  P -V of a   p hot ovo l t a i c  mo dul e, P V f o r d i ff e r en t   t e mp erat u r e s   a nd co ns ta nt r adia t i o n       F i gure  6.  V olt a ge c urre nt   c ha r acte r ist i I-V  o p hot ovo l t a i c  mo dul e P V  f o r  d i f f e re nt  ra d i a t i o n s  an d   c o nst a nt  t e m p e rat u re     F i gur e 7.  V olta ge  pow er  cha rac t e r is t i c   P - V   of a  ph o t o v o lta ic  m od ule   P V  for  diffe ren t  r adia ti ons  a nd    c o nst a nt  t e m p e rat u re       4.   Photov olt a ic  s y s t e cont rol b y  neur o array   4.1.    PV system b a se on  n eu ron - n e twor k   The   fo ll ow in g   fi gures  s how   t he  c l i m a tic  v aria ti o n me asure d   on  the  06 / 0 1 / 201 by   t he   w e a t her   service s  i s o m e  Saha r an cit ies of  A lger ia   f or   a   d ura tio n of  2 4  ho u rs  F i g ur e 8 .   B ec har c i t y  ha s  bee n   ch ose n  as   sam p le.  S i m u la t i o n   r es ults   o b t a i n e in  2 D   and  3D   u n d e r   M at la b /S im ul i nk  sh ow   t h e   p er form ance   o P V   syste m   b ehav i o con t rol.           F i gur e 8.  Rad i a ti o n  var i a tio sc hem a   f or  A l g e r ia n sou t her n  m eas ure d  by  t h e   w e at her  service s  on    0 6   Jan u a ry  2011  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N 2088- 86 94       Mo del i ng o f  p h o t o v o l t ai syst em   w i t h  m a x i m u m   po w e r p o i n t   trac ki n g  c ont ro l by  … ( F a r i d  Sa a d a o u i)   1 581 4. 1. 1.   A p p lica t ion   of   A N N   o n   r a d i at ion   The   q u a d r a t i so lar   ra di a tio n   error   is  v e r ne g lig i b l e it  i s   o the   or de r   of   1 0 -4   w h i c h   e xp la in t h im por tance   o f   ANN   a inp u t   o t h P V   p a n e l Da ta  b a s e   radia tio n   v ar ia t i on   o f   B e cha r   c it m easur e d   b th e   w e ather   ser v i c es  on Ja nuar y  06,   2 01 o v e r  a  p e r io o f   2 4 h o ur w i t h out  n eur a l   ne tw or k   as show i n   F igur e 9.   I n   F igur 1 0   is   a r c hi t e c t ur a l   s yn o p tic  o r a d i a tio pr o pose d   b y   n eur a net w or ( 1 - 1 0- 1) .   I n   F igur 1 1   i A N N   b l o c   S imulink   o f   r ad ia t i on I n   F ig u r 1 2   is  ANN  train i n g   o f   r ad ia ti o n   w ith  M a tla b / Sim u li nk.   I Fig u re   13  is   th sq u a red   er ro o f  th e   ANN t r ai n i n g   o f   r ad iation  with   M a tlab/ Sim u lin k.           F i gur e 9.  Da t a ba se r adia t i o n  var i a t i o n   o f Be c h ar  c it y   m easure d   b t h e   w e ather   ser v ice s   on  Ja nuar y   06,   2 0 1 1   over   per i o d   o 24  h o u r s   w ith ou t   ne ur a l   n e t w o r k         F i gur 1 0 .   A r c h i t ec tur a sy no ptic  o r a dia t i o pr o pose d   b ne u r al  n et wo rk (1 - 1 0 -1         F i gur e   1 1 .   A N N   bl oc   S i m ul i n of  r adia t i o n           F i gur e   1 2 .   A N N   Tr ainin g   o ra di a tio w ith  M a t la b/S i m u l i n k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst ,  V ol.  10,  N o.  3 , S e p   2 0 1 9  :   1575  – 1 591  1 582     F i g u r e 13 .   Th sq u a red   er ro r o f  th e   ANN  t r a i nin g   o f   rad i atio n   w it h   M a tl ab/ S i m u l in     4.1. 2. A p p l i ca t i on  of  AN on  tem p e r a tu r e   Tem p era t ure  v a riat ion  sc hem a   f or   A l g eria n   so ut hern  m ea su r e by  t h we ather  se rv ic es  o 0 6   Jan u ar y 20 1 1   a sh ow n i n  F ig ure 1 4 . D a ta ba s e tem p era t ur e varia t i on   o f   B e c h ar  c i t y   m ea su red   b y   th e   weat h e service s   o Ja nuar y   06,  201 o v er  a   p erio of  24  ho ur w i t hou ne ura l   n etw o rk  a sh ow in  F ig ure   15.  I F i gure   1 6   i ar c h itec t ur al  s y n o p tic  o t h pr op ose d   n e u ral  ne t w or of  T e m pe rature   ( 1-1 0 -1) .   I F i g u re   17  i s   A N N   b l o c   s i mul i nk o f   t em pe ra t u r e  a s show n.          F i gur e 1 4 .   Temper ature   var i a t i o n sc hem a  for  A l ge ria n   s o u t h er n   m easure d  by the   w e at her  service s   on 0 6  Ja n uary  201 1     F i gure  1 5 D a ta  b ase  t e mpe r ature   va ria t i o o f  Bec har  c ity  m e a sure d by t h w e a t he se rvices  o n Jan u a r y 0 6 ,   2 011  o v e r a   p e ri od  o f 24  h ou r s  wi t hou t   n e u r a l   ne t w o r k           F i gure  1 6 .   Ar c h i t ec tura l   sy no p t ic  o f the   pr op ose d   n eura l   ne t w or k of tem pe r a ture  ( 1-10-1)       0 20 40 60 80 100 12 0 14 0 160 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 10 1 B e s t   T r a i n i n g   P e r f or m a n c e   i s   0 . 0 0 0170 06  at   e po ch  1 71 M e a S qua r e E r r o r     ( m se ) 171  E p o c hs     Tr a i n Be s t Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N 2088- 86 94       Mo del i ng o f  p h o t o v o l t ai syst em   w i t h  m a x i m u m   po w e r p o i n t   trac ki n g  c ont ro l by  … ( F a r i d  Sa a d a o u i)   1 583     F i gur 1 7 .   A N N   bloc  s imu l in of  t e m pe r a tu r e       W e   w i l l  u s e   t w o   n e t w o r k s   o f  n e u r o n s   a t   a   t i m e ;  t h e  f i r s t  n e t w o r k   wh ose  ro le   i s   to   e st ima t e   the   r a dia t i on  a n t h sec o nd  i s   t o   estima t e   t h t e m p er a t ur w h ich  g i v t h corr e s p o ndi ng   c urren t   a nd   v o l t a g e   o th PV   p an el.  I n   F igu r 1 8   is  ANN  t r ain i n g   o f   t emp e ratu r e   w i t h   Ma t l a b /S i m uli n k.   I F i gur 19  is  t he   s q u ar ed   e r r o r   of   t he   A N N   t r ain i ng   o f   te m p e r atur e   w i t h   M at la b / S i muli n k .   I n   F ig u r 2 0   i sc he ma   o r a dia t i o a n d   tem p er at ur var i a tio Bec har   cit y   a Januar y   06,   201 i n   d u r a t i on  of   2 4 h   w i t ne ur al  n e t w o r k           F i gur 1 9 .   T h e   s quar e er r o r   of  t he  A N N   t r a i n i ng  o f   tem p er at ure  with  M at la b/Sim u l i n k       F i gur e   1 8 .   A N N   Tr ainin g   o te mpe r atur w i t h   M a t l a b/ Si mu lin       Th s q u a red   erro o f   t h e   t emperatu re  i v e r y   n egligib le,  it  is  on  t h or de r   o f   1 0 -4   w h i ch  e xpla i n s   t he   im por tance   o f   A N N   a nd  the   f o l l o w i ng  sc he m a   s how the  equ i vale nc e   w i t h   F i gur an F i gur 1 5 .           F i gur e   2 0 .   S c h e m a   o r a diat io and  t e m p e r a t ur e   va r i at ion  Be cha r  ci t as Januar y  06,  2 011 in  d ur ation  of  24h  w i t h   n e u r a net w or     0 5 10 15 20 25 30 35 10 -6 10 -4 10 -2 10 0 10 2 B e s t  T r a in in g   P e r f o r m a n c e  is  6 .8 1 8 1 e - 0 6   a t  e p o c h  3 5 M ean   S q u a r e d   E r r o r     ( m se) 35   E p o ch s     Tr a i n Be s t Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst ,  V ol.  10,  N o.  3 , S e p   2 0 1 9  :   1575  – 1 591  1 584 The  fo l l ow in g ste p of va r ia t i o ns  a re     from  00h 0 0  to  07 h 0 0 :  t he  r adi a t i o n  ( G = 0)  and  t h e   tem p er at ure  (T =2° C ).     from  07h 0 0  to  12 h 0 0 :  t he  r adi a t i o n  a nd t h t e mpe r ature   incr e a se rapid l y.    f r o m   1 2 h00   t o   1 3h3 0:   t h e   r ad i a t i on   i max i mu (G=max a n th t emperature  i al s o   m axim um  (T=max ) .     from  13h 3 0  to  18 h 0 0 :  t he  r adi a t i o n  ( G )  a nd the  tem p era t ure   ( T be gin  to   d ec rea s e   r a pidly .     from  18h 0 0  to  00 h 0 0 :  a t n i g h t ,  no r a diat io n (G =0)  an d the  t e m p e ra t u r e  te nds  t ow a r ds ( T=3.  5°C).    4.1. 3. A p p l i ca t i on  of  AN on  th e  PV  gen e rat o r   To   m ak th e   co nv ersio n   o f   s o l ar  e n e rgy   in to   e l ect ri c a l   p o we ef fe ct ive   a t   t he   o u t pu o f   t he   P V   pa nel,   i t   i s   p r e f e r a b l e  a n d   i n d i s p e n s a b l e   t o  o p e r a t e  i t   c l o s e   t o  a  p o i nt   o f   ma ximu p o w er,  a s   t hi p o w e r   v a r i e con s ta n tly  a c c o rd in t o   t he  c lima t o l og ica l   c on d iti on (radia t io le vel  s o lar,   t emperature  o s u rf ace  and  the  vo lta ge  o m o du le.) or  t he   ope ra ti n g   p ow e r   t ha t   is  d e t e r m i ne fro the s e   th re i npu ts  d i r ect ly   a ff ect s   t h des i g n  an d   p erform ance  of  th e   system Cur r ent  a n d   vol ta ge   v aria ti o n   s up plie b y   t h PV   p a n e l   w i t ho u t   neu r al  n e t w o rk   a show in     F i gure   2 1 .   I n   F i gur 2 2   i a r c h itec t ural   s y n o p tic   o the   pr o p os e d   n e u r a netw ork  (3- 10- 2).   In  F igu r 23  is   ANN  t r ai ni ng   o rad i at io and   t e mp eratu r wi th   M at l a b/ Simu l i nk .   I F i g u re   2 i s   t he   s quar e err o r   o f   t h e   ANN  t r ai n i n g   o f   radi ati o an d   t e mp er at u r wi t h   M a t l a b / S i mul i n k .   I F i gure  2 5   i vo lta ge  c urren t   cha r ac t e ris tic,   I-V   o a   p h o to vo l t aic   m odu le   f or  t he   d iffer e nt   te mpe r a t ure s   a n d   c on sta n ra di a tio w i t h   n e u ra netw ork.   I F i g u re   26  is  v ol t a ge  p ow er   c har acter i s t i c,   P -V   o a   phot ovo lt ai c   modu l e   f o r   t h e   d if f e re nt   tem p era t ur es a nd co ns ta nt r ad iat i on  w i t h   n eu ra l   netw ork.           Fi g u r e 21 . Cu rre n t  a nd  v olt a ge  v a r i a t i o n   supp li ed  b y   t h e P V  p a n e l  w it ho ut  n e u ral  ne tw ork           F i gure  2 2 . A rc hi tec t ura l  sy n o p tic  o t h e   pr op ose d   n eura l   ne t w or (3-10-2)       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.