I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   8 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 7 ,   p p .   1 3 5 9 ~ 1 3 6 7   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v8 i 3 . p p 1 3 5 9 - 1367     1359       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JP E DS   H ig h P erfor m a nc e   M a x i m u m   Pow e r P o int  Tra c k ing   on   Wind  Energ y  Conv ersio n Sys te m       Dw ia na   H endra w a t i 1 ,   Adi So eprij a nto 2 ,   M o cha m a d As h a ri 3   1 , 2, D e p a rtm e n t   o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   In stit u T e k n o lo g S e p u l u h   N o p e m b e r,   S u ra b a y a ,   In d o n e sia   1 De p a rt m e n o f   M e c h a n ica En g i n e e rin g ,   P o li tek n ik   Ne g e ri  S e m a r a n g ,   S e m a r a n g ,   In d o n e sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Mar   1 0 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J u l   2 1 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   A u g   1 ,   2 0 1 7       T h is  p a p e p re se n ts  th e   m a x i m u m   p o w e r   p o in trac k in g   (M P P T )   to   e x trac t   th e   p o w e o f   w in d   e n e rg y   c o n v e rsio n   s y ste m   (W ECS u sin g   th e   F iref l y   A l g o rit h m   (F A a lg o rit h m .   T h is  p a p e a im to   p re se n t h e   F A   a o n e   o f   th e   a c c u ra te  a l g o rit h m in   M P P T   tec h n i q u e s.  Re c e n tl y ,   re s e a rc h e rs  te n d   to   a p p ly   th e   M P P T   d ig it a tec h n i q u e   w it h   th e   P   n   a lg o rit h m   to   trac k   M P P .   On   t h e   o th e h a n d ,   t h is  P a p e r   im p lem e n ts  th e   F A   in c lu d e d   in   t h e   d ig it a c las si f ica ti o n   to   im p ro v e   th e   p e r fo rm a n c e   o f   th e   M P P T   tec h n iq u e .   T h e re f o re ,   th e   F A   tr a c k in g   re su lt a r e   v e ri f i e d   w it h   P   n   to   sh o th e   a c c u ra c y   o th e   M P P T   a lg o rit h m .   T h e   re su lt o b t a in e d   sh o w   th a p e rf o rm a n c e   is  h ig h e w h e n   u sin g   th e   F A   a lg o rit h m .   K ey w o r d :   B u ck   co n v er ter   Fire f l y   alg o r it h m   Ma x i m u m   p o w er   T r ac k in g   W in d   en er g y   Co p y rig h © 201 7   I n s t it u te o f   Ad 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 :   D w ian He n d r a w a ti,    Dep ar t m en t o f   Me ch a n ical  E n g in ee r i n g ,   P o litek n i k   Neg er i Se m ar a n g ,   Se m ar a n g ,   C e n tr al  J av a,   I n d o n esia.   E m ail: d w ia n a1 4 @ m h s . ee . its . ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N   T h u tili za tio n   o f   w i n d   en er g y   as   s o u r ce   o f   r en e w ab le  e n er g y   i n cr ea s ed   s i g n i f ican tl y   in   t h 2 0 th   ce n tu r y .   I ts   e n er g y   s u p p l y   o f   t h w o r ld 's e n er g y   is   tar g eted   t o   in cr ea s f r o m   2 . 6 % i n   2 0 1 4   to   1 8 % in   2 0 3 5   [ 1 ] .   T h at  is   w h a s p u r   o f   th d ev elo p m e n o f   w i n d   en er g y   u ti l izatio n   an d   p u r s u ed   th r o u g h   t h th u s o f   w i n d   en er g y   tech n o lo g y   d ev elo p m e n t W E C S ( W in d   E n er g y   C o n v er s io n   S y s te m )   [ 1 ] .   T h ac cu r ac y   o f   o b tain i n g   m a x i m u m   p o w er   p o in t ( MP P )   is   k e y   o f   t h s u cc es s   o f   W E C S   tech n o lo g y .   T h er ef o r e,   W in d   T u r b in es ( W T s )   m u s t o p er ate  in   th e ir   MP P   d esp ite  w i n d   s p ee d   ch an g e s ,   in   o r d er   f o r   W E C S to   al w a y s   g e n er ate  m a x i m u m   p o w er   [ 2 ]   Fig u r 1   ( a) .   Fig u r 1   s h o w s   t h at  MP P   is   ac h iev ed   o n   p ar ticu lar   r o to r   s p ee d   f o r   ea ch   w in d   s p ee d .   T o   tr ac k   th is   MP P ,   co n tr o l sch e m ca l led   Ma x i m u m   P o w e r   P o in T r ac k in g   ( MP P T )   h as b ee n   w id el y   u s ed   [ 3 ] .   M P PT  tech n o lo g y   co n tr o l s   W T s   to   g en er ate  p o w er   as  m u ch   a s   p o s s ib le  in   t h r eg io n   b et w ee n   t h cu t - i n   s p ee d   ( Vcu t - i n )   an d     th r ated   s p ee d   ( Vr ated ) ,       Fig u r 1 ( b )   [ 2 ] .   T h MP PT   c o n tr o tech n iq u alg o r ith m   i s   d i v id ed   in to   t w o   ca teg o r ies:   tech n iq u e s   w i th   k n o w led g e   o f   tu r b in c h ar ac ter is tics   a n d   w it h o u k n o w led g o f   tu r b i n ch ar ac ter is t ics   [ 4 ] .   T h later   m e th o d s   d o n r eq u ir t h m ec h an ical  s e n s o r s ,   s o   t h e y   ar m o r r eliab le  an d   lo w - co s t   [ 5 ] T h is   m et h o d   o b tain s   MP b y   m o n ito r i n g   t h p o w er   ta k en   f r o m   t h v alu o f   th d i f f er en w i n d   s p ee d .     T o   r e alize   th MP P T   tech n iq u es  ab o v e,   t h p o w er   co n v er t er   is   u s ed   as  liais o n   b et w ee n   t h lo ad   an d   t h W T   th at  f u n c tio n s   as   tr an s f er r in g   m ax i m u m   p o w er   f r o m   W E C S   to   lo ad .   T h elec tr ic  p ar a m eter s   th at  ar co n tr o lled   o n   t h MP PT   m e th o d s v o lta g e,   cu r r e n o r   d u t y   c y cle  co n v er ter .   T h d u t y   c y c le  co n tr o i s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N : 2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS  Vo l.   8 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 7   :   1 3 5 9 1 3 6 7   1360   m o r co m m o n l y   ap p lied ,   b ec au s it  is   b etter   g u ar an te th s tab ilit y   o f   th s y s te m   [ 6 ] .   W ith   th e s e   co n s id er atio n s ,   t h is   p ap er   ap p lies   d u t y   c y cle  co n tr o l.         ( a)       ( b )     Fig u r 1 .     MPP   o n   th W in d   T u r b in m ec h a n ical  p o w er   as a   f u n ctio n   o f   r o to r   s p ee d   f o r   d if f er en w in d         s p ee d s   ( a) ,   th ch ar ac ter is tic   o f   W in d   T u r b in es u n d er   v ar io u s   w i n d   s p ee d s   ( b )       I n   ad d itio n   to   p o w er   co n v er t er s ,   th ap p licatio n   o f   t h d u t y   c y c le  co n tr o r eq u ir es  o p ti m izat io n   tech n iq u es   w it h   it s   v ar io u s   al g o r ith m s .   A l g o r ith m s   co m m o n l y   u s ed   to   g et  MP P   ar d ig ital   alg o r ith m s ,   s u ch   as  HC   ( Hill C li m b ) ,   A I   ( A r t i f icia l I n telli g en t) ,   iter ativ i n   n at u r ( I N)   alg o r ith m   [ 7 ]   P   n   w h ic h   is   th e   HC   al g o r ith m   is   t h m o s tl y   w id el y   r ep o r ted   MP PT   tech n iq u e s .   O n o f   th e   m o s t   w id el y   u s ed   tech n iq u e s   in   MP PT   is   P   n d u to   its   s i m p le  a n d   ea s il y   i m p le m e n tatio n   [ 8 ] - [ 9 ] Fu r th e r m o r e n   i s   s lo w   i n   r ap id l y   c h an g i n g   co n d itio n s   a n d   co n f r o n ts   p r o b lem   o f   o s cillatio n s   ar o u n d   th MP P ,   s o   it  ca n   b p r o b lem   in   ac h ie v i n g   m a x i m u m   p o w er   p o in t   u n d er   r ap i d     w in d     v ar iatio n s   [ 1 0 ] .   T h is   i s   w h y   P   n   i s   le s s   ap p r o p r iate  f o r   MPPT   tech n iq u e   in   W E C S.   I n   th p r ese n s tu d y ,   th I alg o r ith m   w a s   d ev elo p ed   as  an   al g o r ith m   f o r   MP PT   tech n iq u e s .   I w h ic h   is   So f co m p u ti n g   tech n iq u e s   ar f ast  a n d   e f f icien t,  s ee m s   to   p er f o r m   b etter   o n   t h e x ec u te   ti m to   co n v er g e n ce   to   t h o p ti m u m   [ 1 1 ] T w o   t y p e s   o f   I ca l led   P ar ticle  S w ar m   Op ti m izatio n   ( P SO)   an d   F A   w er d ev is ed   to   f i n d   o p ti m al  s o lu ti o n s   o f   n o is y   n o n - li n ea r   co n ti n u o u s   m at h e m atica m o d el s .   T h p er f o r m a n ce   o f   b o th   alg o r it h m s   P SO   an d   F A   s ee m s   to   b n o s o   d if f er en to   ap p r o ac h   to   th e   o p ti m u m .   F ten d s   to   b b etter ,   esp ec iall y   o n   th f u n c tio n s   h av in g   m u lti - p ea k s   [ 1 1 ] .   T h ey   h av e   al s o   s i m p le  co m p u tatio n ,   f a s co n v er g e n ce   an d   ca n   b i m p le m e n ted   in   lo w   co s m icr o p r o ce s s o r   [ 1 2 ]   [ 1 3 ] .   T ak in g   i n to   ac co u n t h s u p er io r ity   o f   t h F A ,   th is   p ap er   in v esti g ate s   th F A   o n   MP P T   tech n iq u es  f r o m   W E C S.  I h as  b ee n   co m p ar e d   w it h   p er tu r b   an d   o b s er v ( P n O)   to   s h o w   it s   ac c u r ac y   i n   tr ac k i n g   MP P .         2.   P RO P O SE M E T H O DS   2 . 1 .     M o delin g   o f   Wind   E ner g y   Co nv er s io n Sy s t e m   ( W E CS)   T o   in v esti g a te  th p er f o r m a n ce   o f   th p r o p o s ed   s ch e m es  u s i n g   F A ,   s i m u lat io n   m o d e o f   W E C S   co n s is ts   o f   W in d   T u r b in ( W T ) ,   P MSG  ( P er m a n en Ma g n et   S y n c h r o n o u s   Ge n er ato r ) ,   R ec ti f ier ,   DC - D C   B u ck   co n v er ter ,   an d     th lo ad   r esis tan ce .   W in d   p o w er   is   co n v er ted   in to   th th m ec h a n ic al  p o w er   b y   w i n d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Hig h   P erfo r ma n ce   MPP T o n   Win d   E n erg C o n ve r s io n   S ystem   ( D w ia n a   Hen d r a w a ti )   1361   tu r b in es,  w h ic h   d r iv e s   g e n er ato r   to   cr ea te  th elec tr ical  p o w er .   T h m ec h an ical  p o w er   ( P m )   an d   t h o u tp u elec tr ical  p o w er   ( P e )   av ailab le  f r o m   W T   ca n   b ex p r ess ed   [ 5 ] :           Fig u r 2 .   Sch e m o f   th p r o p o s ed   W E C S a n d   MP PT   co n tr o Me th o d       P m   = ½  C p ρ  A V 3   ( 1 )     P = P m . η g     ( 2 )     C p   is   t h p o w er   co ef f icie n o f   th b lad e,   ρ   is   air   d en s it y   ( k g   m 3 ) ,   A   is   th s w ee p   ar ea   o f   th w i n d   tu r b i n e   r o to r   R ad iu s   π R 2   (m 2 ) ,   R   is   r ad iu s   t u r b in e,   is   w i n d   s p ee d   ( m /s ) ,   η g   i s   e f f icie n c y   Ge n er at o r .     2 . 2 .   T he  M o delin g   o f   M P P T   I n   o r d er   to   ex tr ac m a x i m u m   e n er g y ,   t h P MSG  r o tatio n al  s p ee d   h as  to   b co n tr o lled   ac co r d in g l y   b y   m ea n s     o f   D C /DC   co n v er ter   with   MP PT   alg o r ith m .   O u tp u t   p o w er   w a s   m a x i m ized   w it h o u an y   i n f o r m atio n   o f   tu r b in p ar a m eter s   b y   iter ati v el y   c h a n g i n g   t h co n tr o v a r iab le  w h ich   r es u lt s   in   P MS r o tatio n al  s p ee d   ad j u s t m e n [ 1 4 ]   t h alg o r ith m   tak es  t h p o w er   o f   P MSG  an d   th d u t y   c y cle  o f   DC /DC   co n v er ter .   T h m et h o d   is   b ased   o n   th f ac t th a t a m a x i m u m   p o w er   p o in [ 1 5 ]   f o r   g iv e n   w i n d   v elo cit y                   ( 3 )     I t c an   b p r o v en   th at  f o r   b u ck   co n v er ter   co n d itio n   is   al s o   s atis ed   b y                   ( 4 )     w h er is   t h d c/d co n v er ter   d u t y   c y c le,   an d   ω   is   r o to r   s p ee d   W T .   A ll  al g o r ith m s   o n   th i s   m et h o d ,   r eq u ir es  o n ly   p o w er   m ea s u r e m e n t.  P   is   ca lcu lated   p er   c y cle.   T o   ac h iev co n d itio n   ( 4 ) ,   th ac tu al  d er iv ati v s ig n   h as  to   b ev alu a ted .   T h er ef o r e,   th alg o r ith m   p r esen ts   in f o r m atio n   ab o u t h c h an g es   an d   t h last   s ea r ch   d ir ec ti o n   o f   p o w er   a n d   d u t y   c y cle.   T h a lg o r ith m   g e n er ates   d u t y   c y cle  i n   r esp o n s to   d i f f er en ce   t h p o w er   o f   t h p r esen a n d   th p r ev io u s   [ 1 6 ] .   T h p r ev io u s   an d   t h e   p r esen o f   p o w er   is   co m p ar ed .   I f   th e   p r ev io u s   p o w er   i s   g r ea ter   m ea n s   t h r es u lt  te n d s   to   d ir ec th o p er atin g   p o in to w ar d   MP P ,   an d   v ice  v er s a.   T h p r o ce s s   co n tin u es   u n til  t h MP P   is   r ea c h ed .   T h er ef o r e,   in   ac co r d an ce   w it h   t h d is cr ete  i m p le m en tati o n   o f   t h m e th o d ,   th m et h o d   h as  b ee n   c lass if ied   as  d ig ita MP PT .   M PP   s ea r ch   m ec h a n i s m   o f   P   n   an d   F A   i s   b ased   o n   th is   m et h o d ,   s o   b o t h   o f   t h ese  m eth o d s   ar d ig ita l M P PT .       2 . 3   T he  M P P T   Co ntr o l Techni qu e s   T h p r in cip le  o f   th t w o   co n tr o alg o r ith m s   in   t h is   p ap er   is   s ea r ch - r e m e m b er - r eu s e.   T h ey   u s e   m e m o r y   to   s to r p ea k   p o w e r   p o in ts ,   w h ic h   ar o b tain ed   d u r in g   th p r o ce s s   a n d   ar e   u s ed   to   tr ac k   t h m ax i m u m   p o w er   p o in t.  I s tar ts   w i th   b lan k   m e m o r y   a n d   d u r in g   th s ea r c h   ex ec u tio n   g r a d u all y   ap p r o ac h es  th d eter m in ed   p o w er   d if f er en ce   li m it   [ 1 5 ] R e f er r in g   to   E q u atio n s   3   a n d   4 ,   th P   n   alg o r it h m   u s es  t h e   f o llo w in g   f o r m u latio n   to   s o l v e   th MP P   p r o b lem   w it h   t h co n v er ter   d u t y   c y c le  as t h co n tr o l v ar iab le:  [ 1 5 ]                                               ( 5 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N : 2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS  Vo l.   8 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 7   :   1 3 5 9 1 3 6 7   1362   Fu r t h er m o r e,   th e   F A   is   u s e d   to   s o lv t h MP P   p r o b le m s .   I f   th e   co n tr o v ar iab le  ( d u t y   c y cl e   co n v er ter )   is   p o s itio n ed   as   a   f ir e f l y .   T h en   s o m f ir e f lies   ar r elea s ed   w ill  lo o k   b r ig h ter   a n d   less   li g h t   w h ic h   in d icate s   th a m o u n o f   p o w er   g en er ated   w it h   ce r tain   d u t y   c y cle.   T h less   b r ig h w ill  ap p r o ac h   th f ir m er   f ir ef lies ,   an d   t h b r ig h test   p r ese n MP P .   T h b asic  m o tio n   o f   t h is   f ir ef l y   s w itc h es  u s i n g   t h b asic  alg o r ith m   al g o r ith m   Fi r e f l y   ( 6 )   [ 1 2 ] .                                     (           )           ( 6 )     x i   a n d   x j   r ep r esen t h p o s it io n   of   le s s   b r i g h t   f ir ef l y   a n d   b r ig h ter   f ir ef l y   j .   β 0   is   f ir ef l y   a t t r ac tiv e n ess   f ac to r   ,     γ  is     r an d o m   v ec to r ,   α   is   li g h t   ab s o r p tio n   co ef f icien t,  an d   t h v ec to r   εi    is   r an d o m   v ec to r   g en er ated   f r o m   a   Gau s s ia n   d is tr ib u t io n   [ 1 3 ] .   T h v al u o f   t h d u t y   c y cle  b et wee n   0   to   1   in d icate s   t h r an g o f   p o s itio n s   o f   t h e   f ir ef lies   a s   co n tr o v ar iab les  is   v er y   n ar r o w ,   s o   th at  α   a n d   γ   ca n   b ig n o r ed .   T h is   alg o r ith m   i s   ca lled   th e   s i m p l y   F A .   Fo r   th s i m p l y   F A,   E q u atio n   ( 6 )   ca n   b ex p r ess ed   as:                         (           )   ( 7 )         E q u atio n   6   ad ap ted   f o r   d u ty   c y cle  as a   co n tr o l v ar iab le  i n   an   atte m p t to   r ea ch   th MP P ,   b e:                         (           )   ( 8 )     D i+ a n d   D ar th d u t y   c y cle   at  i+1   an d   s a m p le  in s tan t,  D i   an d   D j    r ep r esen d u t y   c y c le  at  th less   p o w er   an d   d u t y   c y cle  at  t h lar g e s p o w er .   β 0   is   f ir ef l y   attr ac ti v e n es s   f ac to r .   Si n ce   th m et h o d s   F A   an d   P   n   ar id en tical,   t h en   E q u a tio n   ( 8 )   is   id en tical  w it h   E q u at io n   5 .   T h p r o p o s ed   MPPT   co n s is ts   o f   co n tr o ller   w it h   F w h ic h   allo w s   f o r   s i m u lta n eo u s   co n tr o l th d u t y   c y cle  o f   t h DC - DC   B u c k   C o n v er ter ,   as d e s cr ib ed   in     Fig u r 2 .   T h co n tr o alg o r ith m   u s es  o n l y   t h d c - li n k   v o ltag V dc ( t)   an d   th d c - cu r r en I dc ( t)   m ea s u r e m e n ts   to   ad j u s t th d u t y   c y cle  D( t)   d ir ec tl y .           Fig u r 3 .   Flo w   c h ar t t h f ir ef l y   a lg o r it h m   a s   MP PT   co n tr o l t ec h n iq u es   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Hig h   P erfo r ma n ce   MPP T o n   Win d   E n erg C o n ve r s io n   S ystem   ( D w ia n a   Hen d r a w a ti )   1363   2 . 4 .   T he  F iref ly   Alg o rit hm   M P P T     T h s tep s   o f   t h F co n tr o m et h o d   in   o r d er   to   g et  t h m a x i m u m   p o w er   t h at  is :   P ar am e ter   Setti n g ,   I n itializatio n   o f   Fire f l y ,   B r ig h tn es s   E v a lu atio n ,   Up d ate  th p o s itio n   o f   f ir e f lies ,   T er m i n at th p r o g r a m ,   a n d   r en itiate  t h F A .   T h 6   s tep s   s ep er ti d alam   f lo w   ch ar F ig u r e   3   ar d escr ib e d   b elo w   [ 12 ]   :   a.   Step   1   Dete r m i n in g   t h n u m b er   o f   f ir ef l y ,   t h co n s ta n ts   o f   th F A   an d   th co n v er g e n ce   cr iter ia.   I n   th i s   ca s ar s et t h r ee   f ir ef l ies.  F u r th er m o r e,   t h e   ter m i n atio n   cr iter io n   i.e   Ma x i m u m   o f   iter ati o n   1 0   o r   th e   d is tan ce   a m o n g   D j   an d   D k   0 . 0 0 1   b.   Step   2   T h d u t y   c y cle s   ar p lace d   am o n g   D m in   an d   D m a x   ( 0   -   1 )   w h ich   i s   th v alu e s   o f   allo w ab le   s o lu tio n s .   I ts   i n itial  v al u es ( d u t y   c y cle)   h av b ee n   s elec ted   m an u al l y   ( D i1 0 . 5 ; D i2 0 . 1 5 D i3   0 . 3 ) .   c.   Step   3 MPPT  co n tr o s y s te m   is   o p er ated   c o r r esp o n d in g l y   to   th ea ch   d u t y   c y cle  s eq u e n tia ll y .   T h in itial   v alu o f   ( D i1 , D i2 , D i3 ) g e n er ated   th b r ig h t n es s   (P 1 , P 2 ,   d a n   P 3 )   d.   Step   4   T h d u t y   c y cle  w i th   m ax i m u m   p o w er   r e m ai n s   i n   its   p o s itio n   an d   t h r e m ai n i n g   d u t y   c y cle   u p d ate  th eir   p o s itio n   b ased   o n   :     I f P 1   P 2   a n d   P 1   P 3     th en   D i2+ 1   = D i2  β o   (   D i1     D i2 )             D i3+ 1   = D i3  +   β o   (   D i1    D i3 );   E ls if P 2   P 3   a n d   P 2   P 1     th en   D i1+ 1   = D i1 β o   (   D i2    D i1 )             D i3+ 1   = D i3  +   β o   (   D i2    D i3 );   E ls D i1+ 1   = D i1 β o   (   D i3    D i1 )   D k2   = D k2 - 1 +   β o   (   D i3    D i2 )     e.     Step   5   T h s tep   3 - 4   w il l b r ep ea ted   u n til t h ter m i n atio n   c r iter io n   is   r ea ch ed .     f .     Step   6   I f   t h w i n d   s p ee d   ch an g e s ,   w h ich   is   d etec ted   b y   s en s i n g   t h ch a n g i n   t h p o wer   o u tp u t,  t h en   r etu r n   to   s tep   2   Su b s eq u e n tl y ,   t h P   n   al g o r ith m   w as  a l s o   p lace d   o n   t h MP PT   alg o r ith m ,   a n d   th s i m u latio n   r esu lts   ar e   u s ed   to   v er i f y   t h r es u lts   o f   M P PT  w it h   F A .       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h f o llo w i n g   s i m u latio n   w e r p r esen ted   f o r   d if f er e n w i n d   s p ee d   8 ,   12   an d   1 4   m /s .   T h B u ck   C o n v er ter   an d   W p ar am eter s   ar e   s h o w n   i n   T ab le  1   an d   T a b le  2 .   A s   p r ev io u s l y   s tated   th a th is   p ap er   ap p lies   T h Si m p l y   F A ,   s o   t h at  α   a n d   γ   ar n o tak e n   i n to   ac co u n t.  T h o p tim izat io n   r es u lt s   ar d eter m i n ed   s o lel y   b y   th p ar a m eter   β to   o b tain   o p tim al  d u t y   c y c le .       T ab le  1 .   P ar am eter   o f   B u c k   C o n v er ter   P a r a me t e r   V a l u e   I n p u t   V o l t a g e   50 - 1 0 0 V   O u t p u t   V o l t a g e   5 - 2 5   V   R a t e d   P o w e r   5 0 0   W   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y ,   f   1 0   k       T h in itial   p o s itio n   o f   f ir e f lie s   as  t h d u t y   c y cle  v al u i s   m a n u al l y   s elec ted .   T h ese   d u t y   c y cle  v al u es   p r o d u ce   in itial  p o w er   w h ich   m a y   b MP at  ce r tain   w i n d   s p ee d s   o n   W T .   I ter atio n   co n tin u es  u n t il  th e   ter m i n atio n   cr iter ia  ar r ea ch e d   as  i n   s tep   5   ab o v e.   W h e n   te r m in a tio n   is   a c h ie v ed ,   o p ti m u m   d u t y   c y c le  v alu e   is   o b tain ed   w ith   i ts   MP P   v alu e .       T ab le  2 P ar am eter   o f   W in d   G en er ato r   P a r a me t e r   V a l u e   N o mi n a l   O u t p u t   P o w e r   5 0 0 Wp   B a se   W i n d   S p e e d   1 4   m/ s   B a se   R o t a t i o n a l   S p e e d   2 5 0   r p m   M o me n t   o f   i n e r t i a   0 . 1       Th s i m u la tio n   is   d o n b y   d if f er en w i n d   s p ee d   an d   f ir ef l y   attr ac tiv en e s s   f ac to r   ( β f o r   s i m u latio n   ti m 1 5   s ec .   T ab le  3   s h o w s   t h elec tr ic  p o w er   in   a   v ar ia tio n   o f   v elo cit y   an d   β  v al u e.   MP P   s i m u lated   r es u lt s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N : 2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS  Vo l.   8 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 7   :   1 3 5 9 1 3 6 7   1364   f o r   ea ch   w i n d   s p ee d   ar m ar k ed   b y   th b lo c k s   i n   T a b le  3 .   Fo r   d if f er en t   w i n d   s p ee d s ,   MP P   is   n o ac h iev ed   at   th s a m e   β  n o r   at  t h lar g es β.   T h in f l u en ce   o f   p ar a m e ter   β  is   f u r t h er   s h o w n   in   Fi g u r 4 .   T h e y   s h o w s   th at   t h g r ea ter   th e   β,   f as ter   co n v er g e n ce ,   b u n o t   n ec ess a r il y   ac cu r ate.   A cc u r ate   m ea n s   clo s er   to   th v alu e   of   th e   MP P .       T ab le  3 .   P o w er   o f   W E C S d e n g an   v ar iasi   k ec ep atan   a n g in   d a n   f ir e f l y   attr ac ti v en e s s   f ac to r   W i n d   S p e e d   ( m/ s)   P o w e r     ( W a t t )   β =   0 . 2   β =   0 . 4   β =   0 . 5   β =   0 . 6   β =   0 . 8   8   8 . 0 2 2 6 0 5 E + 0 1   8 . 0 9 1 6 4 0 E + 0 1   8 . 1 2 4 8 4 6 E + 0 1   8 . 5 2 4 2 8 2 E + 0 1   8 . 1 4 6 4 8 2 E + 0 1   12   2 . 7 1 9 9 4 2 E + 0 2   2 . 8 0 7 5 2 6 E + 0 2   2 . 7 1 9 9 2 5 E + 0 2   2 . 6 9 6 8 3 7 E + 0 2   2 . 7 8 0 6 2 1 E + 0 2   14   4 . 2 2 7 1 3 4 E + 0 2   4 . 4 1 5 8 1 5 E + 0 2   4 . 4 3 7 1 2 3 E + 0 2   4 . 3 1 1 0 0 7 E + 0 2   4 . 4 0 3 6 8 4 E + 0 2       Fu r t h e r m o r e,   th P   n   alg o r ith m   w as  also   i m p le m e n ted   an d   test ed   f o r   th s a m w i n d   s p ee d   an d   lo ad   co n d itio n s .   R es u lt s   ar p r esen ted   in   Fi g u r 6 .   I is   u s ed   to   v er i f y   t h r es u lt  o f   ap p lied   FA  al g o r ith m .   T ab le   4   s h o w   th s i m u latio n   r esu lt s   o f   W E C p o w er   at  MP P   at  v ar y i n g   w i n d   s p ee d s   w h i ch   is   tr ac k ed   b y   F an d   P   n   co n tr o ller s .     T h v a lu o f   p o w er   tr ac k ed ,   tr ac k i n g   s p ee d ,   m a x i m u m   p o w er ,   s tea d y   s tate  r ip p le  an d   tr ac k in g   e f f icie n c y   ar al s o   s h o w n .   I is   o b s er v ed   t h at  F A   i s   f aster ,   h i g h er   e f f icie n c y ,   a n d   s tab le  th a n   P   n   to   tr ac k   m a x i m u m   p o w er .             ( a)       ( b )       ( c)     Fig u r 4 .   Si m u latio n   r esu l t o f   th W E C p ad s aa w i n d   s p ee d   8 ,   1 2 ,   1 4   m /s   w i th   β =  0 . 2   ( a) 0. 4   ( b ) ,   0. 5   ( c ) ,   0. 6   ( d ) ,   0. 8   ( e )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Hig h   P erfo r ma n ce   MPP T o n   Win d   E n erg C o n ve r s io n   S ystem   ( D w ia n a   Hen d r a w a ti )   1365     ( d )       ( e)     Fig u r 5 .   Si m u latio n   r esu l t o f   th W E C p ad s aa w i n d   s p ee d   8 ,   1 2 ,   1 4   m /s   w i th   β =  0 . 2   ( a) 0. 4   ( b ) ,   0. 5   ( c ) ,   0. 6   ( d ) ,   0. 8   ( e )       I n   co m p ar is o n ,   T h P   n   O   is   s lo w er   to   co n v er g en ce   a n d   t h er is   m u c h   r ip p le  w h e n   o u t p u p o w er   r ea ch es  s tead y   s tate  lev el.   C o n s eq u e n tl y ,   th F A   i s   m o r ap p r o p r iately   u s ed   to   ad j u s t   th r elativ el y   w i n d   s p ee d   ch an g es i n   W E C S .         Fig u r 6 .   T h R esu lt s i m u lat io n   d en g an   P   n   al g o r ith m           T ab le  4 .   C o m p ar is o n   o f   MP PT   p er f o r m a n ce   b y   t h s i m p l y   F A   d an   P   n   O   W i n d   S p e e d   ( m/ s)   M P P T   C o n t r o l   M e t h o d   P o w e r   T r a c k e d   ( W )   T r a c k i n g   S p e e d   ( s)   M a x i m u m   P o w e r   ( W )   S t e a d y   S t a t e   R i p p l e   T r a c k i n g   e f f i c i e n c y   ( %)   8   FA   8 5 . 2 4 2 8 1 5   1 . 7 6   9 2 . 1 6   M i n i m u m   9 2 . 4 9   P   n   O   7 6 . 2 0 5 8 7 6   4 . 3 9   9 2 . 1 6   o v e r   8 2 . 6 9   12   FA   2 8 0 . 7 5 2 5 6 0   4 . 9 2   3 1 1 . 0 4   A v a r a g e   9 0 . 2 6   P   n   O   2 5 7 . 3 7 9 9 1   4 . 1 2   3 1 1 . 0 4   O v e r   8 2 . 7 5   14   FA   4 4 3 . 7 1 2 3 3   4 . 5 4   4 9 3 . 9 2   A v e r a g e   8 9 . 8 3   P   n   O   4 3 3 . 7 8 4 2 7   4 . 0 9   4 9 3 . 9 2   O v e r   8 7 . 8 2       4.   CO NCLU SI O N     Var io u s   tec h n iq u e s   o f   MP PT   ar s elec ted   an d   ap p lied   in   ac co r d an ce   w it h   t h e   li m its   a n d   ce r tain   co n d itio n s .   T h is   p ap er   ca n   b r ef er en ce   f o r   r esear ch er s   w h o   ap p ly   th MP PT   o n   W E C S.  I n   co m p ar is o n ,   th e   ap p licatio n   o f   th e   Fire f l y   A l g o r ith m   o n   MP P T   co n tr o ca n   r ed u ce   th e   r ip p le   w h e n   t h o u tp u p o w er   r ea ch es   th s tead y   s tate  le v el  co m p ar e d   to   th alg o r ith m   P   n   O .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
      I SS N : 2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS  Vo l.   8 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 7   :   1 3 5 9 1 3 6 7   1366   I n   ad d itio n ,   t h Fire f l y   A l g o r ith m   m et h o d s   u s ed   i n   t h d e s i g n   o f   W E C S,     i n cr ea s e s   t h e f f icie n c y   o f   en er g y   co n v er s io n   in d ica te   b y   r elativ el y   h ig h er   e f f icien c y   t h an   th P   n   O .   E f f ic ien cie s   t h at  ca n   b ac h iev ed   w it h   t h e   F A   m et h o d   on   av er ag o f   9 0 %.  T h FA   tech n iq u g i v es  b etter   an d   m o r r eliab le  co n tr o f o r   th W E C S a p p licatio n .       RE F E R E NC E S   [1 ]   BP   p . l . c ,   " B P   e n e rg y   o u tl o o k   2 0 1 6 " ,   B P   S tats,   2 0 1 6 .   [2 ]   M .   Yu h e n d ri ,   M .   A sh a ri,   a n d   M . H .   P u rn o m o ,   " M a x im u m   Ou tp u P o w e T ra c k in g   o f   W in d   T u rb in e   Us in g   In telli g e n Co n tr o l" ,   T e lko mn ika ,   v o l.   9 ,   n o .   2 ,   p p .   2 1 7 2 2 6 ,   2 0 1 1 .   [3 ]   M o h a m e d   Am in e   A b d o u rra z iq   a n d   M o h a m e d   M a a ro u ,   " Ex p e ri m e n tal  V e rifi c a ti o n   o f   th e   M a in   M P P T   T e c h n iq u e f o P h o t o v o lt a ic  S y ste m " ,   In ter n a ti o n a l   J o u r n a l   o f   Po we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   ( IJ PE DS ) ,   v o l.   8 ,   n o .   1 ,   p p .   3 8 4 - 3 9 1 ,   M a rc h   2 0 1 7 .   [4 ]   A b d u ll a h   M . A ,   Ya ti m   A . H.M ,   Tan   C. W ,   a n d   S a id u R,   " A   R e v ie o f   M a x i m u m   P o w e P o in T ra c k in g   A l g o rit h m   f o W in d   En e rg y   S y ste m " ,   Ren e w a b le  a n d   S u ista in a b le E n e rg y   Rev iews ,   v o l.   1 6 ,   p p .   3 2 2 0 - 3 2 2 7 ,   M a rc h   2 0 1 2 .   [5 ]   R.   Ko t,   M .   Ro lak ,   a n d   M .   M a li n o w s k i,   " Co m p a riso n   o f   m a x i m u m   p e a k   p o w e trac k in g   a lg o rit h m fo a   sm a ll   w in d   tu rb i n e " ,   M a th .   Co mp u t.   S im u l. ,   v o l.   9 1 ,   p p .   2 9 - 4 0 ,   2 0 1 3 .   [6 ]   R.   T iw a ri  a n d   N.  R.   Ba b u ,   " Re c e n d e v e lo p m e n ts  o f   c o n tro stra te g ies   f o w in d   e n e rg y   c o n v e rsio n   s y ste m " ,   Ren e w.   S u sta in .   En e rg y   Rev . ,   v o l.   6 6 ,   p p .   2 6 8 - 2 8 5 ,   2 0 1 6 .   [7 ]   A .   Am ir,   J.  S e lv a r a j,   a n d   N.A   Ra h im ,   " S tu d y   o f   th e   M P P   trac k in g   a lg o rit h m s:  F o c u sin g   th e   n u m e r ic a m e th o d   tec h n iq u e s" ,   RE n e wa b le a n d   S u ista in a b le  En e rg y   Rev iews ,   v o l.   6 2 ,   p p .   3 5 0 - 3 7 1 ,   M a y   2 0 1 6 .   [8 ]   M .   A b d u Ra z z a k ,   W a h id a   T a s k in   Bh u iy a n ,   Na w rin   Isla m   Na t a sh a ,   A . K.M .   M u z a h i d u Isla m ,   a n d   M u h a m a d   Ka m a M o h a m m e d   Am in ,   " De sig n   o f   a   G rid - Co n n e c ted   P h o t o v o lt a ic  In v e rter  w it h   M a x im u m   P o w e P o in t   T ra c k in g   u sin g   P e rtu r b   a n d   Ob s e rv e   T e c h n iq u e " ,   In ter n a t io n a J o u rn a o Po we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste m   ( IJ PE DS ) ,   v o l.   7 ,   n o .   4 ,   p p .   1 2 1 2 - 1 2 2 0 ,   De c e m b e 2 0 1 6 .   [9 ]   M u sta p h a   El y a q o u ti ,   S a f a   H a k i m ,   S a d ik   F a rh a t,   L a h o u ss in e   Bo u h o u c h ,   a n d   A h m e d   Ih lal,   " I m p lem e n tatio n   in   A rd u in o   o f   M P P T   Us in g   V a riab l e   S tep   S ize   P & A lg o rit h m   in   P V   I n sta ll a ti o n s" ,   In ter n a ti o n a l   J o u rn a l   o f   Po we r   El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste m ( IJ PE DS ) ,   v o l .   8 ,   n o .   1 ,   p p .   4 3 4 - 4 4 3 ,   M a rc h   2 0 1 7 .   [1 0 ]   D.  Ku m a a n d   K.  Ch a tt e rjee ,   " A   r e v ie w   o f   c o n v e n ti o n a a n d   a d v a n c e d   M P P T   a lg o rit h m f o w in d   e n e rg y   s y ste m s " ,   Ren e w.   S u sta i n .   E n e rg y   Rev . ,   v o l .   5 5 ,   p p .   9 5 7 - 9 7 0 ,   2 0 1 6 .   [1 1 ]   S .   K.  P a l,   C . S .   Ra i,   a n d   Am r it   P a S i n g h ,   " Co m p a ra ti v e   S tu d y   o f   F ire f l y   A l g o rit h m   a n d   P a rti c le  S w a r m   Op ti m iza ti o n   f o No isy   No n -   L in e a Op ti m iza ti o n   P ro b lem s " ,   I. J .   In telli g e n S y ste ms   a n d   Ap p li c a t i o n s ,   v o l .   1 0 ,   p p .   50 5 7 ,   S e p tem b e 2 0 1 2 .   [1 2 ]   A .   Ud h a y a v in o d h i n i,   P .   A n b a ra su ,   a n d   G .   S u re sh ,   " M P P T   De si g n   u sin g   P e rtu r b   &   Ob se rv e   M e th o d   Co m b in e d   w it h   F ire  F ly   A l g o rit h m " ,   In ter n a ti o n a J o u r n a o In n o v a t ive   Res e a rc h   In   El e c trica l,   El e c tro n ics ,   In str u me n ta t io n   a n d   Co n tro n g in e e rin g ,   v o l.   3 ,   n o .   3 ,   p p .   6 8 7 1 ,   M a rc h   2 0 1 5 .   [1 3 ]   N.  A li ,   M .   A .   Oth m a n ,   M .   N.  Hu sa in ,   a n d   M .   H.  M isra n ,   " re v ie w   o f   f ire f l y   a lg o rit h m " ,   AR PN  J o u rn a o f   En g i n e e rin g   a n d   A p p li e d   S c ien c e ,   v o l.   9 ,   n o .   1 0 ,   p p .   1 7 3 2 1 7 3 6 ,   2 0 1 4   [1 4 ]   Ra m in   S h irm o h a m m a d i,   V a h id   Re z a n e jad ,   a n d   A li a j a m ,   " T h e   Co m p re ss io n   o f   M P P T   M e th o d s   i n   S m a ll   S ize d   W in d   P o w e P lan ts " ,   J o u rn a o Arti fi c ia In telli g e n c e   in   El e c trica En g i n e e rin g ,   v o l.   3 ,   n o .   1 1 ,   p p .   1 9 - 3 8 ,   De c e m b e 2 0 1 4 .   [1 5 ]   Jo g e n d ra   S i n g h   T h o n g a m   a n d   M o h a n d   O u h r o u c h e ,   " M P P T   C o n tr o M e th o d i n   W in d   En e r g y   Co n v e rsio n   S y st e m s " ,   in   Fu n d a me n t a a n d   Ad v a n c e d   T o p ics   in   W in d   P o we r ,   Ru p p   Ca rriv e a u ,   Ed .   Rij e k a ,   Cro a ti a In   T e c h ,   2 0 1 1 ,   c h .   1 5 ,   p p .   3 3 9 - 3 6 0 .   [1 6 ]   N.  M a n o n m a n a n d   P .   Ka u sa ly a d e v i,   " A   Re v ie w   o f   M a x i m u m   P o w e Ex trac ti o n   T e c h n iq u e F o W in d   E n e rg y   Co n v e rsio n   S y ste m s" ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o I n n o v a ti v e   S c ien c e ,   En g i n e e rin g   &   T e c h n o lo g y ,   v o l.   1 ,   n o .   6 ,   p p .   597 - 6 0 4 ,   A u g u st 2 0 1 4 .       B I O G RAP H I E S   O F   A UT H O RS       Dw ian a   He n d ra w a ti   w a s   b o rn   in   I n d o n e sia   o n   A u g u st 1 4 th ,   1 9 6 9 .   S h e   re c e iv e d   th e   B. d e g re e   in   e lec tri c a e n g in e e rin g   f ro m   Un iv e rsitas   G a jah   M a d a ,   Yo g y a k a rta,  I n d o n e sia   in   1 9 9 4   a n d   M . E n g .   De g re e   in   e lec tri c a e n g in e e rin g   f ro m   Un iv e rsitas   Ga jah   M a d a ,   Yo g y a k a rta,  In d o n e sia   in   2 0 0 2 .   S in c e   1 9 9 8 ,   sh e   h a b e e n   a   L e c tu re in   De p a rtm e n o f   M e c h a n ica En g i n e e rin g ,   P o li tek n ik   Ne g e ri  S e m a ra n g ,   S e m a r a n g ,   C e n tral  Ja v a ,   In d o n e sia .   S h e   is  c u rre n tl y   p u rsu i n g   th e   d o c t o ra l   d e g re e   a th e   De p a rt m e n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   In stit u T e k n o lo g S e p u lu h   No p e m b e r,   S u ra b a y a ,   In d o n e sia   u n d e th e   t o p ic o f   En e rg y   Co n v e rsio n .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Hig h   P erfo r ma n ce   MPP T o n   Win d   E n erg C o n ve r s io n   S ystem   ( D w ia n a   Hen d r a w a ti )   1367     M o c h a m a d   As h a ri  w a b o rn   in   S i d o a rjo ,   Eas Ja v a ,   In d o n e sia   o n   1 9 6 5 .   He   re c e iv e d   th e   M . E n g . ,   a n d   P h . D.  De g re e f o r m   Cu rti n   Un iv e rsity ,   A u stra li a ,   in   1 9 9 7   a n d   2 0 0 1 ,   re s p e c ti v e l y .   He   is   c u rre n tl y   a   P ro f e ss o in   th e   De p a rtme n o f   El e c tri c a l   En g in e e rin g ,   F a c u lt y   o f   In d u strial   T e c h n o lo g y ,   In stit u T e k n o lo g i   S e p u lu h   N o p e m b e r,   S u ra b a y a ,   In d o n e sia .   His  re se a rc h   i n tere sts  a re   in   p o w e s y ste m   o p e ra ti o n ,   p o w e r   e l e c tro n ics ,   a rti f icia in telli g e n c e   in   p o w e s y ste m ,   p o w e r   s y ste m   c o n tro l,   o p ti m iza ti o n   o f   p o w e s y ste m ,   d istri b u ted   g e n e r a ti o n ,   m icro   g rid   sim u latio n ,   p o w e q u a li ty ,   a n d   re n e w a b le en e rg y .         A d S o p e rij a n t o   w a b o rn   in   In d o n e sia .   He   re c e iv e d   h is  B. E.   a n d   M . S .   d e g re e in   e lec tri c a l   e n g in e e rin g   f ro m   In stit u T e k n o l o g Ba n d u n g ,   Ba n d u n g ,   In d o n e sia ,   in   1 9 8 8   a n d   1 9 9 5 ,   re sp e c ti v e l y .   He   re c e i v e d   th e   P h . D.  d e g re e   in   e lec tri c a e n g in e e rin g   f ro m   Hiro sh im a   Un iv e rsit y   in   2 0 0 1 .   S in c e   1 9 9 0 ,   h e   h a b e e n   a   lec tu re in   th e   De p a rtme n o f   th e   El e c tri c a l   En g in e e rin g ,   In stit u t   o f   T e k n o lo g S e p u l u h   N o p e m b e r,   in   S u ra b a y a ,   In d o n e sia .   His  c u rre n re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   th e   a p p li c a ti o n   o f   in tell ig e n sy ste m to   p o w e s y st e m   o p e ra ti o n ,   m a n a g e m e n t,   a n d   c o n tro l .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.