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.  9 ,   No .   2 ,   J u n 2 0 1 8 ,   p p .   610 ~ 6 2 1   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j p ed s . v 9 . i 2 . p p 6 1 0 - 621          610       J o ur na l ho m ep a g e :   h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JP E DS   PSO ba sed Di rect  P o w er Control for a  Multif unction a l G rid   Co nnected  P ho to v o ltaic Sy ste m       M . R.   B eng o urina 1 M .   Ra hli 2 S.  Sla m i 3 ,   L .   H a s s a ine 4   1 ,2 L a b o ra to ir  L ORE,   F a c u lt y   o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Un iv e rsity   o f   S c ien c e   a n d   T e c h n o lo g y   Ora n ,   A l g e ria    3 S c ien c e s an d   T e c h n o l o g y   F a c u lt y   Un iv e rsit y   o f   Dje l f a ,   A lg e ria   4 Ce n tre d e   v e lo p p e m e n d e s E n e rg ies   Re n o u v e lab les   (CDER),   A l g e ria       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   2 8 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J an   1 4 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   J an   2 8 ,   2 0 1 8       T h is  p a p e p re se n ts  a   g rid - c o n n e c ted   p h o t o v o lt a ic  sy ste m   (P V )   u se d   a a   sh u n a c ti v e   p o w e f il ter  (S A P F to   p ro v id e   th e   p o w e f a c to c o rre c ti o n ,   h a rm o n ic  e li m in a ti o n ,   re a c ti v e   p o w e c o m p e n sa ti o n   a n d   to   sim u lt a n e o u sly   su p p ly   p o w e f ro m   a   P V   s y ste m   to   th e   u ti li ty .   A   d irec p o we c o n tro (DP C )   m e th o d   is  u se d   f o c o n tr o ll i n g   th e   s y ste m   to   f e e d   th e   p h o to v o lt a ic   e n e rg y   in   s y n c h ro n iza ti o n   w it h   g rid   a n d   p r o v id e   p o w e q u a li ty   i m p ro v e m e n t.   T h e   P I   p a ra m e ters   o f   DC - li n k   v o lt a g e   c o n tro ll e a re   t u n e d   u si n g   th e   P a rti c le  S w a r m   Op ti m iza ti o n   (P S O)  a lg o rit h m   with o u th e   n e e d   f o a n   e x a c m a t h e m a ti c a l   m o d e o s y st e m .   T h is  P I - P S c o n tr o ll e g iv e b e tt e re su lt f o r o b u st n e ss ,   h a rm o n ic  m in im iz a ti o n   a n d   re d u c e th e   o v e rsh o o a n d   u n d e rsh o o ts  o f   P c o n tro ll e r.   T h e   o v e ra ll   c o n tr o l   o f   s y ste m   is  te ste d   in   M a tl a b /S im u li n k   e n v iro n m e n t.   T h e n ,   t h e   sim u latio n re su l ts  d e m o n stra te  th e   r o b u stn e ss   a n d   f e a sib il it y   o f   p ro p o se d   m e th o d .   K ey w o r d :   Dir ec t o n tr o l o f   P o w er   P ar ticle  S w ar m   Op ti m iza tio n     P h o to v o ltaic  s y s te m   P I   co n tr o ller   Sh u n A cti f   P o w er   Fil ter   Co p y r ig h ©   2 0 1 8   In stit 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 :   Mo h a m ed   R id B en g o u r i n a,     L ab o r ato ir   L OR E ,   Fac u lt y   o f   E lectr ical  E n g i n ee r i n g ,   Un i v er s it y   o f   Scie n ce   a n d   T ec h n o lo g y   Or a n   ( UST O) ,   A lg er i a   B P   1 5 0 5 ,   Or an   E l   M’ n ao u er ,   A l g er ia   E m ail:  b en g o u r i n a. r id a@ y ah o o . f r r id a. b en g o u r in a @ u n i v - u s to . d z       1.   I NT RO D UCT I O N     T h s o lar   en er g y   i s   th m o s p o p u lar   s o u r ce   a m o n g   th al ter n ati v en er g y   r e s o u r ce   w it h o u e m is s io n   o f   p o llu tan t s   en er g y   co n v er s i o n   is   d o n [ 1 ] .   I n   an   ef f o r to   u s th s o lar   en er g y   e f f ec ti v ely ,   g r ea d ea o f   r esear ch   h as  b ee n   d o n o n   th g r id - co n n ec ted   p h o to v o ltaic   g en er atio n   s y s te m s .   I n   P V   s y s te m s   co n n ec ted   to   t h g r id ,   th e   i n v er ter   t h at  co n v er ts   th e   o u tp u d ir ec c u r r en ( DC )   o f   th e   s o lar   m o d u les   to   t h alter n ate  c u r r en t   ( AC )   is   r ec eiv i n g   in cr ea s ed   i n t er est in   o r d er   to   g en er ate  p o w er   to   u tili t y   [ 2 ] .     T o d ay ,   th w id esp r ea d   u s o f   n o n li n ea r   lo ad s   in   p o w er   s y s t e m s   ca u s es  cir cu latio n   o f   h ar m o n ic s   an d   r ea ctiv c u r r en ts   i n   t h d is tr i b u tio n   l in e s   [ 3 ]   [ 4 ] .   I f     t h g r id - co n n ec ted   P V   s y s te m   is   a p p lied   to   n o n li n ea r   lo ad s ,   th e   p o w er   q u alit y   i s   r elativ el y   p o o r er .   T o   av o id   th ese   p r o b lem s ,   th g r id - co n n ec ted   P V   s y s te m   s h o u ld   no o n l y   s u p p l y   ac t iv p o w er   to   th s y s te m   v ia  MP PT ,   b u also   i m p r o v th p o w er   q u al it y   ( lo w   T HD  an d   u n i t y   p o w er   f ac to r )   [ 5 ] .   B y   m o d i f y in g   th co n tr o o f   th in v er ter ,   ac tiv f ilter i n g   f ea t u r ca n   also   b e   in clu d ed   in   th P V   in ter f ac in g   i n v er ter   an d   t h u s   s av e s   th co s o f   ad d itio n al  ac tiv f ilter .   Var io u s   co n tr o t y p es  o f   s h u n ac ti v e   f ilter   w er p r esen ted   in   th lit er atu r [ 6 ] .   I n   th is   ar ticle,   w p r o p o s th d ir ec p o w er   co n tr o ( DP C ) .   T h DP C   s tr ateg y   is   b ased   o n   th i n s ta n tan eo u s   ac tiv a n d   r ea ctiv p o w er   co m p ar ato r s .   T h ac tiv p o w er   co m m a n d   is   p r o v id ed   f r o m   d c - b u s   v o lta g co n tr o ller   b lo ck ,   w h ile  t h e   r ea ctiv p o w er   co m m a n d   is   d ir ec tl y   g iv e n   f r o m   th o u ts id o f   th co n tr o ller .   E r r o r s   b etw ee n   th co m m a n d s   a n d   th esti m ated   f ee d b ac k   p o w er   ar in p u to   th e   h y s ter esi s   co m p ar ato r s   [ 7 ]   [ 8 ] .   I n   th DP C   tech n iq u e,   th a ctiv p o w er   is   d eliv er ed   f r o m   th o u ter   p r o p o r tio n al -   in teg r al  ( P I )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr S y s   I SS N:  2 0 8 8 - 8694       P S b a s ed   Dir ec t P o w er C o n tr o l fo r   a   Mu ltif u n ctio n a l G r id   C o n n ec ted   P h o to vo lta ic  . . . ( M.R .   B en g o u r in a )   611   co n tr o ller .   T h is   P I   co n tr o ller   i s   f o r m u lated   as  an   o p ti m izatio n   p r o b lem [ 9 ] .   I n   th is   w o r k ,   w p r o p o s th u s o f   th p ar ticle  s w ar m   o p ti m izati o n   ( P SO)   m et h o d   to   s ea r ch   f o r   th o p ti m al  p ar a m eter s   o f   P I   co n tr o ller .   D P C   b ased   o n   class ical  P I   r eg u lat o r   an d   P SO  alg o r ith m   is   d e v elo p ed   an d   co m p ar is o n   s t u d y   is   p r ese n ted .   T o   s h o w   t h p er f o r m a n ce s ,   n u m er ical  s i m u latio n   is   p er f o r m ed .       2.   SYS T E M S CO NF I G U RAT I O NS   T h s tr u ctu r o f   t h g r id - co n n ec ted   P s y s te m   is   s h o w n   i n   Fi g u r e.   1 .   I co n s is ts   o f   p h o to v o ltaic   ar r ay   co n n ec ted   t h r o u g h   d c - d b o o s t c o n v er ter   to   th r ee - p h ase  i n v er ter   th at   is   co n n ec ted   to   g r id   th r o u g h   a   s i m p le  f ilter   a n d   n o n li n e ar   lo ad .             Fig u r 1 .   Gr id - C o n n ec ted   I n v er ter   I n ter f ac ed   w i th   P S y s te m       2 . 1 .   P Arr a y   M o del     T h P V   m o d u le  is   th u n it y   o f   b ase  f o r   th co n s tr u ctio n   o f   P V   ar r ay .   W h av u s ed   th P V   m o d u l e   m o d el   o f   s in g le  d io d e.   T h is   m o d el  i s   th m o s co m m o n l y   u s ed   d u e   to   g o o d   r esu lts   [ 1 0 ] .   T h cu r r en t - v o ltag e   r elatio n s h ip   is   g iv e n   b y :     P V p h d s h I I I I                 ( 1 )     . . . e x p . 1 P V s P V P V s P V P V p h s sh V R I V R I I I I q A k T R               ( 2 )     W h er e:   I p h th c u r r en g en er ated   b y   t h in c id en li g h t;  I s t h r e v er s s at u r atio n   o r   leak a g cu r r e n o f   t h d io d e;  R s :   th eq u iv a len s er ie s   r esis ta n c e;  R s h t h eq u iv ale n p ar allel  r esis tan ce q th elec tr o n   ch ar g ( 1 . 6 0 2 1 7 6 4 6   ×   10 - 1 9   C ) ; k : th B o ltz m a n n   co n s ta n t ( 1 . 3 8 0 6 5 0 3   ×  1 0 −2 3   J /K) A : Q u a lit y   Facto r   o f   d io d e .           Fig u r 2 .   E q u iv ale n t Ci r c u it o f   P C e ll       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N:  2 0 8 8 - 8694     I n J   P o w   E lec  &   Dr i S y s t,  Vo l.  9 ,   No .   2 ,   J u n 2 0 1 8   :   610     621   612     ( a)     ( b )       Fig u r 3 .   ( a)   I - C h ar ac ter is ti cs,  ( b )   P - C h ar ac ter i s tics       T h P V   m o d el  is   s i m u lated   u s in g   t h Su n   P o w er   SP R - 305E - W HT - P V   p a n el.   T h s i m u lated   I - an d   P - V   ch ar ac ter is tic s   o f   th e   SP R - 305E - W HT - D   P V   m o d u le  at  s tan d ar d   cli m atic  co n d i ti o n s   ar s h o w n   i n   Fig u r e.   3 .   ( a)   an d   ( b ) ,   r esp ec ti v el y .     2 . 2 .   B o o s t   Co nv er t er   M o delin g   Fig u r e. 4   s h o w s   t h eq u i v ale n cir c u it  o f   th e   DC - D C   b o o s co n v er ter .   T h ese  co n v er t er s   ca n   b e   d escr ib ed   u s in g   o r d in ar y   d i f f e r en tiatio n   eq u atio n s   as f o llo w s :           Fig u r 4 .   C o n tr o l Sch e m o f   DC - DC   B o o s t Co n v er ter                1 L b o o s t dV pv I I C pv dt                ( 3 )            2 1 dc d c L b o o s t dV I D I C dt               ( 4 )           ( 1 ) L b o o s t p v d c dI V D V L dt               ( 5 )     D:  is   th d u t y   c y cle.     T h s w itc h   is   o n   f o r   p er io d   e q u al  to   DT ,   an d   th s w itc h   is   o f f   f o r   an   in ter v al  ti m eq u al  to   ( 1     D)   T .     2 . 3 .   M a x i m u m   P o w er   P o int  T ra cking   Sev er al  p u b licatio n s   o n   MP P   m eth o d s   ar r eg u lar l y   p u b li s h ed   in   t h liter atu r e.   Fo r   o u r   s tu d y ,   w e   ch o s t h MP P T   alg o r ith m   o f   P & O.   P & m et h o d   is   o n o f   t h p o p u lar   m et h o d s   to   tr ac k   t h m ax i m u m - p o w er   p o in an d   p r o b ab ly   th m o s t   f r eq u en tl y   u s ed   i n   p r ac tice,   m ai n l y   d u to   it s   ea s y   i m p le m e n ta tio n .   [ 1 1 ][1 2 ] .   T h e   w o r k i n g   p r in cip le  o f   P & i s   d ep icted   b y   th f lo w   c h ar t in   Fi g u r e.   5 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr S y s   I SS N:  2 0 8 8 - 8694       P S b a s ed   Dir ec t P o w er C o n tr o l fo r   a   Mu ltif u n ctio n a l G r id   C o n n ec ted   P h o to vo lta ic  . . . ( M.R .   B en g o u r in a )   613       Fig u r 5 .   Flo w c h ar t o f   t h P & A l g o r ith m       2 . 4 .   Act iv P o w er   F ilte   T h s tr u ctu r o f   th ac ti v f il ter   co n s is ts   es s e n tiall y   o f   t w o   p ar ts ,   p o w er   an d   co n tr o p ar t.  T h e   p o w er   p ar co n s is ts   o f   an   i n v e r ter ,   co u p lin g   f il ter   an d   s o u r ce   o f   en er g y .   T h co n tr o p ar is   u s ed   to   co n tr o th s w i tch in g   o f   s e m ico n d u c t o r   elem e n t s   f o r m in g   t h i n v er ter   f r o m   t h p o w er   p ar t.  Au   t h r o u g h   ap p r o p r iate   co n tr o s tr ateg ies,  it  is   p o s s i b le  to   g en er ate  h ar m o n ic  s i g n als  at  th o u tp u o f   th i n v er ter   to   o f f s et  th o s e   p r esen t o n   th p o w er   g r id ,   s u c h   as.  [ 1 3 ]     s lf i i i                                                                                                                                                                                                                                                                    ( 6 )     i s : c u r r en t o f   s o u r ce . i l   : c u r r e n t o f   t h lo ad i f   : c u r r en t c o m p en s atio n .       3.   DIRE CT   P O W E CO NT R O L     T h m ain   id ea   o f   t h d ir ec p o w er   co n tr o ( DP C )   o r ig i n all y   p r o p o s ed   b y   Oh n is h ( 1 9 9 1 )   an d   f u r th er   d ev elo p ed   b y   No g u c h an d   T ak ah ac h i n   1 9 9 8 ,   is   s i m ilar   to   th d ir ec to r q u co n tr o ( DT C )   o f   in d u ctio n   m ac h in e s .   I n s tead   o f   f lu x   a n d   to r q u e,   th ac tiv p o w er   ( P )   an d   r ea ctiv p o w er   ( q )   ar s elec ted   as  t w o   in s ta n ta n eo u s   m ag n it u d es  to   co n tr o [ 1 4 ] [ 7 ] .   T h f ig u r . 2   s h o w s   th co n f ig u r atio n   o f   t h d ir ec p o w e r   co n tr o w it h o u t v o lta g s e n s o r   f o r   th r ee   p h ase  in v er ter .           Fig u r 6 Gen er al  Stru ct u r o f   Sh u n A cti v Fil ter   C o n tr o lled   b y   DP C       T h esti m ated   v al u es  o f   ( p s )   an d   ( q s )   in   ter m s   o f   t h th r ee   p h ase  lin cu r r en ts   an d   v o lta g es  ca n   b e   d er iv ed   as: [ 1 4 ]       s S S S P j Q                    ( 7 )     . . . S s a s a s b s b s c s c P v i v i v i               ( 8 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N:  2 0 8 8 - 8694     I n J   P o w   E lec  &   Dr i S y s t,  Vo l.  9 ,   No .   2 ,   J u n 2 0 1 8   :   610     621   614     1 . . . 3 S s b s c s a s c s a s b s a s b s c Q v v i v v i v v i           ( 9 )     T h p h ase  o f   th p o w er - s o u r ce   v o lta g v ec to r   is   co n v er ted   to   th d ig itized   s i g n a l N E rr o r !   Ref er ence   s o urce   no t   f o un d. .   Fo r   th is   p u r p o s e,   th w o r k in g   p lan ( α ,   β)  is   d iv id ed   in to   1 2   s ec to r s   in   Fi g u r e.   7 .   T h s ec to r s   ca n   b n u m er ic all y   d eter m i n ed   b y   t h f o llo w i n g   eq u atio n .   [ 7 ] .     Or N=   1 , 2 , 3 …. 1 2   is   th n u m b er   o f   th s ec to r       V A r c tg V                       (1 0 )           Fig u r 7 .   P lan t ( α ,   β )   Div id ed   in   1 2   Secto r       3 . 1 .   H y s t er esis   co ntr o l a nd   s w it ching   t a ble   T h r ef er en ce s   o f   r ea ctiv p o w er   ( q r ef )   an d   ac tiv p o w er   ( p r ef )   ar e   co m p ar ed   w it h   th e   esti m ated   r ea ctiv ( qs )   a n d   ac ti v ( ps )   v alu e s .   E r r o r s   b et w ee n   th e   c o m m a n d s   a n d   t h e s ti m ated   f ee d b ac k   p o w er   ar in p u t   to   t h h y s ter esi s   co m p a r ato r s   an d   d ig i tized   to   t h s ig n als   Sp   a n d   Sq .   T h o u tp u s ig n a o f   t h ac ti v e   p o w er   co n tr o ller   is   d ef i n ed :       0 1 r e f s p r e f p s p p p p S pp h hS                (1 1 )     An d   s i m ilar l y   f o r   th r ea cti v p o w er   co n tr o ller   as:       0 1 r e f s q r e f q s q q q q S qq h hS                (1 2 )     Fo r   all  s ec to r s   th s w i tch i n g   ta b le  p r o p o s ed   is   r ep r esen ted   in   th T ab le  1 .       T ab le  1 .   A ll Sec to r s   S w itch in g   T ab le   S p   S q   θ 1   θ 2   θ 3   θ 4   θ 5   θ 6   θ 7   θ 8   θ 9   θ 10   θ 11   θ 12   1   1   V 6   V 7   V 1   V 0   V 2   V 7   V 3   V 0   V 4   V 7   V 5   V 0   1   0   V 7   V 7   V 0   V 0   V 7   V 7   V 0   V 0   V 5   V 7   V 0   V 0   0   1   V 6   V 1   V 1   V 2   V 2   V 3   V 3   V 4   V 4   V 5   V 5   V 6   0   0   V 1   V 2   V 2   V 3   V 3   V 4   V 4   V 3   V 3   V 6   V 6   V 1     3 . 2 .   P I   co ntr o ller   T h r eg u latio n   o f   t h co n ti n u o u s   v o lt a g o f   i n v er ter   is   e n s u r ed   b y   r eg u lato r   o f   P I   ty p e .   T h er r o r   b et w ee n   th v o lta g o f   t h ca p ac ito r   V dc   an d   th r ef er en ce   v o ltag V dcref   i s   u s ed   as  a n   i n p u to   P I   C o n tr o ller   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr S y s   I SS N:  2 0 8 8 - 8694       P S b a s ed   Dir ec t P o w er C o n tr o l fo r   a   Mu ltif u n ctio n a l G r id   C o n n ec ted   P h o to vo lta ic  . . . ( M.R .   B en g o u r in a )   615   an d   th o u tp u t is t h r ef er e n ce   ac tiv p o w er   p ref .   T h tr an s f er   f u n ctio n   o f   th P I   C o n tr o ller   i s :     ki G s k p s                    (1 3 )     W h er e,   k P   i s   t h p r o p o r tio n al  co n s ta n g ain   a n d   k i   i s   t h i n te g r al  co n s tan t   g ai n .   T h ese  g ai n s   ar tu n ed   b y   u s i n g   P ar ticle  S w ar m   Op ti m izatio n   ( P SO) .       4.   P ARTI C L E   SWA RM   O P T I M I Z AT I O N   T h p ar ticle  s w ar m   o p ti m iza tio n   ( P SO)   alg o r ith m   w as  f ir s d escr ib ed   in   1 9 9 5   b y   Ke n n ed y   a n d   E b er h ar [ 1 5 ]   [ 1 6 ] .   T h tech n iq u h as  e v o l v ed   g r ea tl y   s i n ce   t h en .   P SO  i s   s to ch ast i c,   p o p u latio n   b ased   ev o lu tio n ar y   co m p u ter   alg o r ith m   f o r   p r o b lem   s o l v in g .   I n   P SO  s y s te m ,   s w ar m   o f   in d iv id u al s   ( ca lled   p ar ticles)  f l y   t h r o u g h   t h s ea r ch   s p ac e.   E ac h   p ar ticle  r ep r esen t s   ca n d id ate  s o lu tio n   t o   th o p tim izat io n   p r o b lem .   T h p o s itio n   o f   a   p ar ticle  is   in f l u e n ce d   b y   t h b est  p o s itio n   v is ited   b y   its e lf   ( i.e . ,   its   o w n   ex p er ien ce )   an d   th p o s it io n   o f   th e   b est  p a r ticle  in   i ts   n ei g h b o u r h o o d   ( i.e . ,   th ex p er ie n ce   o f   n ei g h b o r in g   p ar ticles).   W h en   th n ei g h b o u r h o o d   o f   p ar tic le  is   th en tire   s w ar m ,   th b es p o s itio n   in   th n eig h b o u r h o o d   is   r ef er r ed   t o   as  th g lo b al  b est  p ar ticle,   an d   th r esu lti n g   alg o r ith m   is   r ef er r ed   to   a   g lo b al  b est  PS O.   W h en   s m al ler   n eig h b o u r h o o d s   ar u s ed ,   th alg o r ith m   is   g e n er all y   r e f er r ed   to   lo ca l b est P SO.    T h p er f o r m a n ce   o f   ea c h   p ar ticle  ( i.e . ,   h o w   clo s th p a r ticle  is   f r o m   t h g lo b al  o p ti m u m )   i s   m ea s u r ed   u s i n g   f it n e s s   f u n ctio n   th at  v ar ies  d ep en d in g   o n   th o p ti m izatio n   p r o b le m .   E ac h   p ar ticle  in   th s w ar m   i s   r ep r esen ted   b y   th f o llo w i n g   ch ar ac ter is tics   [ 1 5 ]   [ 1 7 ] :   x is   th cu r r en p o s itio n   o f   t h e   p ar ticle;  v i   is   th cu r r en v elo cit y   o f   t h p ar ticle;  y i   is   t h p er s o n al   b est  p o s itio n   o f   th p ar ticle   i s   t h n eig h b o u r h o o d   b est  p o s itio n   o f   t h p ar ticle.   T h p er s o n al  b est  p o s itio n   o f   p ar ticle  i   is   t h e   b est  p o s itio n   v is ited   b y   p ar ti cle  i   s o   f ar .   L e F   d en o te  th e   o b j ec tiv f u n c tio n .   T h en   t h e   p er s o n al  b est  o f   a   p ar ticle  at  ti m e   s tep   t   is   u p d ated   as:       ( ) ( ( 1 ) ( ( ) ) ( 1 ) ( 1 ) ( ( 1 ) ( ( ) ) i i i i i i i y t F x t F y t if yt x t F x t F y t if               (1 4 )     Fo r   th g b est   m o d el,   th b est  p ar ticle  is   d eter m in ed   f r o m   th en tire   s w ar m   b y   s elec ti n g   th b est   p er s o n al  p o s itio n .   I f   t h p o s iti o n   o f   th g lo b al  b est p ar ticle  is   d en o ted   b y   t h v ec to r   th en :       W h er e:     0 m i n ( ( t ) ) , . . . . . . . . . . . , F ( ( ) ) s y F y y t )               (1 5 )       An d s   d en o tes t h s ize  o f   th s w ar m .   T h v elo cit y   u p d ate  s tep   is   s p ec if ied   f o r   ea ch   d i m en s io n   : j , 1 , . . . . . . . . . . . , N d j                                                            Hen ce , , ij v   r ep r esen ts   t h jth   elem en o f   th v elo cit y   v ec to r   o f   th ith   p ar ticle.   T h u s   th v el o cit y   o f   p ar ticle   i   is   u p d ated   u s i n g   t h f o llo w in g   eq u at io n :     , , 1 1 2 2 . ( ) . . i j i j vv t c c               (1 6     W h er e:     1 1 , , , . ( ( ) ( ) ) j i j i j r y t x t                 (1 7   2 2 , , . ( ( ) ( ) ) n j j i j r y t x t                   ( 18 )       ω   is   th i n er tia  w eig h t, 1 c   an d   2 c   ar th ac ce ler atio n   co n s tan ts ,   a n d   r an d o m   co ef f icie n ts   d is tr ib u ted   as:   1, j r an d   2, 0 . 1 j r     T h p o s itio n   o f   p ar ticle  i i x   is   th en   u p d ated   u s i n g   t h f o llo w i n g   eq u atio n :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N:  2 0 8 8 - 8694     I n J   P o w   E lec  &   Dr i S y s t,  Vo l.  9 ,   No .   2 ,   J u n 2 0 1 8   :   610     621   616   ( 1 ) ( ) ( 1 ) i i i x t x t v t                 ( 19 )       T h is   p r o ce s s   is   r ep ea ted   u n til   s p ec if ied   n u m b er   o f   iter atio n s   is   ex ce ed ed ,   o r   v elo city   u p d ates  ar clo s to   ze r o .   T h q u alit y   o f   p ar ticles  is   m ea s u r e d   u s in g   f it n es s   f u n c tio n   w h ich   r e f lects   th o p ti m alit y   o f   a   p ar ticu lar   s o lu tio n .   T h f o llo win g   s tep s   s u m m ar ize  th b asic  P SO a lg o r ith m :     4 . 1 .   P SO   Alg o rit h m   F o r   ea ch   p a r ticle  i=1 , …… s   d o   R a n d o mly  in itia liz x i   R a n d o mly  in itia liz v i   ( o r   ju s t set v i   to   z ero )   S et   y i =x i   en d fo r     R ep ea   F o r   ea ch   p a r ticle  i=1 , …, s   d o   E va lu a te  th fitn ess   o f p a r ticle   i,  f( x i )   Up d a te  y i   u s in g   eq u a tio n   ( 1 6 )   Up d a te  y )   u s in g   eq u a tio n   ( 1 8 )   F o r   ea ch   d imen s io n   j= 1 , …, N d    do   A p p ly  ve lo city  u p d a te  u s in g   eq u a tio n   ( 1 9 )   En d lo o p   A p p ly  p o s itio n   u p d a te  u s in g   e q u a tio n   ( 2 1 )   E n d lo o p     Un itl s o me  co n ve r g en ce   crit eria   is   s a tis fied       4 . 2 .   O bje ct iv f un ct io n f o rm ula t io n   I n   th is   s tu d y ,   th P SO  alg o r i th m   i s   p r o p o s ed   to   tu n th P I   p ar am eter s   o f   v o lta g co n tr o ller   b y   m i n i m izi n g   t h co s f u n ct io n .   So   th at,   th p r o p o r tio n al  ( kp )   an d   in te g r al  ( ki )   g ain s   o f   P I   co n tr o ller   is   d ef in ed   as th p r o b le m   p ar a m eter s   t h at   s h o u ld   b o p ti m ized .     T h u s ,   ea ch   i n d i v id u al  o f   p o p u latio n   is   co m p o s ed   o f   th e   co n tr o ller   p ar a m eter s   kp   an d   ki.   T h en ,   t h e   o p tim izatio n   p r o b le m   o f   P I   c o n tr o ller   is   f o r m u lated   as  th e   m in i m iza tio n   o f   t h in te g r al  ti m ab s o lu te  er r o r   I T A E   an d   o f   th m ax i m u m   o v er s h o o t.  T h er ef o r e,   th o b j ec ti v f u n ctio n   i s   d ef i n ed   as:     0 1 . n ts t t j t e r r d t                  ( 20 )   m i n m a x p p p k k k  ,    i m i n i m a x i k k k      W h er e:   n : is th to tal  n u m b er   o f   p o in ts   f o r   w h ic h   th o p ti m izatio n   i s   ca r r ied   o u t.   ts : is t h ti m r an g   o f   s i m u lati o n   o r   s i m u latio n   p er io d .           Fig u r 8 .   I n s er tio n   o f   P SO  A p p r o ac h   w it h   th P I   C o n tr o ller       5.   SI M UL AT I O R E S UL T AND  ANA L YS I S   T h s y s te m   d ep icted   in   Fi g u r e. 1   an d   6   h as  b ee n   s i m u lat ed   u s in g   th Si m P o w er S y s te m   w it h   S - f u n ctio n   o f   Ma tlab /S i m u li n k   i n s tal led   o n   co m p u ter   s y s te m   w it h   I n tel  C o r i5 - 4 2 1 0   C PU,  1 . 7 0   GHz   s p ee d   an d   4 GO  o f   m e m o r y .   P ar am et er s   u s ed   in   s i m u latio n   ar as  f o llo w s:         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr S y s   I SS N:  2 0 8 8 - 8694       P S b a s ed   Dir ec t P o w er C o n tr o l fo r   a   Mu ltif u n ctio n a l G r id   C o n n ec ted   P h o to vo lta ic  . . . ( M.R .   B en g o u r in a )   617   T ab le  2 .   P ar am eter s   o f   P SO  A l g o r ith m   P a r a me t e r   V a l u e s   S w a r m si z e   10   N u mb e r   o f   i t e r a t i o n s   1 0 0   r1   0 . 3   r2   0 . 9 5   c1   1 . 4 5   c2   1 . 4 5       T ab le  3 .   P ar am eter s   o f   DC - D C   B o o s t Co n v er ter   P a r a me t e r   V a l u e s   sw i t c h i n g   5 k H z   O u t p u t   v o l t a g e   4 0 0 V   I n d u c t o r   L   1 0   m H   C a p a c i t o r   C   1 0 0 µ F       T ab le  4 .   SA P F P ar am eter s .   P a r a me t e r   V a l u e s   S o u r c e   v o l t a g e   1 2 5 V   S u p p l y   f r e q u e n c y   5 0 H z   S o u r c e   i mp e d a n c e   R S ,   L S   0 . 1 ,   0 . 1 mH   F i l t e r   i mp e d a n c e   R f , L f   0 . 1 ,   2 . 6 mH   L i n e   i mp e d a n c e   R l , L l   0 . 1 ,   0 . 5 mH   DC - l i n k   c a p a t i t o r   C   2 . 2 µ H   D i o d e   r e c t i f i e r   l o a d   R L , L L   2 0 ,   2 mH       T h s o u r ce   cu r r en t   an d   i ts   s p ec tr u m   b ef o r co n n ec ti n g   S AP f ee d   b y   P V   s y s te m   ar ill u s tr ated   i n   Fig u r e   9 .   T h r esu lts   s h o w   th at  th s y s te m   is   a f f ec ted   b y   th n o n lin ea r   lo ad   d u r in g   th o p er atio n .   W h er e,   th T o tal  Har m o n ic  Di s to r tio n   ( T HD)   o f   th s u p p l y   c u r r en t is  h i g h   a n d   eq u als 2 7 . 5 7 %.         ( a)     ( b )       Fig u r 9 .   ( a)   Su p p ly   C u r r e n t b ef o r Har m o n ic s   C o m p e n s at io n ,   ( b )   Har m o n ic  Sp ec tr u m .       To   v er if y   th p er f o r m an ce s   a n d   r o b u s tn e s s   o f   th p r o p o s ed   co n tr o an d   th r esear ch   al g o r ith m   o f   m ax i m u m   p o w er   p o in tr ac k i n g   ( MP PT ) ,   v ar iab le  p r o f ile  ir r ad ian ce   to   s w ee p   all  m o d es  o f   o p er atio n   o f   o u r   s y s te m   i s   d o n e.   Fig u r 1 0   s h o w s   t h s o lar   ir r ad ian ce   lev el  s tar ts   f r o m   0   W / m 2 ,   t h en   i n cr ea s es  to   6 0 0   W /m 2 af ter   th at  d ec r ea s e s   to   2 0 0   W / m 2   an d   f in al l y   i n cr ea s es to   1 0 0 0   W / m 2 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N:  2 0 8 8 - 8694     I n J   P o w   E lec  &   Dr i S y s t,  Vo l.  9 ,   No .   2 ,   J u n 2 0 1 8   :   610     621   618     ( a)     ( b )       Fig u r 1 0 .   ( a)   So lar   R ad iatio n .   ( b )   C u r r en t P A r r a y .           ( a)     ( b )     ( c)     ( d )     ( e)     ( f )     Fig u r 1 1 .   Si m u latio n   R es u lts   o f   th P r o p o s ed   D P C   w it h   P I   C o n tr o ller : ( a)   So u r ce   C u r r e n t ,   ( b )   So u r ce   Vo ltag an d   So u r ce   C u r r en t,  ( c)   Fil ter   C u r r en t,  ( d )   R ea ctiv P o w er ,   ( e)   DC - L in k   Vo lta g v d c,   ( f )   A cti v P o w er   an d   P P o w er .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr S y s   I SS N:  2 0 8 8 - 8694       P S b a s ed   Dir ec t P o w er C o n tr o l fo r   a   Mu ltif u n ctio n a l G r id   C o n n ec ted   P h o to vo lta ic  . . . ( M.R .   B en g o u r in a )   619     ( a)     ( b )     ( c)     ( d )     ( e)     ( f )     Fig u r 1 2 .   Si m u latio n   R es u lts   o f   th P r o p o s ed   D P C   w it h   P I - P SO Co n tr o ller : ( a)   So u r ce   C u r r en t,  ( b )   So u r ce   Vo ltag an d   So u r ce   C u r r en t,  ( c)   Fil ter   C u r r en t,  ( d )   R ea ctiv P o w er ,   ( e)   DC - L in k   Vo lta g Vd c,   ( f )   A cti v P o w er   an d   P P o w e r.       Fig u r 1 1   an d   1 2   s h o w s   th e   s y s te m   w it h   P I   an d   P I - P SO  co n tr o ller s .     T h s o u r ce   c u r r en t   ( I s ) ,   s o u r ce   v o ltag ( V s ) ,   f ilter   cu r r e n ( I f ) ,   DC   b u s   v o lta g ( Vd c) ,   r ea ctiv p o w er   ( q s ) ,   ac tiv p o w er   ( P s )   an d   P V   p o w er   ( P p v )   ar e   d ep icted .   T h r esu lts   s h o w   t h at  th t h n et w o r k   cu r r en b ec o m p er f ec tl y   s in u s o id al  af ter   th e   co n tr o ap p licatio n   an d   r e m ai n   in   p h ase  w i th   t h co r r esp o n d in g   v o ltag e s . T h ch an g i n   r ad iatio n   d o n a f f ec t   DC   li n k   v o lta g b u ch a n g t h li n s id ac t iv p o w er   an d   th a m p lit u d o f   t h li n c u r r en t.  T h r ea ctiv p o w er   is   al w a y s   ze r o .   W ca n   o b s er v ed   f r o m   [ 0 . 3 s - 0 . 5 s ]   an d   [ 0 . 8 s - 1 s ]     ,   th o p p o s ite  p h ase  b et w ee n   v o lta g a n d   cu r r en t   s o u r ce   an d   th n e g ati v s i g n   o f   th u tili t y   ac ti v p o w er   ( P s ) ,   m ea n in g   t h f il ter   cu r r en h as  i n f o r m atio n   o f   h ar m o n i a n d   P V   ar r a y   c u r r en ts   to   en s u r eli m in a tio n   o f   h ar m o n ic  a n d   i n j ec tio n   o f   c u r r en t   to   th lo ad .   T h d lin k   v o lta g r et u r n s   to   it s   r ef e r en ce   v al u i n   f e w   m il lis ec o n d s ,   w i th o u o v er s h o o t   an d   u n d er s h o o ts ,   as  s h o wn   in   Fi g u r 1 2 e,   d em o n s tr ate s   th s u p er io r it y   o f   t h P I - P SO c o n tr o ller   co m p ar ed   to   its   co u n te r p ar t PI   co n tr o ller .   Fig u r 1 3   s h o w   h ar m o n ic  s p ec tr u m   o f   s o u r ce   cu r r en at  0   W / m ².   T h ac tiv f il ter   d ec r ea s es  th to ta l   h ar m o n ic  d is to r tio n   ( T HD)   f r o m   2 7 . 5 7 to   1 . 8 3 w it h   P I   co n tr o ller .   Ho w ev er ,   w ith   P I - P SO  co n tr o ller   th e   T HD  is   in cr ea s ed   to   1 . 2 8 w h ich   p r o v es  t h e f f ec ti v e n ess   o f   t h p r o p o s ed   c o n tr o ller .   P er f o r m an ce   o f   p r o p o s ed   co n tr o l   is   ev alu ated   in   ter m   o f   T HDi  lev el  b eh av io r   u n d er   f ast  ch a n g in g   ir r ad iatio n   as  w ell  as   ch an g i n g   o p er atio n   m o d es a s   s h o w n   i n   T ab le  5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.