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 .   3 9 2 ~ 4 0 1   I SS N:  2088 - 8 694 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v 8 i 1 . p p 3 9 2 - 401           392       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 Si m ula tion  of  G rid  Co nnected  P V   G e nera tion  Sy ste m  Using  Ma tlab/Si m ulin k       O m a M o ha m m ed  B ena is s a 1 ,   Sa m ir  H a dje ri 2 ,   Sid   A h m e d   Z idi 3   1, 2, 3   L a b o ra t o ry   o f   In telli g e n Co n tro a n d   El e c tri c a P o w e S y ste m ,   Djil laliL iab e s Un iv e rsit y ,   S id B e A b b e s,  A l g e ria       Art icle  I nfo     AB ST RA CT   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct  2 8 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   J an   0 3 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   J an   1 3 ,   2 0 1 7       T h is  p a p e d e sc rib e th e   G rid   c o n n e c ted   so lar  p h o t o v o lt a i q u e   sy s tem   u sin g   DC - DC  b o o st  c o n v e rter  a n d   th e   DC/A in v e rter  (V S C)  to   su p p li e e lec tri c   p o w e to   th e   u t il it y   g rid .   T h e   m o d e c o n tain a   re p re se n tatio n   o f   th e   m a in   c o m p o n e n ts  o f   th e   s y ste m   th a a re   t w o   so lar  a rra y o f   1 0 0   k W ,   b o o st  c o n v e rter  a n d   th e   g rid   si d e   i n v e rter.  T h e   p a p e sta rts  w it h   a   s y ste m   d e sc rip ti o n ,   in   t h is  p a rt  w e   h a v e   g iv e n   a   d e f in it io n   a n d   a   sh o rt  o v e rv ie w   o e v e r y   c o m p o n e n u se d   in   th is  s y s tem   a n d   th e y   a r e   ta k e n   se p a ra t e ly .   T h e   P cel m o d e is  e a s y ,   a c c u ra te,  a n d   tak e e x tern a te m p e ra tu re   a n d   so lar   ra d iatio n   in t o   c o n sid e ra ti o n .   It   a lso   p ro p o se a   m a x i m u m   p o w e p o in t   trac k in g   (M P P T a lg o rit h m .   Th e   a lg o rit h m   in c o r p o ra ted   in   a   DC/DC  c o n v e rter  is  u se d   to   trac k   th e   m a x i m u m   p o w e r   o f   P V   c e l l.   F in a ll y ,   th e   DC/A in v e rter  (V S C)  o f   th re e -   l e v e is  u se d   to   re g u late   th e   o u p u t   v o lt a g e   o DC/DC   c o n v e rter  a n d   c o n n e c ts  t h e   P V   a rra y   to   th e   g rid .   S im u latio n   re su lt sh o w   h o w   a   so lar  ra d iati o n ’s   c h a n g e   c a n   a ff e c th e   p o w e o u tp u t   o f   a n y   P s y ste m ,   a lso   t h e y   sh o w   th e   c o n tro p e rf o rm a n c e   a n d   d y n a m ic  b e h a v io o f   th e   g rid   c o n n e c ted   p h o t o v o lt a ic sy ste m .   K ey w o r d :   B o o s c o n v er ter     Gr id - c o n n ec ted     Ma tlab /Si m u l in k   MP PT     P h o to v o ltaic  s y s te m       VSC   i n v er ter   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 :   O m ar   Mo h a m m ed   B en aiss a   L ab o r ato r y   o f   I n telli g e n t Co n t r o l a n d   E lectr ical  P o w er   S y s te m ,   Dj ilali liab es Un i v er s it y ,   Sid iB el  A b b es,   A l g er ia .   E m ail:  o m ar io r iq u el m e1 0 @ y a h o o . f r       1.   I NT RO D UCT I O N     B ec au s en er g y   r eso u r ce s   a n d   th eir   u til izatio n   w i ll  b p r o m i n en is s u e   o f   t h is   c en tu r y ,   t h e   p r o b lem s   o f   n at u r al  r eso u r ce   d ep letio n ,   en v ir o n m e n tal  i m p ac ts ,   a n d   t h r is in g   d e m a n d   f o r   n e w   e n er g y   r eso u r ce s   h av e   b ee n   d is cu s s ed   f er v en t l y   in   r ec en t   y ea r s   [ 1 ] . Gr id - co n n ec ted   p h o to v o ltaic   ( P V)   p o w er   s y s te m s   h av e   b ee n   s u s tai n in g   a n   e x p o n en t ial  g r o w t h   r ate  d u r in g   t h p ast  d ec ad e.   T h is   s teep   g r o w t h   i s   d r iv e n   b y   a   g r o w i n g   co n ce r n   ab o u cli m a te  ch an g e,   r eb ates  an d   ta x   i n ce n ti v es,  an d   r ed u ctio n   i n   P s y s te m   co s t.  T h e   m ai n   d is ad v a n ta g o f   s o lar   en er g y   b ased   elec tr ical  p o w er   s u p p l y   is   t h at  p o w er   g e n er at io n   is   n o co n s tan t   th r o u g h o u t h d a y ,   as  i al wa y s   c h a n g e s   w i th   at m o s p h er i co n d itio n s   [ 2 ] .   Fu r t h er ,   th e   ef f icie n c y   o f   s o lar   en er g y   co n v er s io n   to   elec tr ica en er g y   is   v er y   lo w ,   o n l y   i n   t h r an g o f   9 - 1 7 %.  T h er ef o r e,   m ax i m u m   p o w e r   p o in tr ac k i n g   ( MP P T )   is   an   ess e n tial  p ar o f   g r id - tied   s o lar   P s y s te m   to   e n s u r eth at   m ax i m u m   a v ailab le   p o w er   is   al w a y s   ex tr ac ted   o u t   o f   t h P p an el  at  al co n d iti o n s   a n d   s teer ed   to   th AC   g r i d ,   co n s id er ed   as  an   in f in ite  s in k   o f   p o w er   id ea ll y   [ 3 ] . T h is   f ea t u r h as   an   es s en t i al  r o le  in   d y n a m ic  r esp o n s a n d ef f icie n c y   o f   th e   p h o to v o ltaic  s y s te m ,   i n   liter at u r e,   d if f er en MP P T   alg o r ith m s   ar i n tr o d u ce d   an d   a m o n g   th e m   th P er tu r b   an d   Ob s er v ( P & O) ”  an d   I n cr e m e n tal  C o n d u cta n ce ”  ar m o s tl y   u s ed   [ 4 ] , [ 5 ] ,   o n   th o th er   h an d ,   s o m e   MP PT s   ar e   m o r r ap id   an d   a cc u r ate  an d   th u s   m o r i m p r e s s i v e,   w h ic h   n ee d   s p ec ial  d es ig n   a n d   f a m iliar it y   w it h   s p ec i f ic  s u b j ec ts   s u c h   as  f u zz y   lo g ic  [ 6 ] ,   o r   n eu r al  n et wo r k   [ 7 ]   m et h o d s .   Gr id   co n n ec ted   P s y s te m s   f ee d   elec tr icit y   d ir ec tl y   to   th elec tr ical  n et w o r k ,   o p er atin g   p ar allel  to   th co n v e n tio n a elec tr ic   s o u r ce .   T h s i m p le s g r id - co n n ec t ed   P s y s te m   co n tai n s   P a r r ay   an d   a n   i n v er ter   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       Mo d elin g   a n d   S imu la tio n   o f G r id   C o n n ec ted   P V   Gen era tio n   S ystem  Usi n g   . . . .   ( Oma r   Mo h a mme d   B en a is s a )   393   u n i u s ed   f o r   r esid en tia p u r p o s to   g en er ate  c lean   elec tr ic it y   n ea r   th p o in o f   u s [ 8 ] .   On o f   th m a in   tech n ical  b ar r ier s   th at  ca n   u lt i m atel y   li m it  f u r t h er   P p en etr atio n   is   th f ast  v ar iatio n s   i n   th P s y s te m s   o u tp u p o w er   i n d u ce d   b y   clo u d   tr an s ien ts .   S u c h   e v en ts   ar e   k n o w n   to   ca u s v o ltag f l u ct u atio n s   w h ic h   m a y   lead   to   ex ce s s i v o p er atio n s   o f   v o ltag r eg u lat io n   eq u ip m en an d   lig h f lic k er in g   [ 9 ] .   So lar   ir r ad ian ce   v ar iab ilit y ,   w h ich   ca n   b ea s il y   r ec o r d ed   u s in g   p y r a n o m e ter   an d   d ata   lo g g er ,   i s   u s ed   i n   n u m er o u s   s t u d ies  to   as s ess   t h AC   p o w er   i n j ec ted   in t o   th g r id   b y   P s y s te m s .   B u t   in   r ea lit y ,   th t w o   v ar iab les  ar n o p er f ec tl y   p r o p o r tio n al  w it h   o n an o th er ,   n o r   s y n ch r o n ized   in   ti m d u t o   d elay s   w it h i n   th e   in v er ter   cir c u it e le m en t s   an d   c o n tr o ls .   As  co n s eq u en ce ,   co m p u ter   m o d el s   th a ac cu r ate l y   s i m u la te  th d y n a m ic  b eh a v io r   o f   P s y s te m s   u n d er   m o v i n g   clo u d s   w o u ld   t h u s   b o f   h i g h   v al u e.   I n   t h is   p ap er ,   d y n a m ic  M A T L A B / Si m u li n k   m o d el  o f   a   th r ee   p h a s g r id - co n n ec ted   P s y s te m   t h at  ca n   b u s ed   to   p r ed ict  th d ev iat io n s   in   A C   p o w er   o u tp u u n d er   v ar iab le  s o lar   ir r ad ian ce   i s   p r esen ted .   T h co m m o n l y   u s e d   p er tu r b - an d - o b s er v tech n i q u f o r   Ma x i m u m   P o w er   P o in t   T r ac k in g   ( MP PT)   is   u s ed   i n   th e   p r esen t   m o d el .   Fig u r 1   s h o w s   t y p ical   u t i lit y   in ter ac t iv e   P s y s te m ,   it  is   f o u n d   th at  th d ev iatio n   b et w ee n   s o lar   r ad iatio n   an d   o u tp u p o w er   v ar iab ilit y   th at  m a y   b ca u s ed   b y   th MP PT   an d   b u f f er   ca p ac ito r   is   m in i m al  a n d   ca n   o f te n   b n eg lec ted .   As  r es u lt,  t h e   v ar iatio n s   i n   s o lar   ir r ad ian ce   ca n   b co n s id er ed   as a   g o o d   in d icatio n   o f   p o w er   f l u ctu a tio n s .             Fig u r 1 .   Utilit y   i n ter ac ti v p v   s y s te m       2.   SYST E M   DE SCRI P T I O N   Fig u r 2   s h o w s   t w o   P ar r a y s   o f   1 0 0 k W   co n n ec ted   to   2 5 k g r id   v ia  t w o   DC - D C   b o o s co n v er ter s   an d   th r ee - p h ase  t h r ee - le v el  Vo ltag So u r ce   C o n v er ter   ( VSC ) .   Ma x i m u m   P o w er   P o in T r ac k in g   ( MP PT )   is   i m p le m en ted   i n   th b o o s t c o n v er ter   b y   m ea n s   o f   S i m u li n k   m o d el  u s i n g   th ' P er tu r b   &   O b s er v e '   tech n iq u e.   T h p r o p o s ed   m o d el  co n tain s   th f o llo w i n g   co m p o n e n ts :   a.   T w o   P ar r ay s   d eliv er i n g   m ax i m u m   o f   2 0 0   k W   at  1 0 0 0   W / m ²  s u n   ir r ad ian ce .     b.   T w o   DC - D C   b o o s co n v er ter s   ( o r an g b lo ck )   th at  ar u s e d   to   in cr ea s th v o ltag o u t p u o f   P V1   an d   P V2   to   5 0 0   DC .     c.   T h r ee - lev el  t h r ee - p h a s VS C   in v er ter   ( b lu b lo ck s )   th at  is   u s ed   to   co n v er t h DC   v o lta g d eliv er ed   b y   th ar r a y s   o f   ( 5 0 0   V)   to   an       AC   v o lta g o f   2 6 0   an d   also   to   k ee p   u n it y   p o w er   f ac to r .     d.   C ap ac ito r   B an k s   o f   2 0   k Var   u s ed   to   f ilter   th h ar m o n ics p r o d u ce d   b y   t h VS C .   e.   A   t h r ee - p h ase  co u p li n g   tr an s f o r m er   o f   2 0 0   k V A .   A n d   2 6 0 /2 5 k V.   f.   Utilit y   g r id .   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   201 7     3 9 2     401   394       Fig u r 2 .   W h o le  P g r id - co n n ec ted   s y s te m       2 . 1 .   T he  ph o t o v o lt a ic  g ener a t o r     T h P s y s te m   r ep r esen ted   i n   th is   p ap er   co n s is t s   o f   t w o   p h o to v o ltaic  ar r a y s   w o r k   i n   p ar allel  th at  ar P V1   ar r ay   a n d   P V2   ar r ay .   T h 1 0 0 - k W   P V1   ar r a y   «   S u n P o w er   ( SP R - 305)   » ,   co n s i s ts   o f   6 6   s tr i n g s   o f   5   s er ies - co n n ec ted   3 0 5 . 2 W   m o d u les co n n ec ted   i n   p ar allel  ( 6 6 * 5 * 3 0 5 . 2   W 1 0 0 . 7   k W ) .     Ma n u f ac t u r er   s p ec if icat io n s   f o r   th m o d u le  «   SP R - 305   »   ar lis ted   in   T ab le  1 .   T h P a r r ay   b lo ck   h as   o n i n p u t h at  a llo w   y o u   v ar y i n g   s u n   ir r ad ian ce   ( in p u 1   in   W / m ²) .   T h ir r ad ian ce   p r o f ile  i s   d e f in ed   b y   a   Sig n al  B u ild er   b lo ck   w h ich   i s   co n n ec ted   to   t h P ar r a y   in p u t s .   T h ch ar ac ter is tics   I - an d   P - o f   o n e   m o d u le  S u n P o w er SP R - 305 - W HT   ty p ar r ep r esen ted   in   Fi g u r 3 .       T ab le  1 .   Sp ec if icatio n s   o f   «   S u n P o w er   ( SP R - 3 0 5 )   »   P V - ar r a y   M o d e l   n a me   S u n P o w e r   S P R - 305 - W H T   N o .   o f   c e l l   9 6   i n   se r i e s   O p e n   c i r c u i t   v o l t a g e   ( V o c )   6 4 . 2   V   S h o r t   c i r c u i t   c u r r e n t   ( I sc)   5 . 9 6   A   M a x i m u m   P o w e r   V o l t a g e ( V mp )   5 4 . 7   V   M a x i m u m   P o w e r   C u r r e n t   ( I mp )   5 . 5 8   A           Fig u r 3 .   T h ch ar ac ter is tics   I - an d   P - o f   o n m o d u le  Su n P o w er   SP R - 305 - W HT   t y p e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       Mo d elin g   a n d   S imu la tio n   o f G r id   C o n n ec ted   P V   Gen era tio n   S ystem  Usi n g   . . . .   ( Oma r   Mo h a mme d   B en a is s a )   395   T h ch ar ac ter is tics   o f   P V1   ar r a y   ar s h o w n   b elo w :           Fig u r 4 .   T h C h ar ac ter is tics   I - an d   P - o f   t h P V1   ar r ay           Ho w e v er   t h P V2   ar r a y   o f   1 0 0   k W ,   u s es  4 8 8   p an el s   «   K y o ce r a   KD2 0 5 GX - LP   » ,   co n s is ts   o f     6 1   s tr in g s   o f   8   s er ies - co n n ec ted   2 0 5   W   m o d u les co n n ec ted   in   p ar allel  ( 6 1 * 8 * 2 0 5   W 1 0 0 . 0 4   k W ) .     Ma n u f ac t u r er   s p ec if ica tio n s   f o r   th m o d u le  «   K y o ce r KD2 0 5 GX - LP   » ar lis ted   in   t h T ab le   2 :       T ab le  2 Sp ec if icatio n s   o f   «   K y o ce r KD2 0 5 GX - L P   »   P V - ar r ay   M o d e l   n a me   K y o c e r a   K D 2 0 5 G X - LP   N o .   o f   c e l l   5 4   i n   se r i e s   O p e n   c i r c u i t   v o l t a g e   ( V o c )   3 3 . 2   V   S h o r t   c i r c u i t   c u r r e n t   ( I sc)   8 . 3 5 9   A   M a x i m u m   P o w e r   V o l t a g e ( V mp )   2 6 . 6   V   M a x i m u m   P o w e r   C u r r e n t   ( I mp )   7 . 7   A       T h ch ar ac ter is tics   I - a n d   P - o f   o n e   m o d u le  K y o ce r a   KD2 0 5 GX - L P   t y p ar r ep r esen ted   i n   Fig u r 5 .           Fig u r 5 . T h ch ar ac ter is tics   I - an d   P - o f   o n m o d u le    K y o ce r KD2 0 5 GX - L P   t y p e       T h ch ar ac ter is tics   o f   P V2   ar r a y   ar s h o w n   b elo w :       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   201 7     3 9 2     401   396       Fig u r 6 .   T h C h ar ac ter is tics   I - an d   P - o f   t h P V2   ar r ay       2 . 2 .   B o o s t   co nv er t er     I is   im p le m e n ted   in   th is   p r o p o s ed   s y s te m   b y   u s in g   d io d an d   MO SF E T .   I n   th b o o s co n v er ter   th av er a g o u tp u cu r r en i s   less   t h en   t h a v er ag i n d u cto r   cu r r en t.  an d   m u c h   h i g h er   r m s   c u r r en w o u ld   f lo w   t h r o u g h   t h f ilter   ca p ac ito r   d u eto   th i s   r ea s o n   a   lar g e   v a lu o f   t h in d u cto r   an d   f il ter   c ap ac ito r   is   r eq u ir ed   th an   th o s e   o f   b u c k   co n v er te r   [ 1 0 ] . W h en   th MO SF E T   s w itc h   i s   ON,   t h c u r r en t h r o u g h   t h in d u cto r   in cr ea s es  a n d   th i n d u cto r   s ta r ts   to   s to r en er g y .   W h e n   t h e   MO SF E T   s w itc h   is   clo s ed ,   t h en er g y   s to r ed   in   th in d u cto r   s tar ts   d is s ip ati n g .   T h cu r r en f r o m   t h v o lta g s o u r ce   an d   th i n d u cto r   f lo w s   th r o u g h   th f l y   b ac k   Dio d to   th e   lo ad .   T h u s   t h av er a g v o lta g ac r o s s   th lo ad   is   g r ea ter   t h an   t h i n p u v o ltag a n d   i s   d eter m in ed   w it h   h e lp   o f   th d u t y   c y cle  o f   t h g ate  p u ls to   t h MO SF E T   s w itc h   [ 1 2 ] .   Fig u r 7   s h o w s   t h s c h e m atic   d iag r a m   f o r   th b o o s co n v er ter   u s ed   in   t h is   r e s ea r ch   w o r k   to   s tep   u p   th P o u tp u t   v o lta g to   h ig h er   le v el  s u i tab le  f o r   th e   DC / AC   i n v er ter   o p er atio n   t h at  co n n ec ted   to   t h u tili t y   g r id   [ 1 1 ] .           Fig u r 7 .   B o o s t c o n v er ter         0 1 S V V D                                                                                                             ( 1 )     on SW T D T                                                                                                                                        ( 2 )     S W o n o f f T T T                                                                                                                                       ( 3 )     W h er e:   a.   S V I s   s o u r ce   v o lta g e   b.   0 V I s   th o u tp u t v o lta g o f   t h co n v er ter   c.   D I s   th d u t y   c y cle   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       Mo d elin g   a n d   S imu la tio n   o f G r id   C o n n ec ted   P V   Gen era tio n   S ystem  Usi n g   . . . .   ( Oma r   Mo h a mme d   B en a is s a )   397   d.   1 SW SW F T I s   s w itc h in g   f r eq u en c y   o f   t h co n v er ter   e.   on T I s   o n   ti m p er io d   o f   th s e m ic o n d u cto r   s w itc h   f.   o f f T I s   o f f   ti m p er io d   o f   th s e m ic o n d u cto r   s w itc h   In   o u r   m o d el,   w h a v t w o   b o o s co n v er ter s   u s ed   to   in cr ea s th DC   v o lta g d eliv er ed   b y   th t w o   P V1   an d   P V 2   ar r ay s   to   5 0 0 V.   T h t w o   b o o s t c o n v er ter s   u s t h MP PT   co n tr o ller   th at  au to m atica ll y   v ar ies t h e   d u t y   c y cle  to   g e n er ate  th v o lt ag r eq u ir ed   to   ex tr ac th m a x i m u m   p o w er .     2 . 3 .   M a x i m u m po w er   utiliza t io n o f   ph o t o v o lt a ic  ( P V)   po w er   s o urce s   A a n y   g iv e n   ti m e,   to   ex tr ac t h m a x i m u m   p o w er   g en er ated   b y   s o lar   ce ll,  th s o lar   S y s t e m   h a s   to   b eq u ip p ed   w it h   m a x i m u m   p o w er   p o in tr ac k er   ( MP PT ) .   I h elp s   to   o p er ate  th P s y s te m   at  th e   m ax i m u m   o u tp u p o w er   p o in f o r   g iv e n   s et  o f   co n d itio n s ,   th er eb y   m ax i m iz in g   t h ar r a y   ef f icie n c y .   T h e   MP PT   d o es  th is   b y   co n s ta n tl y   co n tr o lli n g   th P v o ltag e   o r   cu r r en in d ep en d e n tl y   r eg ar d less   o f   t h lo ad   co n n ec ted .   T h MP PT   tech n o lo g y   is   co m m o n l y   i m p le m en ted   in   th e   DC - D C   co n v er ter s ,   b u t   d u to   tech n o lo g ical  ad v an ce m e n ts   in   r ec e n ti m e s ,   n o w   it   ca n   also   b i m p le m en ted   in   t h e   DC - AC   i n v er ter s .   A lt h o u g h ,   s e v er al  MP P T   m et h o d s   ar av ailab le,   t h m o s c o m m o n l y   p r ac ticed   is   P er tu r b   an d   Ob s er v e   s o   it   w il l b e   u s ed   in   o u r   p r esen t st u d y   [ 1 3 ] - [ 1 4 ] .     2 . 3 . 1 .   P er t urb - a nd - o bs er v ( P &O )   m et ho d   T h p er tu r b - an d - o b s er v ( P & O)   alg o r it h m   is   th e   m o s co m m o n l y   u s ed   in   p r ac tice  f o r   M P P   tr ac k in g .   I is   b ased   o n   th f ac th at  as  th v o ltag is   p er tu r b ed   an d   th r ate  o f   ch an g o f   p o w er         is   o b s er v ed .   B ased   o n   th s i g n   ( p o s itiv o r   n e g ati v e)   o f   th d er iv ati v e       ,   th v o lta g v alu is   i n cr ea s ed   o r   d ec r ea s ed   to   r ea ch   MPP ,   th er eb y   y ield in g   ze r o ,       d er iv ativ e.   A s   t h n at u r o f   t h is   al g o r ith m   i s   ab s o lu te l y   b ased   o n   p er tu r b atio n ,   o n e   ca n   n o tice  s o m o s cillat io n s   e v en   a f ter   th MP P   is   r ea ch ed   [ 1 3 ] , [ 1 5 ] .           Fig u r 8 .   P o w er   v s   v o lta g cu r v s h o w in g   MP P     2 . 4 .   VSC  I nv er t er       P m o d u le s   g e n er ate  d ir ec cu r r en ( DC )   an d   v o lta g e.   Ho w e v er ,   to   f ee d   th elec tr icit y   to   th g r id ,   alter n ati n g   c u r r en ( AC )   cu r r en an d   ( A C )   v o ltag ar n ee d ed .   I n v er ter s   ar th eq u ip m en u s ed   to   co n v er t   DC   to   AC .   I n   ad d itio n ,   t h e y   c an   b i n   ch ar g o f   k ee p i n g   t h e   o p er atin g   p o in t   o f   th P ar r a y   at  t h MP P .   T h is   is   u s u all y   d o n w it h   co m p u t atio n al  MP P   tr ac k in g   al g o r it h m s .   T h er ar e   d if f er en i n v er ter   co n f ig u r atio n s   d ep en d in g   o n   h o w   th P m o d u les ar co n n ec ted   to   th i n v er ter .   T h VSC   co n v er ts   t h 5 0 0   DC   l in k   v o ltag e s   to   2 6 0   AC   a n d   k ee p s   p o w er   f ac to r   a u n it y .   T h VSC   co n tr o l s y s te m   co n s i s ts   o f   t w o   co n tr o l lo o p s   a.   An   ex ter n al  co n tr o l lo o p   w h ic h   r eg u lates D C   li n k   v o lta g to   +/ -   2 5 0   V.     b.   An   i n ter n al  co n tr o l lo o p   w h ic h   r eg u lates  g r id   cu r r en t s   ( ac tiv an d   r ea ctiv e)   cu r r en t c o m p o n en t s .   c.   T h co n tr o l sy s te m   u s es a   s a m p le  ti m o f   1 0 0   m icr o s ec o n d s   f o r   v o ltag a n d   cu r r en co n tr o ller s .   B o o s an d   VSC   co n v er ter s   w it h   p u l s g en er ato r s   u s f a s s a m p le  ti m o f   1   m icr o s ec o n d   i n   o r d er   to   g et  an   ap p r o p r iate  r eso lu tio n   o f   P W w av e f o r m s   [ 1 6 ] .         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   201 7     3 9 2     401   398   3.   SI M UL AT I O R E S UL T AND  DIS CUSS I O N   Si m u latio n   s tar ts   w it h   s tan d ar d   test   co n d itio n s   ( 2 5   °C ,   1 0 0 0   W / m ²) .   Fro m   t=0   s ec   to   t=0 . 0 5   s ec ,   th e   p u ls es  f o r   b o o s co n v er ter s   an d   VSC   in v er ter   ar b lo ck ed .   T h v o ltag o f   P V1   ar r ay   co r r esp o n d   to   th o p en   cir cu it  v o ltag e   ( 5   p an els   in   Se r ies  *   Vo 5   *   6 4 . 2   3 2 1   V) ,   an d   f o r   P V2   ar r a y   ( 8   p an els   in   Sér ies  * Vo =8   *   3 3 . 2   2 6 5 . 6   V)   ( s ee   Fig u r 9 ) .   A th i s   ti m th V SC   i n v er ter   o f   th r ee - le v el  f u n ctio n s   as  an   u n co n tr o lled   r ec tif ier   ( d io d e)   an d   th DC   ca p ac ito r s   ar ch ar g ed   o v er   5 0 0   ( Fig u r 1 1 ) .   A 0 . 0 5   s ,   b o o s co n v er ter   an d   VSC   in v er ter   ar u n lo ck ed .   T h e   DC   v o ltag is   s et  at  Vd   5 0 0 ( s ee   Fi g u r 1 1 ) .   T h d u t y   c y c l es  o f   th e   t w o   b o o s co n v er ter   eq u al  to   0 . 5   an d   0 . 6   r esp ec tiv el y   ( s ee   Fi g u r 1 0 )   ir r ad ian ce   is   s et  at  1 0 0 0   W / m 2   as  s h o w n   in   Fi g u r 1 2 .   T h n o m i n al  s p ee d   is   r ea c h ed   at  0 . 2 5 s ,   th v o lta g e   g en er ated   b y   t h ar r a y   P V1   is   V PV1   ( 1 - D 1 )   *   Vd ( 1 - 0 . 5 )   *   5 0 0   2 5 0   V,   w h ile  th v o lta g g e n er ated   b y   th e   ar r ay   P V2   is   V PV2   ( 1 - D 2 ) * V d       ( 1 - 0 . 6 )   *   5 0 0   2 0 0   V .             Fig u r 9 .   Vo ltag g e n er ated   b y   P V1   an d   P V2   a r r ay s     Fig u r 1 0 .   Du t y   c y cles o f     P V 1   an d   P V2   a r r ay s             Fig u r 1 1 .   DC   lin k   v o lta g Vd     Fig u r 1 2 .   I r r a d ian ce   o f     th P V1   an d   P V2   ar r ay s       T h p o w er   g e n er ated   b y   ar r a y s   P V1   a n d   P V2   ar o n   t h o r d er   o f   9 7   k ilo w a tts   a n d   9 8   k ilo w att s   r esp ec tiv el y ,   w h ile  t h m a x i m u m   p o w er s   w it h   ir r ad ian ce   o f   1 0 0 0 W m ²   ar esti m ated   at  1 0 0 . 7   k ilo w att s   to   1 0 0 . 0 4   k ilo w atts   ( s ee   Fi g u r 1 3 ) .   I is   im p o r tan to   n o te  th at  th v o ltag a n d   cu r r en o f   p h ase  A   at  2 5   k b u s b ar   ar in   p h ase  ( p o w er   f ac to r   eq u als to   1 )   as sh o w n   i n   Fi g u r 1 4 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       Mo d elin g   a n d   S imu la tio n   o f G r id   C o n n ec ted   P V   Gen era tio n   S ystem  Usi n g   . . . .   ( Oma r   Mo h a mme d   B en a is s a )   399         Fig u r 1 3 .   T h p o w er s   g e n er at ed   b y   th P V1   an d   P V2   ar r ay s     Fig u r 1 4 .   C u r r en t a n d   v o ltag in j ec ted   in to   th g r id       A t   =   0 . 4   s   b o th   MP P T   co n tr o ls   ar e   en ab led .     MP PT 1   co n tr o ller   s tar ts   co n tr o lli n g   t h v o ltag e   g en er ated       b y   P V1   b y   ac tin g   o n   th d u t y   c y cle  o f   th f ir s b o o s co n v er ter   in   o r d er   to   ex tr ac th m a x i m u m   p o w er .   T h m a x i m u m   p o w er   o f   th f ir s P ar r ay   ( 1 0 0 . 7   k ilo w atts )   i s   o b tain ed   w h e n   th d u t y   c y cle  D1   eq u als  to   0 . 4 5 3 .   A 0 . 6   s ,   th v o lta g o f   th ar r a y   P V1 = 2 7 4   V   as  ex p ec ted   f r o m   th s p ec if icatio n s   o f   th e   P ar r ay   ( N_ s ér ie * V m p   5   *   5 4 . 7   =   2 7 3 . 5   V) .   Fro m   0 . 7   s   to   1 . 2   s ,   t h e   ir r ad ian ce   I r 1   d ec r ea s es  li n ea r l y   f r o m   1 0 0 0   W / m ²  to   2 5 0   W /m ².   Fro m   ti m t=1 . 1 ,   th ir r ad ian ce   I r 2   also   d ec r ea s es  lin ea r l y   f r o m   1 0 0 0   W /m ²  to   2 5 0   W /m ²  ( Fi g u r 1 6 ) .   B o th   MPPT  co n tr o ller s   co n ti n u tr ac k i n g   th m ax i m u m   p o w er   d eli v e r ed   b y   ea ch   P ar r a y .   A t   1 . 2   s   w h en   t h e   ir r ad ian ce   I r 1   r ea ch es  th v a lu o f   2 5 0   W /m ²,   th d u t y   c y cle   D 1   is   ar o u n d   0 . 4 8 5 .     T h co r r esp o n d in g   v o lta g e   an d   p o w er   ar 2 5 5   an d   2 2 . 6   k ilo w atts   r esp ec tiv el y .   Fo r   t h s ec o n d   P ar r ay ,   t h ir r ad i an ce   I r 2   r ea ch es  th e   v alu o f   2 5 0   W /m ²  at  t =   1 . 6 5   s ,   w h er th d u t y   c y cle  D 2 =0 . 6 .   No te  th at  tr ac k in g   t h m a x i m u m   p o w er   p o in b y   t h MM PT   c o n tr o ller   is   en s u r ed   ev e n   w h e n   th e   ir r ad ian ce   ch a n g e s   r ap id l y .   Fr o m   t =   1 . 5   s   to   t   3   s   v ar io u s   ch an g es   o f   th e   ir r ad ian ce   I r 1   a n d   I r 2   ar ap p lied   to   illu s tr ate  th g o o d   p er f o r m a n c o f   th MP PT   co n tr o ller .             Fig u r 1 5 .   Po w er   g e n er ated   b y   th P V1   an d   P V2   ar r ay s     Fig u r 1 6 .   I r r a d ian ce   o f   th t wo   ar r ay s       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   201 7     3 9 2     401   400         Fig u r 1 7 .   Du t y   c y cles o f   t h P V1   an d   P V 2   ar r ay s     Fig u r 1 8 .   Vo ltag g en er ated   b y   t h P V1   an d   P V2   ar r ay s       Fig u r 1 9   s h o w s   th p o w er   in j ec ted   in to   th g r id .   Fro m   0   s   to   0 . 0 5   s   th p o w er   i n j ec ted   in to   th g r id   is   g r o w in g   b ec au s t h p u l s es  o f   b o o s co n v er ter   an d   VS C   i n v er ter   ar b lo ck e d .   A t   0 . 0 5 s   th e   p u ls es a r en ab led ,   th p o w er   in j ec ted   in to   th g r id   is   1 9 5   k W .   Fro m   0 . 2   s   to   0 . 7 5   s   th ir r ad ian ce   is   1 0 0 0 W   m ²,   w h ile  t h in j ec ted   p o w er   r ea ch es  its   m ax i m u m   v alu e.   Fro m   0 . 7 5   s   to   2 . 7 5   s   s ev er al  v ar i atio n s   i n   t h ir r ad ian ce   lead   t o   ch an g th p o w er   in j ec ted   in to   th g r id   to   s tab ili ze   at  2 . 7 5   s   an d   tak es t h v al u o f   2 0 0   k ilo w atts .           Fig u r 1 9 .   Po w er   in j ec ted   in to   th g r id       4.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   p r esen ts   t h m o d elin g   an d   s i m u latio n   o f   g r id   co n n ec ted   P s y s te m   w i th   P er tu r b   an d   Ob s er v MP P T   A lg o r ith m   to   in j ec th p o w er   e x tr ac ted   f r o m   p h o to v o ltaic  ar r a y   an d   o b tain   u n i tar y   p o w er   f ac to r   in   v ar y i n g   w ea t h er   co n d itio n s .   A cc o r d in g   to   t h r es u l ts   o b tain ed   f r o m   th s i m u latio n ,   w ca n   s a y   th a t it   is   es s en tial  to   o p er ate  t h s y s te m   at   t h MP P   ( Ma x i m u m   P o w er   P o in t)   o f   P ar r a y ,   in   o t h er   w o r d s   we   s h o u ld   al w a y s   e x tr ac t h m a x i m u m   p o w er   f r o m   t h P m o d u le  b y   m o d u lati n g   th d u t y   cy c le  o f   th b o o s t   co n v er ter   i n   o r d er   to   en h a n ce   th e   p o w er   i n j ec ted   in to   th e   g r id ,   o th er w i s t h P ar r a y   i s   n o f u ll y   e x p lo ited   w h ic h   co n s ec o n tl y   is   r ef lecte d   b y   h i g h er   lo s s es  i n   t h en er g y   tr an s f er r ed   f r o m   th P V   ar r ay   to   th u tili t y   g r id .   A ls o   t h P u l s w id t h   m o d u latio n   ( P W M)   tech n iq u e   h a s   b ee n   d e v elo p ed   b esid in v er ter s .   So   t h at  w e   ca n   o b tain   s in u s o id al  w av e f o r m   at  t h o u tp u o f   t h i n v er ter   an d   t h to tal   h ar m o n ic   d is to r tio n   ( T HD)   o f   th e   o u tp u t v o lta g ca n   b r ed u ce d . T h r esu lts   co n f ir m   th ad eq u ate  p er f o r m a n ce   o f   w h o le  d esi g n ed   co n tr o l.       RE F E R E NC E S   [1 ]   K.   S .   S rik a n th ,   A   T h re e   P h a se   M u lt L e v e Co n v e rter  f o G rid   Co n n e c ted   P V   S y ste m ,   In ter n a t io n a J o u r n a o f   Po we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste m ( IJ PE DS ) v ol /i ss u e :   5 ( 1 ) ,   p p .   7 1 - 75 ,   2 0 1 4 .   [2 ]   M .   C .   M ira,  e a l. ,   Bo o st  Co n v e rter  W it h   Co m b in e d   Co n tro L o o p   f o r   a   S tan d - A lo n e   P h o t o v o lain c   Ba tt e r y   Ch a rg e   S y st e m ,   IEE 1 4 th   W o rk sh o p   O n   Co n tro l   a n d   M o d e li n g   P o we r ele c tro n ics ,   2 0 1 3 .   [3 ]   P h o t o v o lt a ic Ce ll   C o n v e rsio n   Ef f icie n c y ,   U.S .   De p a rtme n t   o f   En e rg y Retrie v e d ,   1 9   M a y   2 0 1 2 .   [4 ]   D.   S e ra ,   e a l. On   t h e   P e rtu r b - a n d - Ob se rv e   a n d   In c re m e n tal  Co n d u c tan c e   M P P T   M e th o d f o P V   S y st e m s ,   IEE E   J o u rn a o P h o t o v o lt a ics v ol /i ss u e :   3 ( 3 ) ,   p p .   1 0 7 0 - 1 0 7 8 ,   2 0 1 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       Mo d elin g   a n d   S imu la tio n   o f G r id   C o n n ec ted   P V   Gen era tio n   S ystem  Usi n g   . . . .   ( Oma r   Mo h a mme d   B en a is s a )   401   [5 ]   F .   L iu e a l. V a riab le  S tep   S ize   INC  M P P T   M e th o d   f o P V   S y te m s,   IEE T ra n sa c ti o n o n   In d u stri a l   El e c tro n ic s,   v ol /i ss u e 55 ( 7 ) 2 0 0 8 .   [6 ]   T.   F.   W u ,   e a l. A   F u z z y   L o g ic - Co n tro ll e d   S i n g le  S tag e   Co n v e rter  f o P V - P o w re d   Li g h ti n g   S y ste m   A p p li c a ti o n s,   IEE E   T ra n sa c ti o n s o n   I n d u stria l   El e c tro n ic s ,   v ol /i s su e :   47 ( 2 ) p p .   2 8 7 2 9 6 ,   2 0 0 0 .   [7 ]   M .   V e e ra c h a ry ,   e a l. ,   Ne u ra l - Ne tw o rk   B a se d   M a x i m u m   P o w e P o i n T ra c k in g   o f   Co u p led - Id u c to In terle a v e d - Bo o Co n v e rter  S u p p li e d   P V   S y ste m   Us in g   F u z z y   Co n tro ll e r,   IEE T ra n sa c t io n o n   In d u stri a El e c tro n ic s v ol /i ss u e :   50 ( 4 ) ,   p p .   7 4 9 - 7 5 8 ,   2 0 0 3 .   [8 ]   P.   H.  Zo p e ,   e a l Per fo rm a n c e   a n d   S imu l a ti o n   An a lys is  o S i n g l e - Ph a se   Gr id   Co n n e c ted   PV   S y st e Ba se d   o n   Z - S o u rc e   In v e rte r,”   in   I n tern a ti o n a l   c o n f e re n c e   o n   P o w e El e c tro n ics ,   Driv e s an d   En e rg y   S y ste m ,   2010.   [9 ]   S .   L i ,   e a l ,   A   N o v e M a x im u m   P o w e P o in t   T ra c k in g   C o n tro l   M e th o d   W it h   V a riab le  W e a th e P a ra m e ters   f o P h o t o v o lt a ic  S y ste m s ,”   ( EL S EV I ER ),   S o l a r E n e rg y ,   v o l.   97 ,   p p .   5 2 9 - 5 3 6 ,   2 0 1 3 .   [1 0 ]   A .   A .   S id d ik   a n d   M .   S h a n g e e th a ,   I m p li m e n tatio n   o f   F u z z y   L o g ic  Co n tro ll e i n   p h o to v o l taic   P o w e g e n e ra ti o n   u sin g   Bo o st  c o n v e rter  a n d   Bo o st  In v e rter ,” In ter n a ti o n a J o u rn a o f   Po we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ( IJ PE DS ) v ol /i ss u e :   2 ( 3 ) ,   p p .   2 4 9 - 2 5 6 ,   2 0 1 2 .   [1 1 ]   G.   E S a a d y ,   e a l. ,   Per fo rm a n c e   o Ph o t o v o lt a ic  W a ter   Pu m p in g   S y ste u n d e Diff e re n M PP T   Al g o rit h ms ,   in   1 7 t h   In tern a ti o n a M i d d le  Eas p o w e s y ste m   Co n f e re n c e ,   2015.   [1 2 ]   R.   T e o d o re sc u   a n d   M .   L ise rre ,   P o w e El e c tro n ics   f o Re n e w a b le   En e rg y ,   S li d e p re se n ted   a th e   c o u rs e   PE RE S ,   2 0 0 6 .   [1 3 ]   J.  J.  Ne d u m g a tt ,   e a l. ,   P e rtu r b   a n d   O b se rv e   M P P T   A lg o rit h m   f o S o lar  P V S y ste m s - M o d e li n g   a n d   S im u latio n ,   in   An n u a l   IEE I n d ia   C o n fer e n c e ,    p p .   1 - 6 2 0 1 1 .   [1 4 ]   K.   M a n o h a r   a n d   P.   S .   Ra n i,   M P P T   a n d   S im u latio n   f o a   G rid - Co n n e c ted   P h o t o v o lt a ic S y ste m   a n d   F a u lt   A n a ly sis,   In ter n a t io n a J o u r n a o f   E n g in e e rin g   An d   S c i e n c e   ( IJ ES ) ,     p p .   1 5 8 - 1 6 6 ,   2 0 1 3 .   [1 5 ]   M.   D   S in g h   a n d   K.   Kh a n c h a n d a n i P o w e El e c tro n ics ,   T a ta   M c g ra Hill   p u b li sh e rs 2 n d   e d it i o n ,   p p .   1 3 5 - 6 7 0 ,   2 0 1 1 .   [1 6 ]   J.   Ka se ra e a l De sig n   o f   g ri d   c o n n e c ted   P h o t o v o lt a ic  S y ste m   E m p lo y in g   In c rime n tal  Co n d u c tan c e   M P P T   A l g o rit h m ,   J o u rn a l   o f   El e c trica l   En g e n e e rin g .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.