In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S V o l.  10, N o.  4, D e c e m ber   201 9,  pp.  1863~ 18 74  ISSN: 2088- 8694,  DOI :   10.11591 /ijpeds. v10. i 4.pp1863-1874          1863     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i a e score . com / j o u r na l s / i n d e x . p hp/IJ PED S   Track the maxim u m pow er of a  photovoltaic to control a  cascade five-level inverter a sin g l e-phase grid-connected with  fuzzy logic control       A r c k ar a k it  C haith a na k u l w at  Dep a rtm e nt of Elect rical  En g i n eer in g,  D ho nb uri   Rajab h at  U nivers it y,  T ha i l an d       Art i cl e In fo     ABSTRACT A r tic le hist o r y :   R e ce i v e d  Mar  15,  2 0 1 9   Re vise d A p 20,  201 A c c e pte d   J u n   7 2019       Th is  r esearch  p resen t tracki ng  th max i m u po wer  o f   a   ph otov ol ta ic   t o   con t ro f i ve-le v el  i nv erter,  a   c a s cade   t y p e   c on necti n g   s i ng le -phase  g rid- con n ect ed  s ys tem   w i t h   a   f u z z y   l og ic  c ont rol  m o del.   M ax im um   pow e tracking  cont rol  In  t his  research t h principle  of   c ontrolling  t h e  m a x i m u m   current  a mpli t ude  o f   the   pho t ov olt a ic  m ultiplied  by  t he  s ine  si g n al  p er  u n it  th at  u sed   as   a   r e f eren ce  curr en com p ared   t o   t h grid   c u rrent.   Si g n al   com p ariso n   w ith  th P I co nt rol l er  a l l o w the  cr eatio of   f ive  le v e ls   o PW M   of   cas c a d e   c o n tro l   o f   f i ve -l evel  i n v erter  con n ects   s i ngle-p has e   g ri ds The  results  o t h si mulation  t e st   u sing   t he  p ro gram   M ATLAB/Si m uli n k   to  com p are   wi th  t h e   g en erated   p roto ty pe  f ou nd  t h at  t h e   f u zzy  l o g ic   p r i nc ip le   was  used  t cont rol  t h maximu power  tracking  condition s   o f   th P&O  m e th od,   w h e th am ou nt  o f   radi ati on  lig h inten s it d ecrease s   su dd e n ly ,   m a ki ng  it   p o s sible  to   t rack  t he  m a x im u m   power  o f   t h ph oto v o l t a ic.  A l so,   when   th i n v e rter  c o n n ected  t the  gri d   by  co nt rollin g   th e   p o w e r   ang l to  com p are   resu lts  b etween   t he  s im u l a t i o n   and   t h p r ot ot ype-f o u n d   th a t   t he   curren t   f lo w i n g   i nto  the  g r id   i nc reases   acc o r di ng   t o   th p o w e an gl co nt ro l .   Resulting  in  a   n earby  w av ef orm,  s i n wave  a nd  an  o ut  o f   phase  a ng le   t o   the   gri d   v o ltag e   b ec ause  t h e   s yst e m   i s   i th i n v e rter  m o d e,  a nd   t h h a rm oni spectrum  o f   t he  g rid  currentl y   h a s  total harm o n i di sto r ti on   ( T H D i s  reduced   as an   i n d i cati on of  t he p rop o s e d   s y s t e m  can  b e d e velo ped   and   ap p l i catio ns. K eyw ord s :   Five- l e v el c asc a d e in ver t er   Fuz z y lo g i co ntr o l   Gri d -co n n ect ed  s y s t e m   MPP T  tec hniq u   Phot o v o lta ic   Co pyri gh t © 2 019 In stit u t of Advanced  En gi neeri n g  an d  S c ien ce.   All  rights   res e rv ed.  Corres pon d i n g  Au th or:   A r c k ara k i t   C ha it ha na ku lw a t ,   D e pa rtme nt   o El e c t rica l   Eng i ne eri ng,   D h o n b u ri Ra j a bha U n ive r si ty,   S o i Mu n i c i pa l i t P u   1 1 9 , S ukhumv i t R o ad,   Ba ng P l a S ub-di st r i c t ,  Bang  Phli Dis t r i c t , Thail a n Em ail:  chai t h a n ak u l @ g m a i l .com       1.   I N TR OD U C TI O N    F r om gene r al  r ese a rc h, solar  e ne rg y c o n t r o l   p r ese n t e d wit h  m any  di f fere nt  m e t ho d s ,   such   a s pe rturb   a nd  o b se rve  c o nt r o l   ( P &O ),   i nc rem e nta l   c o n d u c t ance   (INC),   fuzz y   l o g i c   c on tro l   ( F L C)  a nd  ge ne ti c   (G A) w h i c a r in depe n d en t ,   i so l a te a l on e ,   t s u p p l t h a t   v o l ta ge  t t h circ ui bo os c o nve rter  o buc k- bo ost  c o n v e r te and  t o   s u p p l fo r   l o ad i n g   al one.   H o w e ver,  e nc ou n t ere d   c ons t a n t   pow er   c on t r o l   p ro ble m th a t   w e r e   quite   d ifficu l t   a nd   a t the   sa me   t ime   i f  b ein g   p a i i n to t h e gri d  or  su p p ly i n g   n o n -l inea loa d s,   n e e d in the   bes t   p ri nci p les   an c ontr o l   m e th o d [1-4] .   F or  t he  p ro p o se r e s ea rch,   t he   s imu l a t i o a n c o nstr uct i on   o t h e   ma ximum   pow e r   t r acki ng  pr o t o t ype.   U s i ng  t h pri n c i p l of  c on t r o l l i ng  t h ma ximum   c u rre nt   a m p lit u d o f   the so lar   ce l l   m ult i p lie by t h e sin u s o i d a l  s ig na l pe r un i t  t ha t is use d as  t he  re f e r enc e  s i n e curr en t c o m p ar ed to   the  gri d   c urre nt   t hr ou g h   P ID   t co ntr o a   casc a de  f ive - l e vel  in ve rter   a   s in g l e-pha se   g r i d- con n ec t e d   with  a   fuz z y  l og ic c o n t r ol   w h i ch is  di ffere n t   from  the  o ne  m e n ti o n ed  a bov e .   Mo de ls a n d  co m pone n t s of  t h e  P V   system  r e q u i re  t he  use  o f the   h i ghes t  p oi n t   t r a c k in t e chn i que   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  10,  N o.  4 , Dec  201 9 :   1 8 6 3  – 1 874  1 864 ( M P P T)   t tra c k   t he   m ax im um  p ow e r   u nde di ffe re nt   c o n d i t i o n s.  T he  p r opose d   M P P al g o ri thm   obs erva ti on  (P &O )   and  incre a sed  c o n d u c t i v ity  ( IC) .   A ll  so ,   unde s u d d e n   r a d i a tio a nd  tem p er at ure  c h ange i n  t h e  P V   s y s t e m  w i t h  t h e   h e l p   o f  a   n e w  a d a p t i v e   c o n t r o l l e r   t h a w i t h s t a nd  t h ese   hea v d i s t urba nce s The  resul t fr om   t h e   c ompa rison   of  t he  t w o   t e c h n i que s,  t he  c har acte rist ics  of  t he  m e c han i sm   a n d   t he   p re vi ou s   lite rat u re,   yie l the   resul t a ccor d i n t o   t he   s et  g oals  [ 5,   6 ] .   M o s t l y  k n o w n  t h a t ,  i n   e v e r y d a y   l i f e ,  h u m a n   bei n gs  o fte n   i n v o l ve  m uc e n ergy.   S u c h   as  e ner gy  ob t a i n e d   f r o pe tro l e u foss i l   e ner gy,   w i n pow e r   a nd   so l a e n erg y H o w e ver ,   t he  e nerg ob tai n e d   f rom   the   so l a c e ll  sy st em  i i n fl u e n c e d   b t e mp e r at ure  a n radia t i o n,  p rod u c i n g   e lec t r i ca ener gy  a t   t he  p h o t o v o l t a i c.   T he refore,   to  e nsure  that  t he  p h o t o v o l t a ic  p ro duc e s   the  h i g h es en e r gy  a t   a l l   t i m es,   re gardless  of  e xter nal  c o nd i t i o n s,   u s i n g   de vic e   c al le MP P T   ( tr ackin th e   ma ximum   p o w er  poi n t )   t o   m ove  t he  c on tro l   m o d e   t o   t he  m o s w i de l use d   s tab i li ty  b u t   t h e re  a r e   di sa d v a n ta ges  due  t cha t teri ng  p h en om en o n The r efor e,  t hese   p r ob l e ms  s ho u l be   i m p rove d.   T h i co n t ro i s   ca l l e d   A F S ME  ( a d apt i ve   f uz z y   s l i di n g   m ode   c on tro l and  c o m p are   w i t h   t he  S M C   s c r ol mode   c o n tr ol le to   see  the   d i ffe r enc e   a nd  u s e   o f   P &O   ( P e rturb  O b se rve)   c he ck   t h i s   c ont ro ll er.  Al l   s i mul a t i on  re su lt perform ed  u nd er  M A TLA B/ S i m u l i n k   a n d   s how   t he  e ffe c tive n e s s   of  A F S MC  c on tro l c o n f irm i ng   t hat   th e   n e met h od   h as  d e v elo p e d   en e r gy ef f i ci ency   a nd   p rod u cti o n   [7 8] The   three - pha se  l o a co nnec t e d   t t h three - le ve in v e r t er,   NP C,   i pr opose d   t c r ea t e   a   g a t e   s i gna for  m u l t i-l e ve l   inve r t ers.   B oth  c o m m a nds  a r e   deve l ope a n c o mpa r ed  b e t w e e n   t he   p ha s e   d i s p o s i tio p u l s e   w i dt m odu la ti o n   ( P D PWM)  a nd  t h spac v e c t o r  p u l s e  w i d t h  m o d u l a t i o n  ( S V P W M ) .   V e r i f y   t h e  e f f e c t i v e n e s s   o f   t h in t r o d u ced   c o n t r oll e r;   i t   c o mp are d   w ith  t he  f uzz y   l o g i c   c ontr o l l e r .   W hen  sim u late u s in M A TLA B/S i m u lin p r o g ram ,   a na lyse   t he  r es ul ts  o the s co ntr o l s show t h a t   N P C   h a s   s uper i or   p e r for m a n c e   due  t the   q u a l ity  o t h o u tp ut  v olta ge  f or  t h e   ent i re  a d j us tm ent  inde [9,  1 0 ].   T his  p h o t o v o lta i c   w ater   p umpi n s y ste m   c o n sis t of  t hr ee  m a in  p ar t s P V G,  d c -d conv e r t e an d   d c   m ot or  w i t h   a   cen t r if ug al   w a t e r   pump .   H a s   p ropose d   a   n e w   M P P algori t hm   u sin g   fuz z y   l o g i an neura l   n e t w o r k (A N N t o   i mpr ove  s ys te m   perform an c e .   ANN  i s   u se d   t o   p r e di ct   t he  b es t   vo lta ge   o P V G   unde t e mp e r ature   c o n d it i ons  a n d   s o l a r   r adia ti o n   a nd  use  fuz z y   c o n t r oller   t o   c on tro l   t h e   bo ost i n g The   si m u lat i on  r e sul t i n d i c a t t h at  M P P for  A N N   a nd  f u z z y  l o g i c  a r e  p e r f o r m i n g   w e l l .   T h i s   alg o ri t h has  pro v en  t pr ov ide  be tter   pe rform anc e fa ste r   r e s p ons tim e s,  m ore  accur a t e   a nd  r obus systems  to  c ha nge   [ 1 1 ].  T he  e n e r gy  pai d   b ph o t o v o l taic  t hrou g h   t he  d c - dc  e n e rgy  c o n v erter   by  t w fac t ors:  t h e   radia t i o of  t h e   s un  a nd  the  t e m p era t ure.   T here fore im prov i n t h ef fi c i e n cy   o t h PV  s y s t e req u i r e s   t h e   use  o f   a   m ec han i sm  t trac k   t h m a x i m u pow e r   p oint  ( MP P ) .   Tra d i t i ona m a x i m u pow e r   t rac k in g   met h od su ch   a o b s e r v a ti o n   a n d   di s r upt ive   t e c hni qu e s   cau se   p ro b l em in  r e a MPP   trac k i n g .   There f ore ,   in t e l l i g e n sys t em s,  i nc lud i n g   fuzz l o g i co ntr o lle rs  ( FLC),  a r e   u se for  the   h i g h es m a x i m u po int  tra c k in system  ( MPP T ).    com p ara tiv e   st u d y   o s t anda l one  P sys t em con t r o l l e d   b t h r e t e c hni qu e s c o n s i s ti ng   o trad it iona lly  b a s ed  o o b se rva t i ons  a n d   p ert u rba tio tec h ni q u es the  o t he are   inte l lige n b a se o n   f uzz y   l og ic  ac cord in t o   M am da ni   a n d   Ta ka gi-S uge n o   mode l s .   T h inve st i g at i o ns  s how   t ha t   t h e   fuz z y   lo g i c   c o n t ro llers   pro v i d the   be st  r esu lts,   an Taka gi - S uge n o   m ode pre s e n t s   t he   low e o v e rsho ot  v a l ue   [ 12,   1 3].  The   o v era l l   perform ance  o MPP T m a inly  u sed  i n  t h e   a p p l i c a t i o n  o f   P V ,   i s  a na l y se f o in ter f er ence   a nd  o b ser v a t io n   alg o ri t h ms  ( P & O )   a nd   a dd i tio na c o nd uc ti ve  m ed ia  (IN C).   Re su lts   a n a ly si s   for   a l go r i t h m s   i t h pro g ra MA TLA B/S i mul i n k   for  var i ous  c ha nge i n   r a d i a tio n,   t he   r e s ear ch  fou n tha t   t h e   e ffic ie nc of  t h e   P &O  met h od   i s   hi g h er  t h a n   th at   o INC .   F o r   t h e   s ame  e f f i ci en cy mo r e   i n t e n s i v e   c a l c u l a t i ons  s h oul d   a ccoun t   f o IN C.  M ea sure m e nt  o o u t pu t   p o w e r ,   t he   r espo nse   o f   c urre n t   a nd   v o lta ge   o so lar  c e l l s   a c o nsta n t   v a l u e an d   varia b l e   r a d i a t i on   u se d   a s   i nput f o a l gor it hm s.  T h e   o ut p u w a ve form   o bta i ned   fr om   t he   s imu l at i o n   w o rks   ac cord in t o   t h e   s t a t e o b j e c t i v es  [ 14].   The  s t an da l o ne   p ho t o v o lt a i s y st e m   i ter m of  a rc hitec t ur al  d esi gn,  bu ild i ng  sha p e   a nd  d i m e ns io n,  t he in  t erm s   o e l ec tric ity.   The   b lo ck   d i a g r am  p re se n t t h e   el e c t r i c al   d e s ig n.  The  s i m u la t i o n   v er ifi c a t io pri n ci p l e   is  m a d e   for  the   s o la pa n e l   m at r i des i gn bu ck -d c   d c   c onv ert e by   hi ghl i g h t i ng  th m e m b er   s hape  a rou n d   t he   z e r pos it io n,  t he  a mb i g uo us  l o g i ca err o r,  t he  F LC  c o n t ro ll e r i s   des i g n e d   t o   g u a r a ntee   t he  d e s ire d   w ork i ng  c ond it i o n   of   t he  m ax i m u pow er   p o i nt   t r acki n fu nc ti o n Th e   si m u lat i on  resul t sh ow   t he  e fficie nc of  t he  p ro pose d   s ol u tio n   t har v es t   the   h i ghe st  e nerg a t   d i ffe re nt   radia t i o n le v e ls  [ 15,  16].     I n  t h e  s t u d y   o f  t h e  e f f i c a c y   o f   a l g o r i s m ,   C S  w e r e   e x a m i n e d  t o   t ra ck   t h e   G M M P   of   t h e   p hot ovo lt ai c   pane unde P S a nd  c o m p a r e   w ith  t he  P & O   a l g or i t hm T h e   te st  i n   d ifferent   case s   o three  cases  o study.   The  P V   m odu l e   i used   u n d e r   P S C   t o   eva l u a te  t he  e ffic ie ncy  o f   t he  p r o pose d   C S   al g o r ithm .   W he t e st  a l l   ca se s,  t he  t ra c k i n eff i c i e n cy   o t h CS   i h i g h er  t han  99  w i t h i n   3 0 0 -50 0 ms.   The  i m pr o v e d   C S   al gor it hm   ca effec t i v e l y   m a nage   P S C   u n d e r   d iffe ren t   s ha di n g   c o n d i tio ns  w h i le  t he   P &O   a lgor it hm   c anno ha nd le  t h e   P S of  p ho t o v o lta ic  p a n e l s.   T he  r es ul ts  a l s in dic a t tha t   t he   e n ergy   t rac e by   C S   has   v e r y   l ow   s t a ti c   e n er g y   fl uc tua t io ns  c om par e to  t he  P &O   a lgor it h m .   P r ov in th at  S is  ac cur a te,  dura b l e   a n d   e ffic ie n t   i e n erg y   efficie n c y   f or   s ta nda l one  P V   syst e m [ 1 7].  T h e   MP P T   c o n tro l ler  i s   t he  m ost  c o m m only  use d   c o n tro l   alg o ri t h in  t he   p h o t o vo l t a i c   syst em   b ec ause  i is  p rac t i c al.  W he t h e   MP PT  c ontro tec h ni q u re la tes  to   artific ia i n t e lli genc s t ra t e g i e s i t   can  b impro v e d Wit h   l e ss  ha ssle   t h a n   phot o v o l t a ic  s ys tem s   w ith  f u z z y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       T r ack  t h e  m a x i m u m  powe r  of  ph o t ov olt a ic to  co n t rol  a ca sc ade  five - l e ve l   … (Arc kar a ki t C h a i th a nak u l wat)   1 865 l o g i c ont ro ll ers,  i t   h a b een   f oun d   t h at   i t   wo rk b e t t er  t h a n   t h P& a l go rit h m.  F ro t h t e st   r esul ts,  i t   i clea tha t   t he  f uzzy  m et ho p r ovide bet t er   p e r for m a n ce  c o m p ar e d   t o   o the r   M PP T   t e c hni qu e s   [ 18 ].  A   s i ngl e - pha se  f i v e - le v e l   p h o t ov o lta ic   i n v erter   top o l o gy  for   gri d - c on nec t e P V   s ystem s   w i t h   nove pu lse - w i dt h- modu la te ( P WM)  co ntro s c hem e ,   both   re fere nce   s i gna ls   t ha ha v e   t h s a m e   c ompe nsa tio ar eq u i va len t   t the   am pl i t u d e   of  t he  t ria n g l e   car rier  s ig na l   t h at  i s   use d   t ge ne rat e   t he   P WM  s igna l   for  the  sw i t ch.   The   in verter   o ffe rs  m uch  l e s s   t ota l   h arm o n i dis t or tio an c a n   o pe r a te  a ne a r-uni ty  p ow er   f a c t o [1 9-2 2 ].  T he  ca sc ade d   H -brid g mu l tile ve s t a c ke so lar   ph o t ov o lta ic  m odu les   f or   c on ne c tin to  s in g l or  t hr ee- pha se  gri d s.  T he   m axim um  pow er  p o i nt  t ra ck i ng  con t ro a p pl ied   t o   m u l t i-le ve l   in ver t e r i n   b ot s i n g l e   p h a s and   three   p h a s es.  A l l o w i ng   t he   d c- li nk   v o l ta ge   t o   b e   c on t r olle fr e el y.   F or  a p p l i ca ti ons   t ha c o nn e c t   t o   un ba lanc e d   t hr ee- phase  g ri ds.  The   e xper i m e nt  o se ve n - le vel  t h r ee -phas e   h -br i dge   i n v e r t e bu i l us i n g   ni n e   h-bri dge   m od u l es.   The   simu l a ti o n   r e s ul ts  a nd  ex pe rime n t co nfir t h e   c o rre c t n es of   t h e   p ropo sed   met h od  [2 3].   P h ase   an gle  de tec t i o o f   g ri v o lta ge   i a n   i m por tan t   p ar of  t he  c o n t ro l.  F or  t h e   s ync hr on isa tio of  t he   c u rre n t   i n j ect ed   b y   t h i n v e rte r t h p hot ovol t a i c   c o n n e c t ed  t o   t he  g ri d.  D etect i n the   p h a s ang l e,   f re q u enc y   and   am pl it ude   o t h gri d   v o l t a ge  t o   ge ner a te   a   r e f er ence   s i gna for  the  inverter  t conn e c t  t o   t h a t  g r i d .   P h a s e   loc k in g   m e t h o d   ( P LL)  f or   s ing l p h ase   sys t em i s   t cr eate   or th og o n al   v o lta ge  s yst e m s   u sin g   t he   s eco nd   in t e grat or  ( S O G I).  F ol l o w e b y   t he  P ar t r ansform a ti o n   o the  q uadra t i c   c om po ne nt  b e i ng   f orce to  z e r b y   f u zzy   l og i c   t o   p r ov i d f a st   d et e c ti o n   a n d   p r e c i s ph a s e   a n gl i m a ge s.  T he   t e s t   is  u se t o   s epar ate  t h resu l t s   and  disc uss  the   ac cura cy of t h prop osed a lg or ithm   [2 4,  25].  I n   t h i pa per ,   s tud y   t he  t ra ck i ng  of  t he   p o w er  o a   phot ov o l t a i pane t o   c on tro l   a   f i v e- l e vel  sta c k e d   si n g l e -ph a se   i nv e r t e swi t c h   co nn ect e d   t o   fu z z y   l ogi c ont rol l e r.  T he   p r i nc ip le  o c ontr o l l in t h m a xi mum  c u rre n t   ampl it u d e   o f   th e   ph ot ovo lt ai c   mu lt ip li ed   b y   th si n e   s i gn al   p e r   u n i t   t h a t   u s e d   as  a   r ef ere n ce   c u rre n t   com p are d   t o   t h gri d   c urr e nt.  S i gna l   c o mpa r i s on   w i t h   the   P I D   c o nt r o ller   a llow s   t he   c r eat io of  f ive   le v e ls  o PWM   of   c a s c a d e   c on t r o l   o fi v e -l ev e l   i nv e r te t o   c on n ect   s i ngl e -p hase   g r i ds.   The   sys t em   h as  b ee tes t e d   a n d   eva l ua t e d usi n g   MA TLA B / S i muli n k  com par e d to t he  pro t o t y p e  c rea t ed .       2.   DESCRIPTIO O F  TH E   P ROPOSED S C HE M E   F r om   t he  a bo v e   m enti o n ed,  c ons i d eri ng  fro m   F igure  1.  T he   p h o t o v ol tai c   s ys tem   tha t   c on tro l the   ma ximum   p o w e by  us in P & O   a l g o r i t h m s w h ic are   ba si c   c ontro ls   t ha a r not  c omp l i cated  a nd  c o m m o n l y   use d F o th is  r esea rch,   a   n ew   c o n ce p t   i ntro d u ced   b a p ply i ng   f uzz y   l o g ic   p ri nci p l e to   c on tro l   c ompe nsa tio n   curr ent  ( i Co m p )   ob ta ine d   from  t h e   c o n t ro o f   P &O   m etho ds  t m a ke  t he   c u r r e nt  ( *i Co m p )   m o r e  s t a b l e .  F o r  t h e   c o nt rol   of   s e m i c ond u c to d e vi c e   s witches  (IGBT).   U se  t he  p rinci ple  of  d e t e c t i ng  th vo lta ge   s ig na fr om   t he   grid  t hr ough  l ow-frequenc f i l t er ing  ( L PF)   i nto  the  PLL  process .   T o  b r i n g   t h e  t i m e   s i g n a l  ( t toget h e r   w ith   the  pow er  a ngl e   (   ),  t c r ea te  a   c urr e nt  t ha is  a   s i n us oi da l   sig n a l   ( i S.pu mul tip l i e d   by  t h e   fuz z y   c urr e nt  l o g i c   com p en sat i on  ( *i Co m p to  b reference  grid  s tream   ( i S. r e f )   c o mpa r ed  t t h e   curr ent  th at  e n t er the  gr id  i n t t h e   curr ent  PID   process  ( i S.m o d to  c on t r ol   P DP WM   m ak e s   I GBT  w o rk   a c c o r d i ng   t c ond i tio n s In   t h m u lti lev e l   c a s c a d i n v e rte r wh en   c onne ct ed   t o   th e   g r i d it   w i l l   t e st   t h e   m e c h an ism   of  t he  m ec ha ni sm  b a d j u st in the   pow er   a ng le   t o   o b ser v e   cha n g e i n   t he  e lec t r i c i t y   s up pl y   to t h e   g r i d.   B si m u l a ti on  usi n g   M A TLA B/S i m u lin k   pro g ra com p are   w ith the  p r o t o ty pe  cr eate d ,   w h ic h d i sc usse d in  d e ta i l   in   e a c h   s e c t io n .           F i gure  1.  T he struc t u r e  of t h pow er  t r a nsm i s s i on co n t rol sc hem e.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  10,  N o.  4 , Dec  201 9 :   1 8 6 3  – 1 874  1 866 2.1.   C o nt rol of  p o w e r   d istrib uti o n   system   C ons ide r   from  F i gure   1,  F uzz y   l o g i c   c on t r ol  s c h em o f   c a s c a de  m u lti-l e v e l   in v e r t er  c o n t r ol   f o r   ph o t o v o l t a i gr i d - c o nnec t e d   s ys t e ms  i t h is   r e s ear ch.  F o the  c l o sed- lo o p   f ee dba c k   c o n t r ol   s y s tem   (P ID ),  i must  c o n tr ol   t he  c urr e nt   s yst e m   netw ork  a m pli t ude B y   b ringi n g   t h rea l   c u rren t   i th n e t w o r sy st em  b ack  to  t he   n e g at i v e   w ith  t he   r efer e n ce  ne t w ork  s t r eam   t hro u g h   t h e   P I D   c ontro ller  t o   c o n t ro the  e l ec trici t i n   t he   netw ork  s y ste m   c oncer n i n g   t he  p ow e r   t t h e   ph ot o v o l t a ic   i nte n si ty and   mu st   m ai nt ai n   th e   vol t a g e   a t   th ca paci t o to t he   h ig hes t  vol ta ge   l eve l .   F o cre a ti ng on s i n u s o i d al   s ig n a l ,   i t   d e t ect s   t h si gn al   f ro t h vo lt ag in  t he  g ri s y st e m   t hro u g h   a lg ori t hm   pha se  l ocke l o o p   a nd  c o m b i n ed   w i t h   po wer  an gl e,  r ec re a t e   t h sinus o i da si g n a w i t h   t he  a l g ori t hm  s i n e   as  one  s i n sig n a in   o ne  s i n curr ent  va r i ab l e There   is  a in i t ia l   a n gl c o rre s pon di n g   t t h e   vo lt ag e   a n g l e   of  t h e   g ri sy s t e m   t g i ve  t he   f a c t or  o po w e appr oa ch i n g   o n e .   F r om  t he  a b o v m e nt ione d,  t he  a m p li tu d e   o t h com p en sat i on  c u r ren t   ( i Co m p ch an g e   a cco rdi ng  t o   t h e   rela tio ns hip  t h am ou n t   o p o w e r.   T ha t   is  o b t a i ne from   t he   p h o t o vo lta ic   i t h m a x i mum   po w e trac kin g   tech n i q u of  t he  P &O   m eth od,  t hro u gh  t h cre a ti on  o f   a   c on d i t i o n   o f  t h e  f u z z y  l o g i c  c o n t r o l ,   t h e   s y s t e m   incre a se  t he  o r d er  f low   a m pli t u d m o re  w he t h i n t e ns i t of  t h e   s unli ght   i n c re a s es  a nd   s i m il a r l y wh en   t h e   lig ht  i n t e n s i t y   d ec rea s es,  the  order   fl ow   r educ ed  i the  p o w er  of  t he  p h o t o vo l t a i c .   T hat  rec h arge i n t o   t he   e l e c t r i c a l  n e t w o r k  s y s t e m   v a r i e s  a c c o r d i n g   t o  t h e   a m p l i t u d e   o f   t h order   fl ow .   Crea tin g   a   re fer e nce   c u rrent   gri d   s ys tem   ( i S , re f )   from  in  F i g ure  1,  t he  r efer e n ce  cur r en gr i d   s ys t e m,   t he   p r o d uc t   o f   b r i n g i ng  o n s i ne  s ig na ( i S,pu tha t   i a   cons ta nt  m u l t i p l ied  by  t h com p en sat i on  c u rre nt   ( i Co m p )   a c c o r d i n t o   t h e   r e l a tio ns hi of  t h e   ma ximum   pow e r  tra ckin g a b o v e. The resul t i s  a  re f er ence  sine st r eam  tha t is a pure sine  s ig na l t h at is eq ual to   the   a m pl i t u d e of t he c urr e nt  c omm a nd c o n t rol lin g t h e   cur r e n t   in  t he   g r i d s y stem .   Wil l  bri ng the   re fe renc e   gr id   curr ent  to   t he  a ctua c u r r ent  i n   t he   g r i s y s t em   ( * i S and  e n t e t h e xpe c t ed  v a l ue  f o r   t h e   g ai co n t ro P I D   in  order   t o   c o n t r o l   t he  c urre n t   a mpli t ude  s ine   i n   m od ula t i on  ( i S,mod )   is  t he  a mpli t ude  o on un it  for  m o d u l a t i o n   to ge ther  w ith  t he  P D trian g le  s igna l   sh ow n i n  F i gur e 2.       2     F i gure   2.  D isp o sit i on  pu l se -w id t h -mod ula t e d   o casc a de  f i v e-lev el   i n v e r t e r.       2.2.   Perturb  a n d o b serv e;  P&O meth o d   F o F i gure  3 ,   t he  m a x i m um   pow er   t rac k in g   o f   t he   p hot o v o l t a i c a w r it t h w o r k in pr inc i p l e   of  the  sys t e m .   F i nd  t h m a xim u pow er  by  br i n g i n g   c urr e nt  t c o m p a re   w i t t h e   prev io us  c urr e nt  t ma inta i n   the   vo lta ge   l ev el  a t h c a p ac itor  a n a d just   t he  c u r rent   v a l u e   t o   th e   ma xi mu po we ra ng a c c o r di ng   t o   th rela tio ns hip  o f   t he  p ow er  a n d   p h o t o v o l t a i in ten s i t y.   C ons ide r i ng  th e   r e lati o n shi p   g rap h ,   F i gure   4,   w hen  t h t o ta l   p o w e ou tpu t   i zer o,  t he  m ean  v o lta ge   and   c u rre n t   a re   i the  h i ghe st  pow e r   p o i n t H o w e ver ,   on  the   ot h er  h a n d,  w hen  t h e   s u of  t he  p ow er  i no t   equa t o   z ero,   it  i s   c o n s i de re w i t h   t he  s u m   o the   v o lta ge   i t h ra ng gre a ter   tha n   o le ss  t ha n   zer o.  I the   t o t a l   v o lt ag i s   m o r e   si gni fi can th an   z e r o ,   i nd i c at es   t h a t   i n   the   calc u la ti on   p eri od,  t he  d irec t   vo l t a g e   is  h ig he r   tha n  t he  m a x i m um  volta ge.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       T r ack  t h e  m a x i m u m  powe r  of  ph o t ov olt a ic to  co n t rol  a ca sc ade  five - l e ve l   … (Arc kar a ki t C h a i th a nak u l wat)   1 867   F i gure   3.  A lgo r it hm  f low   c h a r t dia g r a m   F i gure   4.  M ax i m um  pow e r  tr a cki n g w i t h   P&O met h od .         2.3.   T h fuz z l o g i MPPT c ontrolle r   A   typ i c a l   P I D   c o n t rol   is  f ix e d   f ee d b ac k.   T her e for e   c an no com p e nsa t for  va ri at i ons  i proce s s   para me ters  a n d   c a n n o a d jus t   t cha nge i n   t he   e nv iro n m e nt.  P I D   c on trol l e sy ste m do  n o re sp ond   t r e a l   cha nge a n a r qui t e   f ast  i n   t he   s ys tem   so   t ha the  s y s t e m   d ec re ase d   a t   th e   set   poi nt On   t he   o t h er  h and ,   stim ula t i o a n ob serva t i o n   (P &O )   for  t r ack in MP P T .   Th respo n s e  r e s u l t s  a r e   n o t  f a s t   f o r   r a p i d   c h a n g e s   i n   tem p era t ur o r   r a d i a tio n.   T her e for e   t he  f uzz y   c ontr o alg o ri thm   i c a pa ble   o f   i mp rov i n g   t he  t ra c k in perform ance   a com p ar e d   w it h the   c l a ssic a l   m etho ds   f or   b o t h   li n ea a n d   n on- li near   l oa ds A l so,  fuzz l o g i c   i s   appr opr i a t e   f or  non- line a c o nt r o l   be ca u s e   it  d o e s   n ot  u se   a   c o m p le m a t h em ati c a l   e qua ti o n Bloc d i a g ram  of  t h e   f uzzy  l ogic   c ontro l l er   s how in  F i g ure   5,   t w o   f uz zy  l o g i c   i n p u t   v a r ia bles  a re   e r r or  pow er  a nd  er ror  vo lta ge.  The  fu zz y lo g i c   be ha vio u r   depe nds  on t h sha p o f  the  fu nc ti o n  and  t h e   ba sic   rul e s.           F i gure  5.  F uzz y  lo g i c bl oc d i a g ram .       F r om   F igure  5,   t fi n d   t he   e rror   of  p ow e r   a nd  v o lta ge,   use   t h o l va lue   m i n u t h new   v a lue  t o   f in d   the c h an ge o f pow er and vo l t a ge  w hic h  has the e qua t i o n  t o   find  t h e c h a n g e  as t h e   e qua ti on (1) and ( 2 ). Whe re  ) ( k dE is  t he   c ha n g r a te  o t h err o va l u e   a t   t he   t ime   k ,   ) ( k E is  t he   e r r or  v a l ue  a t h t i m e   k ) 1 ( k E is  t he  err o r va lu e   a t   t he tim e of  k- 1                 ( 1 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  10,  N o.  4 , Dec  201 9 :   1 8 6 3  – 1 874  1 868               ( 2 )     The   u s e   o f   f u z zy  l ogic   to  c ontro t h m a x i mum   pow er   t r acki ng  is  u s e d   t o  d e t e c t  c h a n g e s   i n  t h e   pow er   o a   p h o t ovo l t ai a n d   vo l t a g e   c h an ge   t hr oug proce ssi ng   i a   fuzz lo gic   bl oc k.  T cr eat e,   c alc u la te   and  c o m p are   as  a   d u t c y c l for  co n t rol l ing  the  v o lta ge  D C- DC   b o o s t   c o n v e r t e r   c i r c u i t .  T h e  f u z z y  p a r t   i s  t h e   in put   v a r iab l e   for   da ta  c han g e i n   p ow er   a nd   v o l t a ge   a nd  dut c yc le  v alue s.   D iv ide d   i nto   5   v a riab l e a s   fo l l ow s:  N (N ega t i v e   Big),   N S   ( N e gative   S m all),  ZE  ( Z ero) PS   (P osit i v S m all)  a nd  P B   ( P o si t i ve  B i g ) .   I n   th i s   r esea rch,  the  t ria n g l e use d , a s show n in  F igure  6.      (a)  ( b   F i gure  6.  T he tria ngle   fuz z y  l og ic  c hara cter ist i cs.  (a)   Input variable error   power   ( b)  Inpu t va ri able  e rr or vol ta ge       I n   t e r ms  o dete rm i n in the   w o rking  c o ndi t i o n o f   t he   F uz zy  R ul e,  i t   i s   n ec es sary  t o   u s e   t h expe r t i s e   i n   t h a s y st em D e sig n   o o u t p ut   u se f o s y stem   c on t ro w h e n   e rr or  v alue are   di sp la yed,   a sho w n   in Ta b le  1.       Ta bl e   1 .  Th e  co ndi tio n s o f  fuz zy  l ogi c.  E r ro r   Volta g e E r r o r Pow e   NB     NS     ZE    PS     PB  NB   N B   NS   Z E   P S   P B   NS   N N S   ZE  PS   P Z E   P PS   ZE  N S   N P S   P PS   ZE  N S   N PB   P PS   ZE  N S   N     3.   RESULT S   A N D   DISCU SSIO N     The   resu lt of  t he  s imula t io te st  u s i ng  t h pro g ra MA TLA B / S i m ul i nk  t o   c om p a r e   w it t h e   gene ra ted   pr ot oty p e ,   t he  m a x i m um   p ow e r   t r acki n of  a   p h o t o vo l t a i c   t co nt rol   c a s cade   fi v e - l ev el  i nve rt er  a   sing le- p hase  g rid-co nnec t e d   w it a   fuzz log i co n t ro l.  F r o t h e   tes t   o f   the  work  o t h so l a cell  s y s t em c o nn e c t   t h con v e rt ers  wit h   t h e   g ri d ,   w i t h   th maxi mu po we mo ni t o ri n g   i n   av era g e   t e mp era t u r and   l i gh in t e nsit c ond i t i ons,   t h e   te st   i the   tem p era t ur a n d   l i gh i n t en sit y   c ond it i o n s   s udd en ly   r ed u c ed   t v i e w   t he  resul t s of  t he  p he nom ena   o f   p ara m e t ers  of t h e   r esults as  fo l l ow s.   F o F i gure   7,  t he  s i m ula t i on  of  m a x im um  p ow e r   t rac k i n i n   a ver a ge  t em per a t u re  a nd  li gh t   i n te ns i t y   con d i t i on by   s et tin t h c o m m a nd  fl ow   ( i Comp ).   T he   v o l t a ge   a n d   c ur rent  o bta i ne fr om   t ra ck i n g   t h e   ma ximum   pow er   o p h o to vo l t aic  from  the   s i m u lat i on  us i n g   the  pro gra m   M A TLA B/S i m u li nk  a n t h e   p o w e r   and   c u rrent  t h a is   p a i ou t   from   m any   i n verter p a i d   t o   t h lo a d   a nd   g ri ca be  p a i d   a c c o r d in t o   t he  conditions spe c ified.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N 2088- 86 94       T r ack   the m a xi m u m  pow e r  of a  ph o t ov o l t a i c   to  c o n t r o a ca sca d e   fi v e - l e v e l  …  ( A rck a rak i t  Cha i th a nak u l w a t)   1 869     F i gur 7.   T h e   s im ul a t i on  us i n the  pr ogr a m   M A TLA B/S i m u l i nk.       F o r   in  F i gur 8 ,   t he  s i m ula t i on  at   v ar i o us  l i g ht  i n t ens i t y   c o n s i s t s   o f   ab out   4 00 ,   60 0 ,   1 000  W / m 2 It  i f o und  t h a t   w h e de ter m in ing   t h e   sam e   c o n d it io ns  a F i gu r e   7 ,   th ma xi mum   powe r   t ra cin g   c a n   b t r acke d ,   w h ic pr o v es  t ha t h f u zzy  l ogic   co ntr o mode w o r k a ccor d i n g   t the  s p e c i f ied  o b j ec t i ve s.           F i gur 8.   T he  r elat i o n s hi bet w ee vo lt a g a nd  m a xim u p o w e r   tr ac ki n g .       S i m i l a r l y,   w hen  te st in co n d i tio ns  i w h ic lig h t   i n t e n si ty  a nd   t em p e r a tur e   c h a n g e s   s ud de nl y,   sim u la ti on r e s u l t us i n g t h e p r ogr am   M A TLA B/S i m u lin k.   F r o m obse r v i n g the   fe a t ur e s  of  vo ltag e   a n d  cur r e nt   ch a n g e and   mo nit o ri ng   o f   the   max i mu power  o f   t h sy ste m a s   w e l l   as  t h e   g rid   con n ect ion s th e   re sul t s   a r a ccor d i n to  t h e   t er ms  s et.   C a be  c on si der e as  F igur e   9.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  10,  N o.  4 , Dec  201 9 :   1 8 6 3  – 1 874  1 870     F i gur e 9.  The  ligh t   c han g e s   s udde nly.       Ba se d   on   F i gure  9,  t h e   o p e ra ti on   o f   th e   ma xi mu p hot ovo l t a i c   p o w e r   t r a c k i n g  s y s t e m   w h e n  a  l i g h t   inc i den t   o cc urre o n   t he  p h o tov o lta ic  s udde nly  dro ppe n a tura ll y   cau si ng   t h e   p o w er  o t h pho t o v o lt ai c   t o   dec r ea se re sulti n g   i n   t h c o m m a nd  curr ent   ( i Comp ha r e d u ced   a mpl i t ud e .   M oreo ve r,  t he  c urrent  a n d   v o l tage   and  m a x i mum   pow er   w hen  t h syst e m   i run n i n at  a   s ud d e l i gh i n te ns ity  b etw e e n   4 0 0 10 00  W/m 2  w h e n   the m a xim u m pow er  t rac k ed.   S how  r esul ts, a s show n i n   F igure  1 0 .           F i gure  1 0 The r e lati onsh i p b e t w een  v olta ge  a n d   pow er  w hen  su dd en  c han g e     F i gure  1 1 ,   fro m   t he   s a m e   co nd i t i o ns  a the   si m u la tio res u l t s   b t h pro g ram   MA TLA B / S i mul i nk.   Whe n   t e s ti ng  t h pro t o t ype  b ui l t ,   it   c o n c l u d e t h at  v o l tage ,   el ec t r ici t y,   a nd  tra c k i n g   t he  m aximum   pow er   o P & O   w h e n   c on t r o lle b y   f uz zy   l o g i c   a s   w e ll   a gri d   c o nnec tio ns.   T he   r es ul t s   a r e   c ons iste n t   w i t the   si m u lat i on an d   can  c onfirm   th at  s uc h princ i p l es  a p p l i e d  to t h des i red  pur pos e.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       T r ack  t h e  m a x i m u m  powe r  of  ph o t ov olt a ic to  co n t rol  a ca sc ade  five - l e ve l   … (Arc kar a ki t C h a i th a nak u l wat)   1 871     F i gure  1 1 . L i g ht i s tra c ki n g  t he  r adia ti o n  sy s tem   of  t he  pr o to t ype.       F o F i gure   1 2 ,   sim ilar l y ,   w he te sti n g   for  t h ma xi m u m   p o w e r   o f   t he   p r o t o t y pe  t c o mp a r w ith  t he   si m u lat i on  us ing   M A TLA B/ S i m u lin pr o g r a m   a ccordin g   t o   t he   r e s u l ts   s how a b o v e .   T he   m ax imum   p ow e r   t r a c ki ng   r e s ults   w h e n   t h n a t u ral   li ght   i n t e n si ty   a nd   a n   a v era g e   t e m p e r a t ur of  t he  w orki n g   m ec hani sm  respo nd  to  t he   s pec i fied   c o n d it io ns  a n d   c a n   s ubsta nt ia l l y   c o n f i r m   t he  a cc u r acy  b etwe e n   t he  s i m u l at i o n   a n d   the pr oto t y p as a ccur a te  a s stated  i n pri n c i p l e.          F i gure  1 2 . Ma x i m um  pow e r  t est from   the tr a c ki n g  sys tem   of  t he  p roto typ e     C ons ide r   r eversi n g ,   se e   F i g u re  9   a nd  F i gure  1 0   i con d i t i on w h e r e   the  l i g h i n te ns i t an d   tem p era t ur ch ange su dde n l due   t cl ou d   cover  a n d   o t h e fa cto rs.   Wh en  c om pari n g   t he   r esu lts  w i t t h sam e   c ond iti o n s,  t he  r esu l t s   a re   c onsi s t e n t   a nd  in  t he  s a m e   dir ec ti on,  a show i n   F i g u r 13  a n F i g u r e   14.  Wh ic c o nf i r ms  t ha t   the   re sea r ch  t ar gete to   p r ove   t he   m a x imum   p o w e r   t rac k ing   pri n c i pl e   of   t h e   c ont rol  me cha n ism   is  a   f e a t u re  t ha t   m a ke t h e   pow er  f low i n g   i nt o   th e   n o n l in ea l o ad   a nd   t h e   g ri d   supp l y   c on tro l l e due  t the   pow e r  supp li e d  b sta b le  p h o t ovo l t aic.           F i gure   1 3 P a ra m e te r va l u e s  w hen  t h e   l i g h t   c ha nge s su d d en l y  on  t h e   pro t ot yp e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94    I n t  J  P o w  Elec &  D r i S y st   V o l . 1 0 ,  No . 4 ,   D e 2 0 19   :   1 863    1 874  1 872     F i gur e   1 4 .   Maximum   pow e r   t e s fr om   t he  t r a c k in sys t em .       Th is  r e s ear ch,  whe n   t est i ng  t h pro t ot y p ma chi n by  su pp ly i ng  e x cess  e n er g y   t the   g r i d   t t e st  t he   c u r r e nt   c o n t r o l   m ec han i sm,   pow er   a ng l e   c o n tr ol  a n d   c om pen s a t i o n   m ec ha n i sm ,   ha r m oni c ,   b o t s i m u late d   w i t h   M A TLA B / S i mul i nk  pr ogr a m   c om par e   w it t h e   pr ot oty p e .   T he   r e sul t   i as  s how i n   t he  F ig ur e.   15  ( a a n d   ( b )   f o r   t h e   s i m u l a t i o n  a n d  F i g u r e   1 6  ( a )  a n d  ( b )  f r o m   b o t h   fig u re it   c an   b seen   t h a t   th e   wa ve f o rms  sup p l i e t o   t he   g r i a r close  to  t he  s ine  w a v e   a nd  p h ase   a n gl e   f r o m   the  gr id  v o l tage   b e c a u se   t he  s ys t e is  i n   in ver t e r   m ode .   M o r e o v e r ,   t h e   har m on ic   s pec t r u o f   t he  c ur r e nt  p a i d   to  t he   g r i has   t o ta l   ha r m on ic  d i s t o r tio n   ( T HD ) red u c ed.           (a)  (b   F i gur e   1 5 .   The  si m u la ti on  of  h ar m o n i c   c u r r e nt   c om pe nsa t io ( a )   vol ta ge  a n d   c u r r e nt   s up ply i n g   t gr id- c on nec t i on  ( b )   H a rm on ic s pe ctr u         (a)   (b )   F i gur 1 6 .   The  e xper i m e n t   o f   har m on ic  c ur r e nt  c ompe nsa tio on  t he  p r o tot ype.   ( a vol ta ge  a n d   cur r e nt  s up p l y i n g   e xce s ener gy  t o   t he  g r i (b)   H a r monic   s p ec t r um    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.