Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n d  Drive  S ystem s   ( IJ PEDS )   Vo l.   1 2 ,  No.   1 ,  M a r   202 1 , p p.  431 ~ 440   IS S N:  20 88 - 8694 ,  DOI: 10 .11 591/ ij peds . v 1 2 .i 1 . pp 431 - 440           431       Journ al h om e page :  http: // ij pe ds .i aescore.c om   Effect of  partial  s hading i n grid c onne cted  solar  PV  sy s tem   with   FL Cont ro ll er       K.  L at h a She no y 1 ,3 ,  C .   Gur uda s  Naya k 2 ,  Rajashek ar P  Mandi 3   1 Depa rtment of  El e ct ri ca l   and   E l ec tron ic s E ng ineeri ng,   NM AM   Instit ute of Te chn ology,   Ni tt e   2 Depa rtment of I nstrume nt at ion   &  Control Eng in ee ring ,   MIT ,   M AH E,   Manip al   3 School  of El ec t ric a l  &   E le c tronics  Engi n ee rin g,   REVA Unive rsit y,   Bang al or e       Art ic le   In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   J an   7 , 20 20   Re vised  Jan   15 , 2021   Accepte d  Fe b   1 0 , 20 21       As   conve nt iona l   foss il   fu el  rese r ves  shrink  and   t he  d ange r   of   cli ma t e  cha ng e   pre vailing,  th e  n ee d  for   a lt e rna t i ve  en erg y  sourc es  is  unpar allele d.   A  sm art  appr oac h  to  co mpe nsat e  the  de pende nc e  on  e lectr i ci ty  g ene r at e d  by  burnin g   foss il   fue ls  is  thr ough  the  power  gene ra ti on  using   grid  connect ed   PV   sys te m.  Parti al  Shading   on  PV   arr ay  a ffe ct s  the   qu antity  of  the   ou tp ut  power  in   photovol taic  (P V)  sys te ms.  To   ext ra ct  ma x imum  power  from   PV   under   var ia b le  irr adi a nce ,   v ari ab le  t em per at ure   and   par ti a l  sh adi n g  cond it i on ,   var ious  MP PT  al gorit h ms  ar e  used.   Inc r ement al   conduc t ance   and  fu zz y   base d  MP PT  technique s  ar e  used  for  ma x im u m  power  ext r act ion  from  PV   arr ay.  B asical ly   11   k W   Sol ar   PV   sys te m   co mp rising  of   PV   arr ay  coupled   with  an   Inve r te r   through  a   dc - d c   conve rt er   is  con sidere d  for  th e  a nal ysis  and   output   of  the   in ver te r   is  suppli e d  to  th e  lo ad  t hrough  the   LC L  filter .   An  Inte lligen t  cont r oll er   for  ma xi m um  power   point  tracki ng   of  PV   power  is  designe d.   Also,   a   fuz zy   cont ro ll er   for   VS C  is   dev el oped   to   i mprove  the   sys te m  p erf ormance .   The  abov e  proposed  design   has   bee n   si mulate d   in   th e   Matl ab  Si mul in k  and  an al y zed  the   sys tem  per forma n ce   un der   var ious   oper ating  cond itions .   Fina ll y,   th e  per for ma n ce   i s  eva lu at ed   with   IEEE  1547   standa rd  for   sho wing  the e ff ec t iv ene ss   of  th e  sys t em .   Ke yw or d s :   Fu zz y  c on t ro ll er   In te ll igent c ontrolle r   M PP T   Partia l sha ding   Photo vo lt ai cs   VS C   This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  BY - SA   l ic ense .     Corres pond in g  Aut h or :   K.   Lat ha She noy   Dep a rteme nt   of Elec tric al  and  Elec tro nics E nginee rin g   NMA M   Insti tute of Tech nolo gy   Nitt e, Udupi  D ist rict , K ar nata ka,   I nd ia   Emai l:   la thash enoy @n it te .edu.in       1.   INTROD U CTION   M aj or  global  i ssu es   na mely  World   E nergy  Crisi s  a nd  H um a n  Ind uced  Cl imat e  cha nge  or  gl ob a l   warmi ng  ca use d  due  c onve ntion al   po wer  ge ne rati on,  r esulte d  in   swi ng  to wa rd s   powe r  extracti on  from   ren e wa ble  ene rgy  s ources  s uch   as  phot ovoltai c  (PV)  and   wind  generati on   s ys te m s,  there by  re pl aci ng  conve ntion al   powe r  ge ne rati on  unit s.  I n  I nd i a,  the  ave rag e  annual  so la r  en ergy  incid ent  on  la nd  area  al one  is   about  5000   tril li on   kilo watt - hours   beca us e   I nd ia   gets   a bout   300  cl ear   s unny  day s   in   a   ye ar.   The   s olar   energ y  ou t pu t   recei ve d  i n  a   year  e xc eeds   the   poss ible  ene r gy  outpu t  of  al l  t he   f os sil   fu el   re serv e s  i n  Indi a  [ 1].  Th ough  s olar  e nerg y  is  a vaila ble  f ree  a nd  ab unda ntly  in   nat ur e  t o  meet   t he   energ y  requir ement,  e xtracti ng  it   requires  s olar  modu le   whose   init ia l  inv est ment  c os t  is  ve ry   high.  Als o,  the  ef fici enc y  of  P V  cel l  is  low   betwee n  6 - 20 %.  T he  mon oc ry sta ll ine  PV  cel l  has   hi ghest   ef fici enc y  betwee n  14 - 20%  [ 2] .   He nce  t he   maxim um  power  po i nt  trac king   al gorithm   is  playi ng  a   ve ry  esse ntial   r ole  i n  re new a bl e  ene rgy   s our ces  fo r  gen e rati ng  ma ximum  po wer  at   var io us   weathe r  co ndit ion s.  T he  s ol ar  phot ovoltai c  sy ste m  ge ner at e s   el ect rici ty  w he n  s unli ght  fall s   on   m odules.   The   sunli ght  ir rad ia nce  is   no nlinear   in   natu re  a nd  var ie s   t ime  to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch   202 1   :   431   –   440   432   ti me d ue  t o  w hi ch  PV   mod ules u na ble to ge ne rate  maxim um p ow e r  [ 3]. T o  ext ract t he  e nerg y  prese nt in  these   ren e wa ble  sour ces  sta te - of - art   power   el ect r onic   sy ste ms  a re   essenti al   [4].   The  P V  syst em   may  pe r form  powe r  conve rsion  in  sing le   sta ge  or   double   sta ge  of   c ontrol  op e r at ion .  F or  sin gl e  sta ge  powe r   con ve rsion,  in ver te r   con t ro ll er   it sel f  i ncorpo rate  c on t ro l   of  both   M PP T  a nd  gri d  volt age.   I n  the  double   sta ge   co nversi on,  a  dc/ dc   conve rter  us e d  in  the   first  st age  a nd  dc/ac  inv e rter  is  c on nected  i n  the   s econd  sta ge.   T he  ma xim um   powe r  po i nt  trac king  is  done   u sin g  the  dc/dc   co nv erter  w her eas   dc/ac  in ve rter  is  us e d  t o  pro du ce   the   a ppropr ia t e   ref e ren ce   dc  volt age  f or  dc   to  ac   co nversi on  [5].  T he  i nverter   will   co nv e rt  DC  volt age  i nto  th ree - phase   sinu s oid al   vo lt ages  or   c urren t s  wh ic h  is  the n  delivere d  to  t he  gri d  i n  a  gri d - c onnecte d  sol ar  PV   s ys te m  or   t o  the  loa d  in   a   sta nd - al one   syst em  [6].  T he  un pr e dicta ble  a nd  fluct uating  na ture   of  res our ce  is  majo r  c oncer ns  of   so la r   ene r gy  s ys te ms.   He nce  to   ove rcome  this  iss ue,  gr i d - c onnecte d  re ne wa ble  e nerg y  s ys te ms   are   accom pa nie d  by  batte ry  e ne rgy   sto rag e   [7].  T his  pa per  i s  c on ce r ned  w it h  the   desig n  and  st udy  of  a   gri d - connecte d t hre e - phase  so la r  P V  s ys te m e sp e ci al ly u nde r pa rtia ll y  sh a de d  c onditi on of  PV arra ys.   The   total   i ns ta ll ed  ca pacit y  of   ph otovo lt ai c  i s  ov e r   30   G W   in  20 19,   incl uding  bot h  gro und  mou nted   and   r oof  to p  s olar  s ys te m  ac cordin g  to   the  "Sta te   wise  ins ta ll ed  so la r  power   ca pacit y"  repor ts  of  M i ni stry  o f   New  an d  Re ne wab le   E ne rgy ,  G ovt.  of  Indi a  [8].   Sh a ding   can  resu lt   in   a  la rg e  re du ct i on  in  powe r  outp ut.  Ce ll s  in  mod ules  are   normall y  c onnecte d  in   series,   so  wh e n  one   or   sev eral   cel ls  a re  s ha de d,  the   c urren t   outp ut  of   t he  m odule  will   be  re duce d.   If   t he  m odul e  is  par t  of  an   arr a y,   t hen  the  current  outp ut  of   t he  a rr a y  will   al so   be   re du ce d  [ 9].   S ha ding  of  t he   ar ra y  ca n  le a d  t o  irre ve rsibl e  dama ge.  H oweve r,  bypass   diodes   can   be   us e d  t o  mit igate   te mpo rary  s ha ding.    The  c ombinati on  of  differe nt  distrib uted   ge ner at io n  unit s  and  local   loa ds  form s   a  small   sel f - s us ta inin g  pow er  net work   w hich  se rv e s  it s  local   load .  G ener al ly ,  it   can  be  operate d  in  gri d  connecte d  mode  or  gri d  is olate d  mode  [10 ],   [ 11].   Va rio us  con t ro ll ers  li ke  PI   c ontr oller,  f uzz y  co ntr ol le r  is  us e d  for   gri d  i nteg rati on.  The   f uzz y  c ontr oller  will   im prove  the   s ys te m   pe rformance   in   case  of  gr id   c onnecte d  PV   s ys te m  [ 1 2],  [13].  T his  w il l  resu lt   in  lo wer   c os t,  bette r  ef fici enc y  an d  inc rease d  fle xib il it y  of  pow er  fl ow   con t ro l.   T he  l ay  out  of  the   pap e r   is  organi zed  as   f ollo w s.  Sect i on  I I  descr i bes   the   Fu zz y  base d  M PP T   con t ro ll er   f or  P V  sy ste m   i n  order  to   trac k  the   ma xim um  po wer  ou t pu t   f rom  the   PV  pan e l  an d  f uzzy  c ontr oller   for  VS C  co ntr oller.  Sect io n  III  pr ese nts  t he   pro pose d  to po l ogy  to  i nte gr at e  so la r   P V   with   the   gri d  and  it s  associat ed  c ontrol  syst em.  Se ct ion   I V  descr i bes  the  e xperi mental   res ults  and   a naly sis  of  the  perf orma nce  o f   the pr opos e d  s ys te m.  Secti on  V  incl ud e s the   con cl us io n of t he pape r.       2.   MPPT  CONT ROLLE R  FO R  P V  S YS TE M   To   extract   ma xi mu m   pow er   f r om  P V,  the   out pu t   resist a nce   needs  t o  be   eq ual  to   th e   i nput   resist a nce .  To  obta in  s uff ic ie nt   inp ut  re sist ance ,  the  du ty  c ycle  of   t he   co nverter   s witc h  is  re qu i red   to  a djust .  The  maxim um   pow er poin t t rac king (MP PT)  al gorithm  plays  a  ve ry  esse ntial  r ol e in r ene wa ble en er gy sour ce s f o r   gen e rati ng  ma ximum  powe r   unde r  var i ous  weathe r  c ondit ion s .   On e   of  th e  m os t  c ommo n  M P PT   te c hniqu e s  is   the  Hill   Cl imbing   or   per tu r b  and   obser ve  (P & O)   meth od .   T he   co nven ti on al   al gorith ms  su c h  pe rtu rb   a nd  ob s er v e   (P&O ),  inc reme ntal  c onduct ance   (I C)   us e d  ha ve   li mit at ion s.   To   ove rcome  this,   s oft   c ompu ti n g  method   s uc h  a s  Fu zz y  L og ic ,   Neural  Net work s ,  A rtific ia l   In te ll igence,  Pa rtic le   Sw ar m  Op ti miza ti on,  are  al so   pro po s e d  f or  s olv in g  the  M P PT  prob le m  [ 14] ,  [ 15 ].   In  thi s  pa per,  t he  fuzzy  l og ic   c ontrolle r   base d  MPP T   al gorithm   has   bee n  de velo pe d  a nd  sim ula te d  in   M at la b  en vir onme nt   [16] .  T he   ove ra ll   struc ture   of  the   pro po se d  gr i d  co nn ect e d  P V  s ys te m  is  s how n  in  Fig ure  1.   Tw o  fu zz y  c on tr ollers  a re  de velo pe d  f or   t he   conve rters.  T he   boos t  c onver t er - base d  PV   MPPT  s ys te m  ha s  bee n  de velo pe d  in  M at la b  a s  show n  in  F ig ur e  2 .   The  s pecifica ti on abo ut the m odu le   us e d  f or  PV  s ys te m  is s how n  in  Ta ble  1.           Figure  1.  Bl oc k diag ram of  p rop os ed  grid  c onnected  P V  S ys te m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Eff ect  o f p ar ti al  shad i ng in gri d  c onnected  So lar PV  system   us in g  f uz zy c on troll er   ( K.  La t ha  Sh e noy )   433   Table  1 .   So la r PV  mod ule s pe ci ficat ion s   SL  No   Para m eters   Ratin g s   1   Maximu m  po wer P m p   2 0 0  W   2   O.C vo ltag e   3 0 .8 V   3   Vo ltag e at  m ax im u m  po wer   p o in t   2 4 .5 V   4   Cu rr en t at  m ax im u m  po wer  po in t   8 .16  A   5   Parallel  string s   6  no s   6   Series con n ectio n s p er  strin g   9  no s       2 . 1.     D esi gn o f  fu zz y l og ic  c ontrol le r   The  f uzz y  lo gic  con tr oller  ha s  been   de velo pe d  with  t wo   in pu ts  a nd   one  outp ut  functi ons   su ch  as   PV  v oltage ,  P V  cu rr e nt  an d  du t y  cycle of   t he  P V  boost   co nv e rter  as  s ho wn   i n  Fig ure   2.  The  f uzz y  PV  v oltage   input  me mb e rs hip  f unct ion  is   cl assifi ed   th re e  ra nges  s uc h  as  lo w  volt age   (L V) ,  medi um  vo lt age   (MV)   an d  high  volt age   ( HV)  [17 ] - [20 ] .   The   f uzz y  PV  cu rr e nt  i nput  membe rs hip  f unct ion  is  cl assi fied  t hr ee   ra ng es  s uch  as  low  cu rr e nt   (LI) ,   me diu m   curre nt   ( M I )   and  hi gh  cu rr e nt   ( HI) .  The   f uzzy  duty   cycl e  outp ut  mem ber s hi p   functi on  is  cl as sifie d  th ree  ra nges  s uch  as  lo w  duty   cycle   ( LD)   me diu m  duty  c ycle   (MD)   an d  high  du t y  c ycle   (HD). T he ma md a ni b a sed  fu zzy c on t ro ll er  is u se d for  PV  M PP T as  sho w n  in  Fig ure  3 ( a ) .             Figure  2 .  F uzz y base d MPPT  co nt ro ll er  simu la ti on  m odel  of  grid tie   P V  s yst em     The  f uzz y  r ule   basis  obta ine d  as  s how n  in  Table  2 .   Fig ur e  3(b)   i nd ic at e s  the  surfac e  vi ew  of  f uzz y  M PP T  con t ro ll er.     Table  2 .   PV M PPT  fu zz y r ules b asi s   Fu zzy me m b ersh ip   LI   MI        HI   LV   HD   HD   HD   MV   HD   MD   MD   HV   MD   MD   LD         (a)     (b)     Figure  3 .   ( a)   F uzzy ba sed  MP PT c o ntr oller ;   ( b)  fu zz y ru le s   su r face  s ys te m  for   M P PT c on trolle r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch   202 1   :   431   –   440   434     The  P V  a rr a ry   performa nce  unde r  diff e re nt  irra diati on   a nd  te mp erat ur e  is  ta ken   for  the  a nalysis.   The   Figure  4 ( a )   s hows   the  c urre nt   ver s us   volt ag e  chara ct erist ic   of  the  PV   a rr a ry   f or   te m pe ratur es   of  25 o C,   45 o C,   55 o C   an d  75 o C.  It   is  obser ve d  t hat  as   te mpe ratur e   inc reas es  the   ope n  ci r cuit  volt age   de creases  w her ea s  t he   sh ort   ci rcu it   c urre nt  inc reases   by  small   frac ti on.  Fig ur e   4 ( b )   in dicat es  the   va riat ion  of  po wer  ve rs us  the   arr a ry   vo lt age   un der   diff e re nt  te mpe ratur e   li ke  25 o C,  45 o C,  55 o C  and  75 o C.  It  is   ob s er ved  f rom  the  cu rve  that  powe r   ou t pu t  from   th e  pa nel  dec res es  as  the   te mpe ratur e   of  t he  PV   pa nel  incr e ases.  Hen ce   it   is  essenti al   to  pro vid e   coo li ng  f or  t he panel i nor der  t o ob ta in  the  d e sired o utput f r om  t he  P V  a rr a y.           (a)     (b)     Figure  4 .   S olar  PV  ar ray cha r act erist ic s u nd er  var ia ble  tem per at ur e c ondit ion   ( a)  curre nt  ver s us   volt age,     ( b)  powe r vers us   vo lt a ge  ( P - V)       Figure  5( a )  in dicat s  the  c urr ent  ve rs us   vo lt age  c har act e risti c  of   t he  P V  arr a y  unde r  ir r adiat ion   of     100  W/m 2 ,  50 0  W/m 2 ,  750  W/m 2 ,  1000  W/m 2 .  T he  c urre nt  pro duce d  by  the  PV   c el l  decr eses  a s  the  irrad ia ti on  dec reases.   T he  P V  generate d  c urren t   is  50  A   f or  the  i rrdati on  of  1000   W /m 2 .  T he  Fi gur e  5(b )   ind ic at es  po we r  ve rs us   volt ag e  char act e risti c.  As  th e  irra dia ti on   recei ved   by  the  P V  decr e ses,  the  yield  of  the   PV  a rr a y dec re ases.  It prod uc es powe r o utpu t of 1 1 K W  f or  the ir rad ia ti on  of 10 00 W /m 2 .         (a)     (b)     Figure  5 .   P V  a rr a y  c har act e risti cs u nde r vari able irra dia nce   ( a)  I - V  ch a ract erist ic s  ( b)  P - V   cha racteri sti cs       2.2.     D esi gn o f Fuz zy  C ontr oller   fo r  V S C   The  c urre nt  re gu la to r  f or  volt age  s ource   co nverter   is devel op e d   us i ng  f uz zy  lo gic  c ontr ol le r   with  t w o  inputs  a nd   tw o  out pu ts   f unct ion s .   I nput   va ri ables  a re   re ferr ed   as  er ror  val ues   I d  an d  I q.  The   outp ut   va r ia bles   are  co n tr olled  Id   a nd  I q.   T he   error   value  of   Id   a nd  I q  ca n  be  cal culat ed   by   t he  diff e re nce  bet wee n  I d,   Iq  ref e ren ce  ge ne rated  by   volt ag e  regulat or  an d  Id,  I q  mea sure d.   T he  ov e ra ll   VS C  c on tr oller   struct ur e  is  s how n  in  Fi gure   6.   T he  PLL   blo c k  us es   th ree  pha se  vo lt age   a nd   cu rrent   f rom   the  gr i d  to   ge ner at e   the   re fe ren ce  vo lt age  r e quire d for the  th ree - ph a se in ver te r [21] - [ 23] .        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Eff ect  o f p ar ti al  shad i ng in gri d  c onnected  So lar PV  system   us in g  f uz zy c on troll er   ( K.  La t ha  Sh e noy )   435       Figure  6. F uzz y  lo gic c on t ro ll ers fo r VSC       3.   GRID  CONN ECTE D  P V U ND E R  P A RTIAL SHA DI N G CON DITI ON   The   Fi gure  7  represe ntes  the   simulat ion   of   PV   s ys te m  in   matl ab  simuli nk   ca rr ie d  ou t   with  f uzz y  con t ro ll ers .  T he   pro posed  syst em  co ns ist s  of   t wo  P V  ar r ays,   eac h  of   11  KW   rati ngs   is  consi der e d   f or   t he   performa nce   a nalysis   of   gri d  co nnect ed   P V   syst em .  T he  a rr a y  PV1   is  re cei vin g  normal   irra diati on  w he reas  ano t her  P V  a r ray  (PV 2)  is  unde r  s ha ded  c onditi on.  W he nev e r  t her e   is  su r plu s   P V  ge ner at io n,  the   e xcess   powe r  is  deliv ered  to  t he  gr i d  a fter  meet ing  the  l oad  re quirem e nt.  At  the   same  ti me  duri ng  eve ni ng  if  t he  P V   gen e rati on  is  not  s uffici enct  t he  gri d  sup plies  the  d efici t power   to   meet   th e  loa d  re qu i re ment.   T his po wer  fl ow  is represe nted  i n  the  Fig ure s   8 an d 9.           Figure  7. Sim ul at ion  d ia gr a m  for  P V  s ys te m   unde r part ia l s had i ng       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch   202 1   :   431   –   440   436       Figure  8.  ( a ) V ariat ion   of ir ra diati on   f or   PV  pan el   PV1,  (b)  total  amou nt of  pow e r deli vered  by the  pa nel  PV1  for  the  corre spondin g  i rr a diati on ,  ( c ) variat ion o f  ir ra diati on   for  P V pa nel  PV2, (d )  t otal powe r deli ver e d  unde r normal a nd  pa rtia l sha di ng  c onditi on  by P V 2         (a)     (b)     Figure  9.  ( a ) V ariat ion   of P V unde r normal a nd shadi ng con diti on s  alo ng  with  gr i d  a nd load p ower   requireme nt  (bl ue  li ne: P V 1  Power, R ed  li ne : PV 2  powe r, g reen l ine: l oa d powe r  a nd p i nk li ne: P V  tot al   powe r) ,  and  b)  gr i d power  v a r ia ti on s fo r nor mal an d partia l sha ding c ondit ion       4.   RESU LT S  AND A N ALYSIS   At  = 0 ,  both  pane l  PV 1  a nd  PV  2  will   be  rece iving   i rr a diati on   of  50 0  W/m 2  an d  hen ce  a ble  t o  gen e rate  po we r  as  re pr es ente d  in  Fi gure  8.  At  = 0 . 004   sec,  P V 1  a nd   PV2  gen e ra te s  total   power  of   3  kW.   Since  no  loa d  i s  connecte d,   th e  gen e rated  po wer   will   be  del ivere d  to  the  gri d.   It  is  sh ow n  with  ne gative  sign.   At  t = 0 . 005    ,   ir rad ia ti on  var ie s  from   500  W/m 2   t o  750  W/m 2 .  Hence   total   of  5 00 0  W  was  ge ne rated  by  bo t h  t he  P V  pa nels  to gethe r.  Since   loa d  is  no t   co nnect ed  to  the   s ys te m ,   the  gen e rated   powe r  of  5   k W  w a s   su ppli ed   to   the   gri d.  At  t= 0.0 15  sec,   the   power  ge ne rati on  capaci ty   of  both   the   P V  pa nels  wer e   ar ou nd  10   k W .  S o  t otal  powe r  of  10  kW  was  s upplie d  to   the  gri d.  At  = 0 . 03   sec ,  loa d  of  ar ound  16  kW  is  a ppli ed  t o  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Eff ect  o f p ar ti al  shad i ng in gri d  c onnected  So lar PV  system   us in g  f uz zy c on troll er   ( K.  La t ha  Sh e noy )   437   the  s ys te m.   N ow  the   ge ner at ion   is   12   kW  was  obta ined   f or  the  giv e n  ir rad ia ti on.  I n  orde r  t o  meet   t he   lo ad   dema nd,  the re   is  de fici t   of  4   k W   po wer  wh ic h  will   be   draw n  from   the  gri d.   At  = 0 . 04    ,  furthe r   irrad ia ti on   inc r eases  t o  1000   W/m 2 ,   ge ne rati ng  th e  powe r   of  8   k W   eac h.   Hen ce   t otal  po wer  gen e rated   by  th e  PV   pa nel is  16   k W .  Under t his  cond it io n no powe r  is  delive r ed  to  the  gir d,   as g e ner at io n  a nd d e man d b oth  ar e   equ al .   At  = 0 . 05    ,  tota l  powe r  ge ner a ti on   is   20  kW .   T he  a ddit ion a l  excess   powe r   of  4 000  W   w as  the n  fed   to  t he  gri d.  At  = 0 . 06    ,  the  so la r  pan el   P V 2  was   under   pa rtia l  sh adi ng   e ff ect .  It  receives  ir ra diati on  of  800  W/m 2 .   Unde r  t his  p ar ti al   sh adi ng  c onditi on,   it   generate s  reduce d  po wer  of  8 00 0  W.  T heref ore,  total   powe r  1 9   k W  is  gen e rated.  Hen ce  e xcess  powe r  3   k W   is  delivere d  bac k  to  the  gri d.   I t  will   con ti nue   ti ll   0. 1  sec  at   w hich   f ur t her  irra diati on  on  P V 2  fall s  to   70 0  W/m 2   due   to   pa r ti al   sh a ding.   The   t otal  ge ne rated   powe r  now  is   1 8   k W.  The   e xcess  po wer  of  2  kW  is   sent  t o  t he  gr i d  [24] - [ 26] .   Ta ble  3  giv es   the   detai ls  of  PV  powe r   gen e rated  by  both  pan el s  for  diff e re nt  irra diati on .   Also,  it   giv es  t he  detai ls  about  the  powe r  fl ow   bet ween  load  a nd the   gri d.       Table  3.   Power  d ist rib utio n  a mong P V,   Gr i d an d  loa d f or   di ff e ren t i r ra diati on   Po wer   0 .00 4 Sec   0 .00 5 Sec   0 .01 5 Sec   0 .03 Sec   0 .04 Sec   0 .0 5 Sec   0 .06  Sec   0 .1Sec   PV1  I r radiatio n   5 0 0  W /m 2   7 5 0 W  /m 2   7 5 0 W /m 2   7 5 0 W /m 2   1 0 0 0 W /m 2   1 0 0 0 W /m 2   1 0 0 0 W /m 2   1 0 0 0 W /m 2   PV1  Power   1 5 0 0  W   25 0 0  W   5 0 0 0  W   6 0 0 0  W   8 0 0 0  W   1 0 0 0 0  W   1 1 0 0 0  W   1 1 0 0 0  W   PV2  I r radiatio n   5 0 0 W /m 2   7 5 0 W /m 2   7 5 0 W /m 2   7 5 0 W /m 2   1 0 0 0 W /m 2   1 0 0 0 W /m 2   8 0 0 W /m 2   7 0 0 W /m 2   PV2  po wer   1 5 0 0  W   25 0 0  W   5 0 0 0  W   6 0 0 0  W   8 0 0 0  W   1 0 0 0 0  W   8 0 0 0  W   7 0 0 0  W   Total PV  Po wer   3 0 0 0  W   5 0 0 0  W   1 0 0 0 0  W   1 2 0 0 0 W   16 0 0 0  W   2 0 0 0 0  W   1 9 0 0 0  W   1 8 0 0 0  W   Load  Power   0   W   0   W   0  W   1 6 0 0 0 W   1 6 0 0 0  W   1 6 0 0 0  W   1 6 0 0 0  W   1 6 0 0 0  W   Grid Po wer   - 3 0 0 0  W     - 5 0 0 0  W   - 1 0 0 0 0  W   + 40 0 0 W     0  W   - 4 0 0 0  W   -   3 0 0 0  W   - 2 0 0 0  W       Figure  9 ( a )   in dicat es  the   va r ia ti on s  in   pow er  delivere d  by   P V   pa nels,   PV1  a nd  P V 2   unde r  normal   and  par ti al   s ha ding  c onditi on s.  T he   loa d  of  16  k W   is  a ppli ed  at   ti me  = 0 . 016   sec .  T he   Fig ur e   9 ( b )   s hows  the  co rr es pond ing  v ariat io n  in   the  gr i d  po wer  duri ng  va rio us  ti me  i nterv al s.   Durin g  the  peri od  0 . 04   t o  0.1 s ec ,   the  P V   ge ne rati on   is  le ss   tha n  the   de ma nd.  Hen ce   gr i d  s up ports  t he   ad diti on al   loa d.  F or  the  a nalysis   of  powe r   flo w,   sig n  c on ven ti on  for  gr i d  po wer   is  ta ke n  as  represe nted  bel ow.  P os i ti ve  sign   i nd ic at es  power  is  s upplied  by  the   gri d  to   meet   the   loa d  dema nd.  Ne ga ti ve  sig n  i nd ic at es  excess   ge ner at e d  powe r   is  giv e n  back  to  t he  gr i d.   T he Ta bl e 4   show s the  c omparis on b et ween va rio us  c on t ro ll ers  u se d f or  t he  P V sys te m.     Table  4 .   C omp arati ve  ta ble   Profile   Total  Ha rm o n ic Di sto rtion  ( THD )   PI   Fu zzy   Vo ltag e   2. 39  %   1 .28 %   Cu rr en t   1 3 .6  %   4 .79 %           Figure  10 .   Ba r c har t  of po wer  exch a nge  betw een PV,  loa d  a nd grid       1.5 2.5 5 6 8 10 11 11 1.5 2.5 5 6 8 10 8 7 3 5 10 12 16 20 19 18 0 0 0 16 16 16 16 16 - 3 - 5 - 10 4 0 - 4 - 3 - 2 - 2 0 - 1 0 0 10 20 30 1 2 3 4 5 6 7 8 Pow er  distribution   under  pa rtial  sha ding PV   1 PV   2 TP V LOAD GR I D Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch   202 1   :   431   –   440   438       (a)       (b)           (c)       (d)     Figure  11. ( a)   Vo lt age  T HD  wav e f or m  w it h PI   co ntr oller ,  ( b )  curre nt  T H D wave f or m  wi th PI   co ntr oller ,    ( c)   volt age T H D wave f or m  wi th fuzzy  contr oller ,  ( d )  c urre nt  T HD w a veform  with fuzz y co ntr oller .       5.   CONCL US I O N   This  pa pe r  de al s  with  the  modeli ng  of  so la r  P V  s ys t em  un der   vari able  irra dianc e,  va riable   te mp erat ur e   a nd  par ti al   s ha din g  c onditi on  of  th e  a rr a y.  T he   pe rfo rma nce   anal ys is  of  th e  P V  s ys te m   unde r  par ti al   sh a ding   co nd it io n   f or  gr i d  co nnect ed   PV   s ys te m   is  done.  The   f uzz y  c on tr oller  ha s  bee n  dev el oped  f or  maxim um  power  po i nt  trac king  f or  11  k W  phot ovo lt ai c  po wer   s ys te ms  unde r   pa rtia l  sh a de d  co ndit ion .   Its   performa nce  unde r  loa d  c onditi on   is  ver if ie d.   T he  pro pose d  PV   sy st em   f or   gr i d  integ rati on   has   been   simulat ed   in  m at la b  sim ulink   and  a   f uzzy  c ontr oller  for  gr i d  s ynch r on iz in g  of  P V   sy ste m  int o  t he  pow er  gr i d   is  devel oped .    Finall y,   t he  propose d  m odel   simulat ion  res ults  are  a nalyz ed  with  diff e re nt  ope rati ng  co nd it io ns   and   e valuate d  with  IE EE  15 47  sta ndar d  f or  pro ving  the  ef f ect iveness  s ys t em.  In   P I  co ntr oller - base d  sys te ms ,  the   total   ha rm onic   distor ti on   va lues  for  l oad  vo lt age   a nd  c urre nt  a re  meas ur e d  a nd  prese nted   in   F ig ures   1 1( a )   and  1 1(b )   respec ti vely.   T he  THD  val ues   of   volt age  a nd  c urren t   f or   t he  f uzzy  ba sed   sys te m  are  1.2 8   %  an d   4.79   % as  re presented  in  t he  F igure s   1 1( c )  a nd (d)   r es pecti vely.   Ba sed  on  the   s t a n d a r d   v a l u e   f o r   g r i d   i n t e g r a t i o n   o f   r e n e w a b l e  e n e r g y   s o u r c e s ,   T H D   v a l u e s  l e s s   t h a n   5   %  i s   a c c e p t a b l e .   T h e  l o a d   v o l t a g e  a n d  c u r r e n t   w a v e f o r m s   a r e   sinu s oid al .         ACKN OWLE DGE MENTS   Au t hors   are   ve ry  grat ef ul  to   ma nag e ment   of  N MA M   I nst it ute  of  Tec hnolog y  Nitt e,  U dupi  a n d  REVA  Unive rs it y,  Ben galu r u for  pro vid in g r eso ur ces  to  c onduct  this  r ese arch w ork.       REFERE NCE S   [1]   "P h ysica l  Progre ss   (Achi eve m ents ), "   Mini stry   of   New  and  Re n ew able   Ene rgy ,   Go vt .   of   India ,  201 4.     [2]   M.  Kari mi,  H.  Mokhlis,  K.  Nai du,   S.  Uddin,   an d  A.  H.  A.  B akar,  “Photovoltaic  pene tr at ion  issue s  and  im pa ct s  in   distri buti on   ne twork - A re vi ew, ”   Re newab le   and   Sustainabl e   Ener gy  Revi ews ,   vol .   53 ,   pp .   594 - 60 5,   2016 .   [3]   IEE E   Standard  f or ,   “ Inte r connec ti ng  Distr ib ute d   Resourc es  with   El e ct ri c  Pow er  Sys te ms,”   I EEE   Standard  1547 ,  2003,   pp .   1 - 16 .     [4]   Y.   K. ,   Wu .   Jhih - Hao  Li n   and   Huei - J eng  Li n ,   “Sta nd ard s  an d  Guide li nes   f or  Grid - conne c t ed  Photovo lt a ic  Gene ration   Sys te ms:   A  R evi ew   and   Co mpa riso n, ”   IE EE  Tr ansacti ons   on   Indu st ry  App li ca ti on s ,  v ol .   53,   no .   4 ,     pp.   3205 - 3216 ,   2017.     [5]   Bana ,   S .   and   Saini   R.   P. ,   “ Expe ri me nt al   i nvesti gation  on   power  output  of  diff ere nt   p hotovol taic  arr a y  conf igurations   u nder   unifor m an d  par t ia l   shading   sce na r ios,”  En e rgy ,   vol .   127 ,   pp .   438 - 453 ,   2017 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Eff ect  o f p ar ti al  shad i ng in gri d  c onnected  So lar PV  system   us in g  f uz zy c on troll er   ( K.  La t ha  Sh e noy )   439   [6]   A.  Yaz dan i  and  P.  P.  Dash,  “A  c ontrol   m et hodol ogy  and  cha r ac t e r i z a t i o n   o f   d y n a m i c s   f o r   a   p h o t o v o l t a i c   ( P V )   s y s t e m   i n t e r f a c e d   w i t h   a   d i s t r i b u t i o n   n e t w o r k , ”   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   P o w e r   D e l i v e r y ,   v o l .   2 4 ,   n o .   3 ,   p p .   1 5 3 8 - 1 551,   2009 .   [7]   X.  Xiong,   Chi  K.  Tse,   and  X.   Ruan,   “Bi furc a ti on  Analysis  of   Standa lon e  Photovolt a ic   B at t e ry  Hybrid  Pow er   Sys te m, ”   IE EE   Tr ansacti ons on Cir cui ts and   Sys te ms   I: Regul ar  Pape rs ,   vol .   60 ,   no.   5 ,   pp .   1354 - 1365,   2013 .   [8]   "S ta te   wise   inst a ll ed   solar   power ca pa ci ty , " r epor t s of  Ministry  o f N ew  and  R ene w abl e   Energy,   Govt.   of   Indi a.   [9]   S.  Choudhury  a nd  P .   K.  Rout ,   “ Adapti ve  Fuz zy  Logi c  B ase d  M PP T  Control   for   PV   Sys te m  under   Partial   Shadin g  Condit ion,”  In ter nati onal Journal  of   Re n ewable  E nergy   R ese arch - IJR E R ,  vol.   5,   n o.   4 ,   pp .   1252 - 1 263,   2015 .     [10]   T  Hem ana nd,   N.P.  Subram ani a m,   &   M.  Venk a te shkumar ,   “Co mpa ra ti ve   analy sis  of  int e ll ig ent  cont rol le r   base d   mi cro gr id  integ rat ion  of   hybri d  PV /wind  power  sys te m , ”  J ournal  of  Ambi ent   Int el l ige n ce  and  Hum anized   Computing ,   201 8.   [11]   H.  Zhe ng ,   S .   L i,  R.   Cha ll oo,   J.   Proano,   “Shadi ng   and  bypass  diod e  i mpa c ts  to   en e rgy  ext r action   of   PV   arr ays  und er   diffe ren t conve rt er  conf igurations ,”   Re n ewabl e   En ergy ,   vo l. 68, pp. 58 - 66,   2014.     [12]   O.P.  Yad av,  J.   Kaur,  N.K  Shar ma  and   Y.   R .   Sood,  "R ene wabl e  Ene rgy   Man a gem en t  in   Multi - mi cro gr id   Unde r   Dere gulated  En vironm ent  of  Pow er  Sect or , "  A ppli catio ns  of  A rtif icial  Int elligence   Techn ique s   in  Engi n ee ring ,    vol.   698 ,   pp .   289 - 302,   2019 .   [13]   G.  Ram an ,   J.  C .   Peng  and  W .   Xi ao,   "Bridging   th e  tra nsi ti on  to   DC  distri buti on :  A  hybrid  mi cro g rid  for  resid ent i a l  apa rt me nts,"   201 7  IEEE  Inno vat i ve   Smar t  Gr id   Technol og ie s  -   As ia  (ISGT - Asia) ,   Auckla nd,   2017,   pp.   1 - 6.   [14]   Ferra ro  P,  Cr isostomi   E ,   R augi   M,  Mila n o   F,  “ Analysis  of  th e  im pa ct   of   micro grid  pen et ra ti on  on  power  sys tem   dynam i cs, ”   IEEE  Tr ansacti ons  on  Powe r S ystem s ,   vol. 32, no.  5,   pp .   4101 - 410 9,   2017 .     [15]   D.  Ser a,  L .   Mat he,  T .   Kere k es,   “On  th e   par turb - and - observe   and   in creme nt al  con duct an ce  MP PT  me thods   f or   PV   sys te ms,”   I EEE  Journal  of   Phot o vol taics ,   vo l. 3,  no.   3 ,   pp .   1070 - 1078 ,   2013 .     [16]   M.  A.   M.  R am l i,   S .   Twa ha ,   K.   Ishaque   and   Y.   A.  Al - Turki,  “ A  rev i ew  on   m axi mum  power   point   tracki ng  f or  photovol taic   sys te ms  with   and   without   shading   conditions ,”   R e newabl e   and  Su staina ble   Ene rg y  R ev i ews ,  vo l.  67,   pp.   144 - 159 ,   20 17.   [17]   R.   Cakmak,  I.  H.  Alta s  and  A .   M.  Shar af,  “ Modeli ng  of  FL C - Inc rement a l  b ase d  MP PT  using  DC - DC  boost  conve rt er   for   st anda lon e   PV   sys te m ,”   2012   Int ernati onal   Symp osium  on   Innov ati ons  in  Intelligent   S yste ms   an d  Appl ic a ti ons ,   Tr abz on,   2012,   pp.   1 - 5.   [18]   K. L.   Shenoy,   C. G.  Nay ak  and   R . P .   M andi ,   “Per f orma nc e   analys i s   o f   S P W M   a n d   S V P W M   t h r e e   p h a s e   v o l t a g e   s o u r c e   i n v e r t e r ,”   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   C o n t r o l   T h e o r y   a n d   A p p l i c a t i o n s ,   v o l .   9 ,   n o .   2 1 ,   p p .   3 0 7 - 314,   2016 .   [19]   G.  Anandha ku ma r,   M .   Venka te shkumar  and  P.  Shankar ,   “In te lligent  cont ro l le r  base d   MP P T  method  for  t he   Photovolt aic  po wer  sys te m ,”   20 13  Inte rnat ional  Confe ren ce  on   Hum an  Computer  Int erac ti ons   ( ICHCI) ,   Chenn a i,   2013,   pp .   1 - 6 .   [20]   H.  Zha o ,   Q.   W u,   C.   W a ng,   L  Cheng  and   C. N.   Rasmussen,   "F uzz y  Logi c   base d  Coordina t ed  Control   of  B atte ry   Ene rgy  Stor age  Sys te m  and   Dispatc h abl e   Distrib ute d  Gen erati on  for  Microgr id , "  J ournal  of  Mod ern  Powe r S yste ms   and  Cle an   En ergy ,   vo l. 3,  no.   3,   pp.   422 - 428 ,   20 15.   [21]   C.   C ai,  H .   Li u ,   H.  Zh eng,  F.   Ch en,  L .   Deng   and   Q.  Xu,   "M ic rogr id  mul t i - source   c oordina ti on   op timal  con trol  base d   on  mul t i - sce n arios   ana lysis,"   The   Journal  o f Engi nee ring ,   vol .   20 17,   no .   13 ,   pp .   1 457 - 1461,   2017 .   [22]   I.  U.   Nutkani,   L .   Mee g aha po la,   L .   P .   C .   Andre w   a nd  F.   Bl aa bj erg ,   "A utonom ous  p ower  m ana g em e nt  for   int er li nk ed   AC - DC m ic rogri ds,"  CSEE J ourn al  of   Powe r   and  Ene rgy  S yste ms ,   vol.   4 ,   pp .   11 - 18 ,   2018 .   [23]   S.  Shrivasta v a,  B.   Subudhi  and   S.  Das,  "D istr i bute d  vol ta g e  a nd  fre quen cy  sy nchr onizati on   c ontrol   sch em e   f or   isla nded   inve r te r - base d  m ic rogr id , "  IET  Smar t  Gr i d ,   vol .   1 ,   no .   2 ,   p p.   48 - 56 ,   2018 .   [24]   Y.  Wa ng ,   L .   Ding  and  N.  L i,  “T he  appl i cati on  of  fuz zy  p a ram e te rs  self - tu ning  PID   cont r oll er  in  MP PT  of   photovol taic   po wer  sys te m ,”   P roce edi ngs   201 1  Inte rnat ional  Confe renc e  on   Tr anspo rtati on,   Me chanical,  an d   El e ct rica l  Eng in ee ring ( TME E) ,   Changc hun,   201 1,   pp .   1129 - 113 2.   [25]   K.L .   Shenoy ,   C. G .   Naya k  and  R .   P .   Mandi,  “Fuz zy  Controller  B a sed  Grid  Inte gr ation  of  Hybrid  So la r  Photovol ta i c   and  DF IG  Wi nd   Ene rgy   S ystem  t o  Improv e   Pow er  Qual it y , ”   App lied  Ma the mati cs  &  In formation   S ci en ce s ,   vol .   13,   n o.   S1,   pp.   447 - 457,   2019 .   [26]   A.  Q.   Al - Shetwi ,   M   A  Hann an,  K  P  Jern,  A.   A.   Alkaht an i  and   A.  E.  PG   Abas,   " Pow er  Quality  A s s e s s m e n t   o f   G r i d - C o n n e c t e d   P V   S y s t e m   i n   C o m p l i a n c e   w i t h   t h e   R e c e n t   I n t e g r a t i o n   R e q u i r e m e n t s ,"   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   9 ,   n o .   2 ,   p ,   366 ,   2020 .       BIOGR AP H I ES   OF  A UTH ORS       K.   Latha  Sh enoy   is  pre sentl y   working  as  as sistant   profe ss or ,   Depa r tm en t  o f  El e ct ri cal  &  El e ct roni cs  eng i nee ring ,   NM AM   Instit ut e  of   T echnology,   Ni tt e .   She  recei v ed  her   B. E .   d egr e e  in   El e ct ri ca l   &  Ele ct roni cs  Engi n eering  from   Mang al ore   Univer sity   in  1996 .   She  h as  15  ye ars  of  te a chi ng  expe ri enc e  and  4  y ears   of  industri a l   expe ri ence.   Sh e  has  publ ished   more   th an  16  te chn ic a l  p ape rs   in  Na ti on al ,   In te rna ti ona l  Conf ere nc es  and   Journals.   She   re cei ved  M.   Tech  degr ee  in   dig ital  Elec tron ic s  and  Advan ce d   communi ca t io n  from   Manip al   Ins t it u e  of   Te chno logy,  M ani pa l.  Her   res ea rch   int er ests  in cl ude   r enew abl e   en erg y   sys te ms,  pow er  el e ct roni cs,   control  sys te ms.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  12 , N o.   1 ,  Ma rch   202 1   :   431   –   440   440     Dr.   C  Gurud as  Nayak   re ceive d   his  B. E .   in  Instr ume nt at ion   T ec h nology  in   1988  f rom  Gulbar g a  Univer sity,  Gul bar ga  Ind ia  and   M.S.i n   Comm unic a ti on  Engi n ee ring   in   the  y ea r  1996   from   NewP ort  Univer sity,  US A  and   PhD   from   MA HE,  Manip al  Indi a  in   th e   yea r   20 08.   He   has   30   yea rs  of  Industr ia l  / teac hing  ex per ie n ce s  and  p ubli shed  100  pa per s  in  Inte rn ati onal ,   Na ti on al   Confer ences  an d  journals.  He   i s  cur ren t ly  wor king  as  a  Profe ss or  in  the  Instr ume nt at ion   and  Control   Eng ine e ring  Depa rt me n t ,   Manip al   Insti tu te   of  te chno logy,  Manipa l   Univer sity,   Manip al.  His  rese ar ch  in t ere sts  in cl ude   o f  Comm uni catio n  Networks,  Ins trum entat ion  an d  Tra nsduc ers  and  Mobil e Te l e phone  Sys te ms.         Dr.  Rajas hek ar   P .   Mandi   is  pr e sentl y   working   a s  Dire c tor   of   Sc hool  of   El e ct ri cal  Engi ne eri ng ,   REVA  Univer si ty,  Bang a lore.  Befor e   joi n ing  REVA  Univer si ty,  he   worked  i n  Cent r al  Pow er  Resea rch   Institut e,   B angalore  for  more   tha n   26  y e ars  in  r ese ar ch. He   re ce iv ed  M.   Te ch .   d egr e e  in  Ene rgy  Sys tems  Engi n ee ring   fro m  Visw eswara i a h  Technol ogi cal   Univer sity ,   B elgaum  wi th  3 rd   ran k   and   Ph.   D  in  Pow er  an d  Ene rgy   from   NITK,  Sura th kal   through  r ese arc h .   He   is  a  profe ss iona l   member   o f  I EE E .   He  is   a cc red ited  e ner gy  audi tor   fro m  Bure au   of  Energy  Eff ic i enc y   (BEE ),  Govt .   of   Indi a.  He   is   pr ese ntl y   ch ai r man  of   Society   for   En erg y  Eff i ci e ncy  &  M an age r   (SEEM)  Karna t a ka  Chap te r .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.