I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8 ,   p p .   1 0 3 8 ~ 1 0 5 0   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v9 .i 3 . p p 1 0 3 8 - 1 0 5 0          1038       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JP E DS   DC - D C Bo o st Co nv erte r   Desig n   fo r F a st and  Accu r a te  M PP T   Alg o rith m s  in  S ta nd - Alo ne  Photo v o ltaic Sy ste m       No ra zla n H a s hi m 1 ,   Z a ina l S a la m 2 ,   Da lin a   J o ha ri 3 ,   Ni k   F a s di Ni k   I s m a il 4   1,   3,   4 F a c u l ty   o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   T e k n o lo g M A RA ,   M a la y si a     2 Ce n ter o f   El e c tri c a En e rg y   S y st e m s,  S c h o o l   o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   F a c u lt y   o f   En g in e e rin g ,   Un i v e rsiti   T e k n o lo g M a la y sia ,   M a la y sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   3 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   J u l   1 2 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   J u l 2 2 ,   2 0 1 8       T h e   m a in   c o m p o n e n ts  o f   a   S tan d - A lo n e   P h o t o v o lt a ic  (S A P V sy ste m   c o n sists   o f   P V   a rra y ,   DC - DC   c o n v e rter,  lo a d   a n d   th e   m a x i m u m   p o w e p o in t   trac k in g   (M P P T c o n tr o a lg o rit h m .   M P P T   a lg o rit h m   w a u se d   f o r   e x trac ti n g   m a x i m u m   a v a il a b le  p o w e f ro m   P V   m o d u le  u n d e a   p a rti c u lar  e n v iro n m e n tal  c o n d i ti o n   b y   c o n tro ll i n g   th e   d u ty   ra ti o   o f   DC - DC   c o n v e rter.   Ba se d   o n   m a x i m u m   p o w e tr a n sf e r   th e o re m ,   b y   c h a n g in g   th e   d u t y   c y c le,   th e   lo a d   re sista n c e   a se e n   b y   th e   so u rc e   is  v a ried   a n d   m a tch e d   w it h   th e   in tern a re sista n c e   o f   P V   m o d u le at m a x i m u m   p o w e p o in (M P P so   a s t o   tran sf e th e   m a x i m u m   p o w e r.   Un d e su d d e n   c h a n g e s   in   so lar  ir ra d ian c e ,   t h e   s e lec ti o n   o f   M P P T   a lg o rit h m ’s  sa m p li n g   ti m e   (T S _M P P T is  v e r y   m u c h   d e p e n d o n   tw o   m a in   c o m p o n e n ts  o f   th e   c o n v e rte c ircu it   n a m e l y in d u c to a n d   c a p a c it o r.   A s   th e   v a lu e   o f   th e se   c o m p o n e n ts  i n c re a se s,  th e   se tt li n g   ti m e   o f   th e   tran si e n t   re sp o n se   f o P V   v o lt a g e   a n d   c u rre n w il a lso   in c re a se   li n e a rly .   Co n se q u e n tl y ,   T S _ M P P T   n e e d to   b e   in c re a se d   f o a c c u ra te  M P P T   a n d   th e re f o re   re d u c e   th e   trac k in g   sp e e d .   T h is  w o rk   p re se n ts   a   d e sig n   c o n sid e ra ti o n o f   DC - DC  Bo o st  Co n v e rter  u se d   i n   S A P sy ste m   f o f a st  a n d   a c c u ra te  M P P T   a lg o rit h m .   T h e   c o n v e n ti o n a Hill   Cli m b in g   (HC)  a lg o rit h m   h a b e e n   a p p li e d   t o   trac k   th e   M P P   w h e n   s u b jec ted   t o   su d d e n   c h a n g e in   so lar  irrad ian c e .   By   se lec ti n g   th e   o p ti m u m   v a lu e   o f   th e   c o n v e r ter  c ircu it   c o m p o n e n ts,  a   f a st  a n d   a c c u ra te  M P P T   e sp e c iall y   d u rin g   s u d d e n   c h a n g e in   irrad ian c e   h a s b e e n   re a li z e d .   K ey w o r d :   DC - DC   b o o s t c o n v er ter   Hill c li m b i n g   MP PT   Stan d - alo n P s y s te m   Co p y rig h ©   201 In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   No r az lan   Has h i m ,   Fac u lt y   o f   E lectr ical  E n g in ee r in g ,   Un i v er s iti T ek n o lo g i M A R A ,   4 0 0 0 0   Sh ah   A la m ,   Ma la y s ia   E m ail:  az la n 4 4 7 7 @ s ala m . u it m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   I n   r ec en t   y ea r s ,   d u e   to   t h en er g y   cr i s is   an d   e n v ir o n m e n p o ll u tio n ,   th e   d ir ec s o lar   elec tr icit y   g en er atio n   u s i n g   P s y s te m   b ec o m m o r s ig n i f ica n t.  T h m ar k et  f o r   s o lar   P s y s te m   h as   g r o w n   r ap id l y   o v er   th p ast  d ec ad e,   as  lo ca g o v er n m e n ts   o f f er ed   v ar io u s   in ce n tiv e s   to   ex p an d   t h s o la r   m ar k et  as  w e ll  as   th d ec li n i n g   P co s t.  Ge n er a ll y ,   P s y s te m   ca n   b cla s s i f i ed   in to   t h r ee   m aj o r   ca teg o r ies:   Sta n d - A lo n ( S A ) ,   Gr id - C o n n ec ted   ( G C )   a n d   H y b r id   ( H)   P s y s te m .   Sta n d - A lo n P s y s te m   ar d esig n ed   to   o p er ate  in d e p en d en o f   th elec tr ic  u ti lit y   g r id ,   an d   ar g en er all y   d esig n ed   an d   s ized   to   s u p p l y   ce r tain   D C   an d /o r   A C   elec tr ical  lo ad s .   I n   th g r id - co n n ec ted   P s y s te m ,   elec tr icit y   p r o d u ce d   f r o m   P ar r ay   ar eith er   u s ed   d ir ec tl y ,   o r   f ed   in to   lar g elec tr icit y   g r id .     A   h y b r id   P s y s te m   i s   es s en tia ll y   s y s te m   t h at  e m p lo y s   at  least  o n m o r s o u r ce ,   o th er   t h a n   t h P s u c h   as   w i n d   tu r b i n es  o r   d iesel  g en er ato r s ,   to   m ee t   t h elec tr ic al  p o w er   d e m a n d   o f   th lo ad s   [ 1 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       DC - DC   B o o s t Co n ve r te r   Desi g n   fo r   F a s t a n d   A cc u r a te  MP P T A lg o r ith ms in   S ta n d   ( N o r a z la n   Ha s h im )   1039   I n   th i s   w o r k ,   o n l y   Sta n d - A lo n P s y s te m   t h at  ca n   b u til ized   f o r   an y   h ea ti n g ,   co o k i n g   an d   w ate r   p u m p i n g   ap p licatio n s   is   co n s i d er ed   [ 2 ,   3 ] .   I n   o r d e r   to   r e d u ce   th co s ts   a n d   en v ir o n m en tal  i s s u es,  th b atter y   is   n o ap p lied   in   th e s ap p licati o n s .   O n m aj o r   p r o b lem   w it h   a n y   P s y s te m   i s   t h at,   t h e   a m o u n o f   elec tr ic   p o w er   g en er ated   is   co n s ta n tl y   c h a n g in g   w it h   w ea t h er   co n d itio n s ,   esp ec iall y   s o lar   ir r ad ian ce .   I f   th s o lar   ir r ad ian ce   ch an g es,  t h o p er atin g   p o in o f   t h P ar r a y   w il s h i f a w a y   f r o m   its   m a x i m u m   p o w er   p o in t   ( MP P).   T o   o v er co m th i s   p r o b le m ,   a   Ma x i m u m   P o w er   P o in t   T r a ck in g   ( MP PT )   alg o r ith m s   in co r p o r atin g   w it h   DC - DC   co n v er ter   is   i m p le m e n ted   w h ic h   h as  led   to   th i n cr ea s in   t h o p er atio n   ef f icie n c y   o f   t h P ar r ay .   Fo r   SA P s y s te m   w i th   f ix ed   l o ad   r esis tan ce   ( w it h o u b atter y ) ,   m ax i m u m   p o w er   is   d eliv er ed   to   th lo ad   w h e n   i n p u t   r esis tan ce   ( R in )   o f   t h c o n v er ter   m atc h es   w it h   t h i n t er n al  r esi s ta n ce   o f   P ar r a y   at  ( R MPP )   b a s ed   o n   Ma x i m u m   P o w er   T r an s f er   T h eo r em .   T o   d o   s o ,   M PP T   r eg u l ates  th i n p u v o lta g o f   t h P ar r ay   at  MP P   b y   ad j u s tin g   th d u t y   c y cle  ( D)   o f   th co n v er ter .     T h m o s p o p u lar   MP PT  alg o r ith m s   in   p r ac tice  ar p er tu r b   an d   o b s er v ( P & O) ,   h ill  cli m b in g   ( HC ) ,   an d   th i n cr e m e n tal  co n d u cta n ce   m e th o d   ( I NC ) .   T h ese  co n v e n tio n al  al g o r ith m s   ar w i d ely   ap p lied   d u to   th eir   s i m p licit y ,   ea s o f   i m p le m en tatio n   a n d   lo w   co s [ 4 ] .   T h o th er   co n v e n tio n al  MP P T   alg o r ith m s   u s ed   in   P s y s te m   ar p r esen ted   in   [5 - 12] .   I n   liter atu r [ 1 3 - 17] ,   m a n y   n e w   i m p r o v ed   p er f o r m a n ce   o f   MP P T   alg o r ith m s   h av e   b ee n   p r o p o s ed .   Ho w e v er ,   t h co m p o n en t s   s izin g   o f   th e   d if f er en to p o lo g ies  o f   D C - D C   co n v er ter s   h av n o b ee n   s t u d ied   w id el y   al th o u g h   t h is   s izin g   af f ec t s   s i g n i f ica n tl y   t h o p tim u m   o p er atio n   o f   th MP P T   alg o r ith m s .   Fo r   e x a m p le,   t h p o o r l y   s el ec tio n   o f   th e   co n v er ter   co m p o n en t   s izi n g ,   e s p ec iall y   ca p ac ito r   an d   in d u cto r   ac co r d in g   to   t h lo ad   co u ld   m ak MP PT   o p er ate  less   o p tim all y .   Un d er   s u d d en   s tep   ch an g es  i n   ir r ad ian ce ,   th s elec tio n   o f   th MP PT   s am p l in g   ti m ( T S _MPPT )   m u s co n s id er   th tr an s ie n t   r esp o n s o f   t h MP P T   in p u ts   s u c h   as  P V s   v o lta g an d   c u r r en t,  in   o r d er   to   av o id   th d ela y   a n d   f ail u r i n   tr ac k in g   o f   m ax i m u m   p o w er .   T h th r ee   m o s co m m o n l y   u s ed   DC - D C   co n v er ter s   i n   P V   s y s te m   ar e:  b u c k ,   b o o s an d   b u ck - b o o s co n v er t er s .   T h cir cu it  p ar a m ete r s   an d   m o d o f   o p er atio n   o f   ea c h   t o p o lo g y   h a v b ee n   d is cu s s ed   i n   [ 1 8 ,   1 9 ] .   B o o s co n v er ter   h as   s o m ad v a n ta g es   o v er   t h o t h er   co n v er ter s   a s   i is   m o r s tab le  a n d   ef f icien [ 2 0 ] ,   an d   h en ce   ch o s en   in   t h i s   w o r k .     T h is   w o r k   f o c u s es  o n   t h s izi n g   e f f ec o f   t w o   DC - DC   b o o s co n v er ter   co m p o n e n t s   i.e   ca p ac ito r   an d   in d u cto r ,   o n   tr an s ien t   r esp o n s an d   s p ee d   o f   th e   MP PT   alg o r ith m .   Fu r t h er m o r e,   h ill  c li m b in g   ( H C )   MP P T   alg o r ith m   h as  b ee n   ch o s en   to   tr ac k   th e   MP P   d u r in g   s u d d en l y   ch a n g i n g   s o lar   ir r ad ian ce .   On l y   DC - DC   b o o s t   co n v er ter   u s ed   in   Sta n d - Alo n e   P s y s te m   w it h   f i x ed   lo ad   r esis to r   is   co n s id er ed   h er e.       2.   M P P T   F O ST AND - A L O N E   P SYS T E M   WI T H   L O A RE S I S T ANC E   I n   S A P s y s te m ,   th e   b atter y   i s   cr u cial   f o r   p o w er   f lo w   m an ag e m e n t   if   t h lo ad   d e m a n d s   co n s ta n t   v o ltag e.   Ho w e v er ,   in   s o m ap p licatio n s   li k h ea t in g ,   co o k in g   an d   w ater   p u m p i n g   s y s te m   w h er th c h an g i n   th lo ad   v o ltag e   w ill   n o af f e ct  th e   r eliab ilit y   o f   t h s y s te m ,   th b atter y   i s   n o n ee d ed .   I n   th o s e   ap p licatio n s ,   th b atter y   is   n o ap p lied   to   r ed u ce   co s t,  f r eq u en t   m ain ten a n ce   a n d   en v ir o n m en tal  i s s u es   ca u s ed   b y   b atter y   u s a g es  [ 2 ,   3 ] .   T h m ai n   o b j e ctiv o f   t h s y s te m   is   to   o b tain   p o w er   f r o m   t h P ar r ay   as  m u c h   as  p o s s ib l e   w it h o u h a v i n g   to   r eg u late  t h o u tp u v o lta g a n d   cu r r e n t.  A s   p er   m ax i m u m   p o w er   tr an s f er   th eo r e m ,   m ax i m u m   p o w er   is   tr an s f er r e d   to   th lo a d   w h en   eq u i v ale n t   lo ad   r esis tan ce   r ef er r ed   to   th in p u ter m i n als  o f   th co n v er ter   ( R in )   i s   m atc h   t o   th i n ter n al   r esis ta n ce   o f   P ar r a y   at  MP P   ( R MPP ) .   Fi g u r e   1   s h o w s   s u c h   a   s y s te m .       H C   M P P T P WM   G EN ER A TO R P V   M O D U L E R E S I S TO R   ( R L ) +   - + - I PV V PV D u ty   C Y c l e P WM   S i g n a l DC - D C   BO O S T   C O N V ER T ER R in     Fig u r 1 .   B lo ck   d iag r a m   o f   M P PT  s tan d - alo n P s y s te m s   w it h   lo ad   r esis to r           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   1 0 3 8     1 0 5 0   1040   2 . 1 .     P V   ce ll m o deli ng   I n   th i s   w o r k ,   t h s i m u latio n s   m o d el  o f   P s y s te m   i s   b ased   o n   M A T L A B /S i m u lin k   s i m u lato r   d ev elo p ed   in   [ 2 1 ,   2 2 ] ,   w h ich   u tili ze d   t w o - d io d P ce ll m o d el  as d ep icted   in   Fig u r e   2.           Fig u r 2 .   A   T w o - d io d m o d el  o f   P ce ll       I is   ch o s e n   d u to   its   s u p er io r   ac cu r ac y ,   p ar ticu lar l y   at  lo w   i r r ad ian ce   lev el  [ 2 1 ] .     A   n u m b er   o f   s er ies - p ar allel   co n n ec ted   P m o d u le s   ar u s ed   to   f o r m   P ar r a y   f o r   d esire d   v o lta g a n d   c u r r en lev el.   Fo r   s tr in g   w it h   n u m b er   o f   m o d u les i n   s er ie s   ( N cell ) ,   th o u tp u t c u r r en t o f   t h ce ll is   g i v en   b y :     I = I PV I o1 [ e xp ( V + IR s a 1 V T1 ) 1 ] I o2 [ e xp ( V + IR s a 2 V T2 ) 1 ] ( V + IR s × N c el l IR p × N c el l )     ( 1 )     w h er I o1   a n d   I o2   ar th r e v e r s s at u r atio n   c u r r en t s   o f   d io d 1   ( D 1 )   an d   d io d 2   ( D 2 ) ,   r esp ec tiv el y V T1   an d   V T2   ar th th er m al  v o ltag es  o f   r esp ec ti v d io d es;  a 1   an d   a 2   r ep r esen th d io d id ea lit y   co n s tan ts .   I n   th is   w o r k ,   5   P m o d u le s   ar e   co n n ec ted   i n   s in g le  s er ies   s t r in g   a n d   p r o v id es  ab o u 2 9 9 . 3 W   as  n o m in al   m ax i m u m   o u tp u p o w er   u n d e r   s o lar   ir r ad ian ce   o f   1 0 0 0 W /m 2   at  s tan d ar d   test   co n d itio n   ( ST C ) ,   as  s h o w n   i n   Fig u r e   3 .   T h P m o d u le  is   s i m u lated   u s i n g   B P   MSX - 6 0   m o d el  an d   its   s p ec if icatio n s   at  S T C   ar tab u lated   in   T ab le  1.                 M o d u l e   A   ( G A )                                                           M o d u l e   B     ( G B )                                                   M o d u l e   C   ( G C )                                               M o d u l e   D     ( G D )                                               M o d u l e   E   ( G E                         B y p a s s   D i o d e                                                     B y p a s s   D i o d e                                                     B y p a s s   D i o d e                                                     B y p a s s   D i o d e                                                       B y p a s s   D i o d e     I pv V pv -     Fig u r 3 .   Fiv m o d u les i n   s er i es u n d er   u n i f o r m   ir r ad ian ce   ( G A - 1 0 0 0 W /m 2 )       T ab el  1 .   E lectr ical  P ar am eter s   o f   Sin g le  B P   MSX - 6 0   Mo d u l a t ST C   P a r a me t e r s   V a l u e s   M a x i m u m   P o w e r   ( P max )   6 0   W   V o l t a g e   a t   P max   ( V mp p )   1 7 . 1   V   C u r r e n t   a t   P max   ( I mp p )   3 . 5   A   O p e n   c i r c u i t   v o l t a g e   ( V o c )   2 1 . 1   V   S h o r t   c i r c u i t   c u r r e n t   ( I sc)   3 . 8   A   T e mp e r a t u r e   c o e f f i c i e n t   o f   V o c   - ( 8 0 ± 1 0 )   mV / 0 C   T e mp e r a t u r e   c o e f f i c i e n t   o f   I sc   - ( 0 . 0 6 5 ± 0 . 0 1 5 )   %/ 0 C   T e mp e r a t u r e   c o e f f i c i e n t   o f   p o w e r   - ( 0 . 5 ± 0 . 0 5 )   %V/ 0 C   N O C T   4 7 ± 2   0 C   O p e r a t i n g   T e mp e r a t u r e   2 5   0 C       I n   n o r m al   co n d itio n ,   i.e .   w h en   th s o lar   ir r ad ian ce   o n   th e   en tire   P ar r ay   is   u n i f o r m ,   t h p o w er - v o ltag ( P - V)   a n d   cu r r en t - v o ltag ( I - V)   c u r v e s   ex h ib it s   s in g l g lo b al  MP P   as  d ep icte d   in   Fi g u r e   4 .   T o   s i m u late   th f a s c h an g i n g   s o l ar   ir r ad ian ce ,   t w o   d i f f er e n le v els  o f   ir r ad ian ce   w er s elec te d ,   1 )   h ig h e s ( P o in t   A ,   G= 1 0 0 0 W / m 2 )   an d   lo w est  ( P o in B ,   G=   3 0 0 W /m 2 ) .   T h ch ar ac ter is tic s   v ar iatio n   o f   P - V,   I - an d   o p ti m a l   in ter n a r esis ta n ce   cu r v e s   o f   t h is   P ar r ay   f o r   th ese  t w o   ir r ad ian ce   lev els  ar s h o w n   in   Fig u r e   4 .   I ca n   b e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       DC - DC   B o o s t Co n ve r te r   Desi g n   fo r   F a s t a n d   A cc u r a te  MP P T A lg o r ith ms in   S ta n d   ( N o r a z la n   Ha s h im )   1041   s ee n   th a t,  t h m a x i m u m   p o wer   p o in ( MP P )   h as  c h a n g ed   f r o m   p o in t   A   to   B   w h e n   th e   i r r ad ian ce   ( G)   lev e l   d ec r ea s es  f r o m   1 0 0 0 W /m 2   to   3 0 0 W /m 2 .   A s   r es u lt,  R MP in cr ea s ed   f r o m   2 4 . 6   to   8 4 . 4   w h ic h   is   ca lc u lated   u s i n g ;     R M P P = V M P P I M P P     ( 2 )     I is   n o p r ac tical  to   ch a n g t h lo ad   r esis ta n ce   m a n u a ll y   at  an y   m o m e n t h s o lar   ir r ad ian ce   ch a n g e s   [ 2 3 ] .   T h er ef o r e,   MPPT   al g o r ith m   h as  b ee n   d esig n ed   to   co n t in u o u s l y   ad j u s ts   t h d u t y   c y c l o f   th co n v er ter ,   in   o r d er   to   m atc h   th in p u r e s is ta n ce   to   t h in ter n al  r es is ta n ce   o f   P ar r a y   at  MP P   ( R in =R MPP ) ,   a n d   h e n ce   ex tr ac ts   m ax i m u m   av a ilab le  p o w er .   At  MP P ,   th d u t y   c y cle  o f   th co n v er ter   is   ca lc u lated   as  [ 3 ] ;     D M P P =1 R M P P R L     ( 3 )     B y   as s u m i n g   lo s s les s   co n v er ter   ( P PV =P out ) ,   th o u tp u v o ltag ( V o ut )   o f   th co n v er ter   at  MPP   is   d eter m in ed   as;   V out = V m pp 1 D m pp     ( 4 )       P o i n t   A P o i n t   B I SC V OC M P P   Z o n e M P P   Zo n e D m p p 0 . 34 R m p p 84 . 4 D m p p 0 . 64 R m p p 24 . 6     Fig u r 4 .   ( a)   I an d   P cu r v es o f   P ar r a y   at  t w o   ir r ad ian ce   lev el  at  ST C       2 . 2   H ill cli m bin g   ( H C)   M P P T   a lg o rit h m   T h g o al  o f   em p lo y i n g   MP PT   is   to   ex tr ac m ax i m u m   p o w er   f r o m   P A r r a y   at  an y   v ar y i n g   at m o s p h er ic  co n d itio n s   e s p ec iall y   s o lar   ir r ad ian ce   c h an g es .   T o   d o   s o ,   MPPT   alg o r ith m   p er tu r b s   th d u t y   c y cle  o f   t h DC - DC   co n v er t er   to   m atc h   th e   r esis tan ce   o f   lo ad   as  s ee n   b y   th e   s o u r ce   ( R in )   to   t h i n ter n a l   o p tim a r esi s ta n ce   o f   P A r r a y   ( R MPP ) .   I n   t h is   w o r k ,   t h co n v e n tio n al  H ill  C li m b i n g   alg o r ith m   as   d is c u s s ed   in   [ 4 ,   2 4 - 28]   h as   b ee n   ap p lie d   to   tr ac k   t h MP P   w h e n   s u b j ec ted   to   s u d d en   c h an g es   in   s o lar   ir r ad ian ce .   HC   alg o r ith m   o f f er s   n u m b er   o f   a d v an ta g es:  1 )   it  s i m p lifie s   t h e   tr ac k in g   s tr u ct u r e,   2 )   it  r ed u c es  th co m p u tat io n   ti m e,   an d   3 )   n o   tu n in g   e f f o r i s   n ee d ed   f o r   th P I   g ain s   [ 2 8 ] .   P r ac tically ,   it  ca n   r ep lace   th ex p en s i v MP PT  co n tr o ller   w it h   lo w er   co s t c o n t r o ller   w h ile  m ai n tai n i n g   s i m il ar   o p tim u m   r e s u l ts .   I n   HC ,   at  ea c h   iter atio n   i,  th alg o r ith m   s tar ts   s e n s in g   t h v o ltag e,   V( i)   an d   cu r r en t,  I ( i)   o f   P ar r a y   an d   th e   co r r es p o n d in g   p o w er ,   P ( i) V( i) ×I ( i)   is   th en   ca lcu l ated .   Nex t,  t h d u t y   c y cle  ( D)   o f   t h co n v er ter   is   p er tu r b ed   b y   an   in cr e m en o f   d u t y   c y cle  s tep   s ize  ( D step ) ,   a n d   th r es u lt in g   c h an g o f   p o w er ,   P   P ( i+1 )   -   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   1 0 3 8     1 0 5 0   1042   P ( i)     is   o b tain ed .   I f   th e   P   is   p o s itiv e,   th e n   p er t u r b atio n   i s   in   th e   r ig h d ir ec tio n ,   an d   m o r p er tu r b atio n   is   ap p lied   in   t h s a m d ir ec ti o n   to   r ea ch   t h MP P .   T h p er tu r b atio n   d ir ec tio n   i s   r ev er s ed   if   P   is   n e g ati v e,   a n   in d icatio n   t h at  t h tr ac k in g   i s   m o v ed   a w a y   f r o m   th MP P .   T h f lo w c h ar o f   t h H C   alg o r ith m   i s   s h o w n   i n   Fig u r e   5.     W h en   s o lar   ir r ad ian ce   c h an g es,  th e   tr ac k i n g   s p ee d   to   r e ac h   n e w   MP P   u s i n g   co n v e n tio n al  H C   alg o r ith m   d ep en d s   m a in l y   o n   t w o   v ar iab les,  1 )   th d u t y   c y cle  s tep   s ize  ( D step ) ,   an d   2 )   th MP PT  s am p li n g   ti m e   ( T S _MPPT )   w h ic h   i s   t h t i m g i v e n   to   t h MP P T   to   r ea d   all  t h i n p u t s   a n d   s o l v all  t h ca lc u latio n s   in v o l v ed   i n   th a lg o r it h m   a t e a ch   ap p lied   d u t y   c y cle  ( D) .   L ar g D step   w i ll i n cr ea s t h MP P   tr ac k in g   s p ee d   b u th p o w er   lo s s es  a ls o   i n cr ea s e s   d u to   t h lar g o s c illatio n   a r o u n d   MP P .   Sm a ll  D step   w i ll  r ed u ce   p o w er   lo s s e s   o s cillatio n   ar o u n d   MP P   b u th tr ac k in g   s p ee d   w il b lo w .   Hen ce ,   th tr ad e - o f f   h av to   b m ad to   in cr ea s e   th o v er all  MP PT   ef f icie n c y .   I n   th i s   s t u d y ,   D step   is   s e at  1 0 d u r in g   ex p lo r atio n   p r o ce s s   an d   is   s et  at  0 . 5 d u r in g   ex p lo itatio n   p r o ce s s .   Me an w h ile,   lar g T S _MPPT  w i ll r ed u ce   th MP P   tr ac k in g   s p ee d   a n d   v ice  v er s a.       Du to   th s tep   ch a n g i n   ir r ad ian ce ,   P v o ltag an d   cu r r en w ill  u n d er g o   tr an s ie n t   r esp o n s e   b ef o r s h o r tl y   r ec o v er i n g   to   it s   n e w   s tead y - s ta te  co n d itio n   [ 1 7 ,   2 8 ,   2 9 ]   .   T h s ettlin g   ti m e   ( T S ettling )   o f   v o ltag e   an d   cu r r en d ep en d s   m u c h l y   o n   th cir cu it  co m p o n en t s   i.e   ca p ac ito r   an d   in d u cto r ,   w h ic h   w ill  b d is cu s s ed   f u r t h er   in   t h n e x s ec tio n .   Fo r   ac cu r ate  MPPT ,   T S _MPPT  m u s b d esig n ed   to   b g r ea ter   th an   T S ettlin g   a n d   all   r ea d in g s   a n d   ca lcu lat io n s   i n v o lv ed   in   alg o r it h m   m u s b co m p leted   w it h i n   t h is   s p ec i f ie d   p er io d .   Oth er w i s e,   th alg o r it h m   m ig h f ail  to   p er f o r m   i n   th r eq u ir ed   m a n n er .       Y E S I f   P ( i P ( i - 1 )     I n i t i a l i z a t i o n   S t a g e S e t   i   = 1 S l o p e   = 1 D ref 0 . 1 V ( i - 1 )   =   I ( i - 1 )   =   P ( i - 1 )   =   0 ; i = i + 1 S e n d   D ( i )   =   D ( i - 1 )   +     D s t e p   ×   S l o p e S e n se   V ( i I ( i ) C a l c u l a t e   P ( i )   =   V ( i ) ×I ( i ) C o m p l e m e n t   S l o p e   s i g n NO S t a r t U p d a t e   P ( i - 1 )   =   P ( i ) I ( i - 1 )   =   I ( i D ( i - 1 )   =   D ( i ) S e n d   D ( i )   =   D ref S e n s e   V ( i I ( i ) C a l c u l a t e   P ( i )   =   V ( i ) ×I ( i )     Fig u r 5 .   Flo w   c h ar t o f   co n v e n tio n al   H C   MP P T   A lg o r it h m .       3.   DE S I G O F   DC - DC  B O O ST   CO NVE RT E R   Fo r   Stan d - A lo n P s y s te m s   [ 3 0 ] ,   DC - D C   b o o s co n v er te r   is   in ter f ac ed   b et w ee n   t h P ar r ay   an d   th lo ad   r esi s ta n ce   as   s h o w n   i n   F ig u r e   1 .   T h m ax i m u m   p o w er   g e n er ated   f r o m   t h P ar r ay   at  s ta n d ar d   test   co n d itio n   ( ST C )   is   ab o u 2 9 9 . 3 W .   T h s p ec if icatio n s   o f   t h P m o d u le  ( B P - MSX6 0 )   ar g iv e n   i n   T ab le  1 .   I n   DC - DC   b o o s co n v er ter ,   f iv e   co m p o n en t s   n ee d s   to   b ch o s en   n a m e l y ,   s w itc h i n g   d e v i ce ,   d io d e,   in d u cto r ,   ca p ac ito r   an d   r esis to r .   I n   th s i m u latio n ,   s tan d ar d   p o w er   d io d an d   th s w itch in g   d ev ice  o f   P o w er - MO SF E T   ar ch o s en   s in ce   t h er ar w id el y   u s ed   f o r   lo w   to   m ed i u m   p o w er   ap p licatio n s .   T h s w i tch i n g   f r eq u en c y   is   s et  at  2 0   k Hz  af ter   tr ad e - o f f   b et w ee n   t h s w itc h i n g   lo s s es  a n d   s ize  o f   i n d u cto r .   Selectio n   o f   o th er   co m p o n en t s   is   d o n as t h f o llo w i n g .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       DC - DC   B o o s t Co n ve r te r   Desi g n   fo r   F a s t a n d   A cc u r a te  MP P T A lg o r ith ms in   S ta n d   ( N o r a z la n   Ha s h im )   1043   3 . 1 .     Select io o t he  re s is t o r   T h r elatio n s h ip   b et w ee n   lo a d   r esis tan ce   ( R L )   o f   b o o s co n v er ter   an d   o p ti m a i n ter n al  r e s is ta n ce   o f   PV   ar r ay   at  MP P   ( R MPP )     ca n   b ex p r ess ed   as  [ 3 ] ;     R L = R M P P ( 1 - D m pp ) 2     ( 5 )     W h er e,   D m p p   is   th co n v er ter   d u t y   c y cle  a m a x i m u m   p o w er   p o in ( MP P ) .   I n   o r d er   to   t r ac k   th m a x i m u m   p o w er ,   th lo ad   r esis ta n ce   o f   b o o s co n v er ter   m u s b g r ea t er   th an   o r   eq u al  to   o p ti m al  i n ter n al  r esis tan ce   o f   P A r r a y   at  MP P   ( R L     R MPP ) ,   s in ce   t h r an g o f   d u t y   r atio   ( D)   is   b et w ee n   0   to   1 .   T h tr a ck in g   o f   m a x i m u m   p o w er   w ill  f ails   if   th ab o v co n d itio n   is   n o m et  [ 3 ] .   I n   th is   w o r k ,   t h v al u o f   lo ad   r esis tan ce   i s   c h o s en   a s   R L =2 0 0 Ω ,   w h ich   is   g r ea ter   t h an   t h i n ter n al   r esis tan ce   o f   P ar r a y   at  MP P   f o r   lo w est  ir r ad ian ce   ( 3 0 0 W /m 2 an d   te m p er atu r o f   2 5 °C   ( ST C )   as  in   T ab le  2 .   I is   r ea r esis ta n ce   m ea s u r e m e n f o r   3 0 0 W   r ated   lo a d   b an k   av ailab le  at  t h lab   f o r   f u t u r h ar d w ar e   e x ec u t io n .   T h is   lo ad   b an k   ac ts   a s   d u m p in g   p lace   f o r   2 9 9 . 3 W   p o w er   g en er ated   f r o m   P ar r ay   u s ed   in   th is   w o r k .     3 . 2 .     Select io n o f   t he  i nd uct o r   B o o s in d u cto r   v alu e   is   s elec t ed   b ased   o n   t h m ax i m u m   all o w ab le  c u r r en r ip p le  w h ic h   o cc u r s   at   th e   MP P   u n d er   h ig h est   s o lar   ir r ad ian ce   ( 1 0 0 0 W /m 2 ) .   T h h i g h er   th i n d u cto r   v a lu e,   t h lo w er   is   th e   r ip p le  o u tp u t   cu r r en a n d   v ice  v er s a.   T o   r ea lize  lo w   co s t   co n v er ter ,   th lo w er   i n d u cto r   v al u i s   p r ef er r ed ,   b ec au s in d u cto r   is   t h m o s e x p en s iv e   co m p o n en t   co m p ar ed   to   th o th er s .   I n   th is   w o r k ,   th s w itc h i n g   f r eq u e n c y   ( s )   is   s et  at    2 0   k Hz  an d   th p er m itted   a m o u n o f   r ip p le  cu r r en ( I )   is   s elec ted   as  4 0 o f   th in p u c u r r en [ 3 1 ] Hen ce ,   th m i n i m u m   v al u o f   in d u cto r   is   d eter m in ed   as  [ 1 9 ,   2 9 ] ;     L min = V m pp × D m pp 2 × I o ut × =0 . 9 4 8   m H     ( 6 )     Her e,   co m m er ciall y   av ai lab le  o f   1 m H,   5 m H   an d   1 0 m i n d u cto r s   ar ch o s e n   f o r   MP PT s   tr an s ie n t   r es p o n s s tu d y .   Fo r   e x a m p l e,   1 m b o o s co n v er ter   c h o k ( 1 0 A ,   2 0   k Hz)   i s   a v a ilab le  f r o m   SMP   ( w ww . s m p . d e ).     3. 3   Select io n o f   t he  c a pa cit o r   I n   th is   s tu d y ,   t h in p u a n d   o u tp u f ilter   ca p ac ito r   ( C in   &   C ou t )   ar e   ch o s en   to   m ee th v o lta g r ip p le  r eq u ir e m en t o f   0 . 2 %.  An   ap p r o x i m ate  e x p r ess io n   f o r   th r eq u ir ed   ca p ac itan ce   is   g iv e n   as  [ 1 9 ,   2 9 ] ;     C min = V o ut × D m pp 2 × V o ut × ×     4 1 . 7   µF     ( 7 )     T o   s tu d y   t h e f f ec o f   t h ca p ac ito r   v alu o n   t h tr a n s ie n t   r esp o n s o f   MP P T   f o r   s tep   ch an g i n   ir r ad ian ce ,   th r ee   ( 3 )   p r ac tical  ca p ac ito r   v alu es  a v ailab le  to   s u p p o r th v o lta g o f   2 5 0 ar s elec ted   i.e . ,   4 7   μ F,  1 0 0   μ an d   2 2 0   μ F.   Usi n g   all  t h eq u atio n s   a b o v e,   s ets  o f   d ata  u s ed   in   th i s   w o r k   ar ca lcu lated   an d   tab u lated   in   T ab le  2 .   P ar r a y   d ata  u n d er   h ig h es an d   lo w e s s o lar   ir r ad ian ce   a t h t e m p er atu r o f   2 5 0 ( ST C )   ar g en er ated   f r o m   t h MA T L A B /S i m u li n k   P s i m u l ato r   m o d el  as p r o p o s ed   in   [ 2 1 ,   2 2 ] .       T ab le  2 .   P A r r a y   an d   C o n v er ter   ch ar ac ter is tics   i n   lo w est a n d   h ig h est ir r ad ian ce     I r r a d i a n c e   ( W / m 2 )   P V   A r r a y   C o n v e r t e r   ( f s =   2 0   k H z )   V m pp   (V)   I m pp   (A)   P m pp  ( W )   R m pp   ( )   D m pp   V o ut   (V)   I out   (A)   R L   ( )   ( mH )   ( u H )   1 0 0 0   ( H i g h e st )   8 5 . 7   3 . 4 9   2 9 9 . 3   2 4 . 6   0 . 6 4   2 3 8 . 1   1 . 2 6   2 0 0   1   47   3 0 0   ( L o w e st )   8 3 . 6   0 . 9 9   8 2 . 4   8 4 . 4   0 . 3 4   1 2 6 . 7   0 . 6 5       4.   SI M UL AT I O R E S UL T S   T h s i m u latio n   m o d el  o f   t h Stan d - Alo n P s y s te m   w it h   MP P T   alg o r ith m   i s   ca r r ied   o u in   MA T L A B /S i m u li n k   ( 2 0 1 6 a)   en v ir o n m e n a s   i n   Fi g u r e   6 .   T h P ar r ay   m o d el  is   b ase d   o n   th s i m u lato r   d ev elo p ed   b y   [ 2 1 ,   2 2 ]   an d   to o k   p lace   o n   2 . 7 GHz ,   8 G B   R A M,   I n te C o r i7   lap to p   m a ch in e.   T h elec tr ical  p ar am eter s   at  s tan d ar d   test   c o n d itio n s   ( ST C )   o f   P s o lar   m o d u le  ar ta k e n   f r o m   B P   MSX - 6 0   m o d el  a s   tab u lated   in   T ab le  1 .   HC   alg o r ith m   h as  b ee n   co d ed   in   MA T L A B ' s   p r o g r a m m i n g   lan g u ag a n d   s to r ed   as  s u b r o u ti n ( M - f ile) .   T h s i m u latio n   i s   ca r r ied   o u f o r   3   s ec o n d s   u s i n g   t h s o lv e r   o f   o d e2 3 t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   1 0 3 8     1 0 5 0   1044   ( m o d . s tiff /T r ap ez o id al)   w it h   v ar iab le  ti m s tep   an d   r elati v to ler an ce   o f   1 e - 6 .   T h MP PT   s am p li n g   t i m e   (T S _MPPT )   is   s et  at  0 . 2   s ec o n d   ( 2 0 0   m s ) .   T o   s tu d y   t h ef f ec t s   o f   b o o s co n v er ter   co m p o n e n ts   to w ar d s   MP PT  tr an s ie n r esp o n s d u r i n g   s u d d en   ch a n g es  i n   ir r ad ian ce ,   th s i m u latio n s   ar d iv id ed   in to   t w o   ca s e s ,   1 )   I n d u cto r   v alu is   f i x ed   at  1   m w h ile  d if f er en v a lu e s   o f   th ca p ac ito r   ar in cr ea s ed   ac c o r d in g l y   a s   ( 4 7 F   100 F   220 ) ,   an d   2 )   C ap ac ito r   v alu e   is   f ix ed   at   4 7 w h ile  d if f er en t   v a lu e s   o f   th e   in d u cto r   ar in cr ea s e d   i.e   ( 1 m   5 m H     1 0 m H) .   Fo r   b o th   ca s es,   s u d d en   d ec r ea s i n   t h ir r ad ian ce   is   s i m u lat ed   f r o m   1 0 0 0 W / m 2   to   3 0 0 W /m 2 .   Me a n w h ile,   s u d d en   in cr ea s i s   s i m u lated   f r o m   3 0 0 W /m 2   to   1 0 0 0 W /m 2 .           Fig u r 6 .   S i m u latio n   m o d el  o f   SA P s y s te m   w i th   MP P T       4 . 1   Ca s 1   ( L = 1 m H ,   C=4 7 F   1 0 0 F   2 2 0 F)   Fig u r e   7   ( a)   s h o w s   t h tr ac k i n g   o f   d u t y   c y cle,   v o lta g e,   cu r r e n t,  an d   p o w er   o f   t h P ar r a y   u s i n g   t h e   co n v e n tio n al  HC   al g o r ith m   f o r   s u d d en   d ec r ea s in   th i r r ad ian ce .   I n itiall y ,   t h P ar r ay   i s   s i m u lated   at   ir r ad ian ce   o f   1 0 0 0 W / m 2 .   He n ce ,   HC   a lg o r it h m   s tar t   th e   e x p lo r atio n   p r o ce s s   ( D step =1 0 %)  t o   s ea r ch   t h MP P   at  p o in A   ( D= 0 . 6 4 ,   V= 8 5 . 7 V,   I 3 . 4 9 A ,   P 2 9 9 . 3 W ) .   W h en   it  en ter s   t h e   zo n o f   MP P   A ,   ex p lo itatio n   p r o ce s s   (D step =0 . 5 %)  is   ac tiv ated   to   r e ac h   th tr u MP P   an d   o s cillates  ar o u n d   it  as   s h o w n   at  1 s - 2 s   in ter v al  in   F ig u r e   ( a) .   A 2 s   in s ta n t,  th ir r ad ia n ce   is   s u d d en l y   d ec r ea s ed   f r o m   1 0 0 0 W /m 2   to   3 0 0 W /m 2 .   T h er ef o r e,   HC   s tar ts   ex p lo r in g   th n e w   MP P   B   b y   r ed u cin g   t h d u t y   c y cle  f r o m   0 . 6 4 ( M PP   A )   to   0 . 5 4   to   0 . 4 4   an d   to   0 . 3 4   ( MPP  B ) .   A s   th d u t y   c y cle  d ec r ea s es,  th P V   p o w er   w i ll  in cr ea s f r o m   3 0 W   to   4 6 . 8 W   to   6 6 . 3 W   an d   to   8 2 . 3 W .   On ce   it  en ter s   t h zo n o f   MP P   B ,   th ex p lo itatio n   p r o ce s s   is   u s ed   to   r ea ch   tr u MP w h i ch   is   8 2 . 5 W .   I n   th is   ca s e,   th MP PT   tr ac k in g   s p ee d   is   8 0 0 m s   ( T S _MPPT  ×  4   s tep s ) .   T h tr ac k in g   s p ee d   ca n   b e   i m p r o v ed   b y   r ed u ci n g   T S _ MPPT  b u it  d ep en d s   o n   th tr an s ien r esp o n s o f   th P v o lta g a n d   c u r r en t.  T o   o b s er v t h d etail s   o f   tr a n s ie n t   r esp o n s e   d u to   t h s u d d en   d ec r ea s in   ir r ad ian ce ,   th v o lta g a n d   cu r r en w a v ef o r m s   ar e   zo o m ed   i n   t h i n te r v al  o f   2 s 2 . 2 s   as  s h o w n   i n   F ig u r e   7 ( b ) .   Du r in g   t h is   i n ter v al,   t h d u t y   c y cle  o f   th co n v er ter   is   s t ill  o p er ated   at  0 . 6 4 .   A s   s ee n ,   b o th   v o ltag a n d   cu r r en t   ar d ec r ea s ed   d u to   th e   d ec r ea s i n   ir r ad ian ce .   Vo lta g d r o p s   al m o s t   ex p o n e n tiall y   f r o m   8 7 . 5 an d   a f ter   w h il it  s tab ilize s   at  2 7 . 2 V.   Me an w h ile,   cu r r en u n d er s h o o f r o m   3 . 4 9 A   to   0 . 9 4 A   b ef o r r i s in g   e x p o n en t iall y   an d   s tab ilizes  at  1 . 1 1 A .   B y   u s in g   m ea s u r e m e n to o ls   p r o v id ed   in   Ma tlab /Si m u li n k   Sco p e,   th s ettli n g   ti m e   (T settling )   an d   p er ce n ta g e   o f   u n d er s h o o ( US) /o v er s h o o ( OS)   ar ca lcu lated   as   tab u la ted   in   T ab le  3 .   W h en   t h e   ca p ac ito r   v alu es  i n cr ea s e,   T settling   al s o   in cr ea s e s   al m o s li n ea r l y   f r o m   1 0 0 m s   ( 4 7 F)  to   1 9 0 m s   ( 1 0 0 F)  a n d   to   >2 0 0 m s   ( 2 2 0 F).   I f   4 7 ca p ac ito r   is   ch o s en   f o r   th co n v er ter ,   th s elec tab le  o p tim u m   v alu o f   T S _MPPT  i s   1 0 0 m s   an d   th e   MP PT   tr ac k in g   s p ee d   w i ll  b 4 0 0 m s   ( T S _MP PT  ×  4   s tep s ) .   Ho w e v er ,   f o r   2 2 0 ca p ac ito r   t h e   T S _MPPT  m u s b i n cr ea s ed   to   >2 0 0 m s   i n   o r d er   to   r ea lize  an   ac cu r ate  MP PT   an d   h en ce   d ec r ea s es  th MP P T   tr ac k in g   s p ee d .   Oth er w i s e,   t h MP PT   alg o r ith m   w il m ea s u r t h w r o n g   v al u es   o f   v o lt ag a n d   cu r r e n i n   w h ic h   w ill  lead i n g   to   i n co r r ec MP P   d etec tio n .   A s   f o r   u n d er s h o o p r o b lem ,   all  th r ee   ca p ac ito r s   ex h ib it s   th e   s a m e   co n d itio n ,   i.e   al m o s t   0 %   v o lta g u n d er s h o o a n d   1 5 o f   cu r r e n u n d er s h o o t.  Ne x t,  t h MP P T   tr an s ien t   r esp o n s u n d er   s u d d en   i n cr ea s in   ir r ad ian ce   is   i n v e s ti g ated   as in   Fi g u r e   8 (a - b ) .   T h P ar r ay   is   s i m u la ted   at  i r r ad ian ce ,   G= 3 0 0 W /m 2   at  t h b eg in n i n g   o f   t h s i m u latio n .   A s tead y - s tate  co n d itio n ,   MP PT   is   o s cillates  ar o u n d   MP P   at  p o in B   ( D= 0 . 3 4 ,   V= 8 3 . 6 V,   I 0 . 9 9 A ,   P 8 2 . 5 W ) .   A 2 s   in s ta n t,  t h ir r ad ian ce   is   s u d d en l y   i n cr ea s ed   to   1 0 0 0 W /m 2 .   HC   alg o r it h m   s tar s ea r c h in g   th n e w   MP P   A   b y   i n cr ea s i n g   t h d u t y   c y cle  f r o m   0 . 3 4   to   0 . 6 4   w it h   0 . 1 ( 1 0 %)   in cr e m e n p er   s tep .   T im tak en   to   r ea ch   th zo n e   o f   MP P   A   is   8 0 0 m s   ( 4   s tep s   in cl u d in g   in i tiali s s tep ) .   Fig u r e   8   ( b )   s h o w s   th zo o m ed   v o ltag a n d   cu r r en t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       DC - DC   B o o s t Co n ve r te r   Desi g n   fo r   F a s t a n d   A cc u r a te  MP P T A lg o r ith ms in   S ta n d   ( N o r a z la n   Ha s h im )   1045   w a v e f o r m s   d u r i n g   2 s - 2 . 2 s   in t er v al.   Du to   s u d d en   i n cr ea s e   in   ir r ad ian ce ,   cu r r en o v er s h o o to   1 9 5 ( OS%)   f r o m   it s   s tead y - s tate  v al u f o r   all  ca p ac ito r s .   No   o v er s h o o o b s er v ed   in   v o ltag a s   s ee n   i n   Fig u r e   8   ( b ) .   T settling   f o r   4 7 F,  1 0 0 F a n d   2 2 0 F c ap ac ito r s   ar 5 m s ,   1 0 m s   a n d   2 4 m s   r esp ec ti v el y .       T S _ M P P T   200 ms D s t e p 0 . 005 T S _ M P P T   = 200 ms Z oom  I n Z oom  I n S t e a dy S t a t e D 0 . 64 D 0 . 54 D 0 . 44 D 0 . 34 30 W 46 . 8 W 66 . 3 W 82 . 3 W 2 9 9 . 3 W 3 . 49 A 85 . 7 A D 0 . 64 E xpl or a t i on M ode   ( D s t e p 0 . 1 ) 1 A 1 . 06 A 1 . 09 A 1 . 11 A 62 . 4 V 82 . 3 V 43 . 1 V 27 . 2 V ( a )                                                                                   ( b ) ( ) ( d ) M P P   B s t e p s     Fig u r 7 .   ( a)   T h tr ac k in g   o f   D,   V PV , I PV ,   an d   P PV   d u r in g     a   s u d d en   d ec r ea s in   ir r ad ian ce       Z oom  I n ( F i g 7 b ) ( a )                                                                                      ( b ) U nde r S hoo t   ( US ) S e t t l i ng T i m e   ( T s e t t l i ng )     Fig u r 7 .   ( b )   T h zo o m ed   i m a g o f   V PV   &   I PV   in   t h i n ter v al   o f   2 s 2 . 2 s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   1 0 3 8     1 0 5 0   1046     Z oom  I n Z oom  I n S t e a dy  S t a t e D 0 . 34 D 0 . 44 D 0 . 54 D 0 . 64 E xpl or a t i on M ode   ( D s t e p 0 . 1 ) I n i t i a l i s e S te p T S _ M P P T   200 ms 83 . 6 V 0 . 99 A 82 . 4 W D 0 . 64 D s t e p 0 . 005 96 . 3 V 86 . 4 V 99 . 6 V 1 0 1 . 4 V 3 . 46 A 2 . 38 A 1 . 66 A 1 . 21 A 1 2 2 . 1 W 1 6 5 . 5 W 2 2 9 . 6 W 2 9 9 . 1 W     Fig u r 8 .   ( a)   T h tr ac k in g   o f   D,   V PV , I PV ,   an d   P PV   d u r in g     a   s u d d en   i n cr ea s i n   ir r ad ian ce       Z oom  I n ( F i g 8 b ) Z oom  I n ( F i g 8 b ) ( a )                                                                                      ( b ) O ve r S hoo t   ( OS ) S e t t l i ng T i m e   ( T s e t t l i ng )     Fig u r 8 .   ( b )   T h zo o m ed   i m a g o f   V PV   &   I PV   in   t h i n ter v al   o f   2 s 2 . 2 s       4 . 2   Ca s 2   ( C=4 7 F ,   L = 1 mH     5 m H     1 0 m H )   I n   t h is   ca s e,   th e   ca p ac ito r   is   f ix ed   to   it s   o p ti m u m   v a lu e   o f   4 7 F.  A t   2 s   i n s tan t,   s o lar   ir r ad ian ce   i s   s u d d en l y   d ec r ea s ed /i n cr ea s ed .   T h tr an s ien r esp o n s e   o f   MP PT   is   o b s er v ed   b y   i n cr ea s in g   t h i n d u cta n ce   v alu e   f r o m   1 m to   5 m a n d   t o   1 0 m H.   F ig u r e   9   ( a - b )   s h o w s   th MP P   tr ac k i n g   r es u lt s   f o r   s u d d en   d ec r ea s es i n   ir r ad ian ce   f r o m   1 0 0 0 W /m 2   to   3 0 0 W /m 2 .   A s   t h in d u c tan ce   i n cr ea s e,   th s e ttli n g   ti m o f   t h w av e f o r m s   w il l   also   in cr ea s e.   T settling   f o r   1 m in d u cto r   is   1 0 0 m s ,   w h ile  T settling   f o r   b o th   5 m an d   1 0 m i n d u cto r s   ex ce ed s   t h Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       DC - DC   B o o s t Co n ve r te r   Desi g n   fo r   F a s t a n d   A cc u r a te  MP P T A lg o r ith ms in   S ta n d   ( N o r a z la n   Ha s h im )   1047   p r escr ib ed   T S _MPPT  v alu e   o f   2 0 0 m s .   Fo r   f ast   MP PT   o p er atio n ,   it is   w i s d ec is io n   to   c h o o s 1 m i n d u c to r   f o r   th co n v er ter   cir cu it.  Vo lta g e   u n d er s h o o f o r   1 m in d u cto r   is   0   %,  f o r   5 m in d u cto r   is   8 an d   f o r   1 0 m H   in d u cto r   is   1 8 %.  C u r r en u n d e r s h o o t is 1 5 % f o r   all  in d u cto r s .       Me an w h ile,   Fi g u r e   1 0   ( a - b )   s h o w s   t h MP P   tr ac k in g   r es u lt s   f o r   s u d d en   i n cr ea s es i n   ir r ad ian ce   f r o m   3 0 0 W /m 2   to   1 0 0 0 W /m 2 . T settling   f o r   1 m in d u cto r   is   5 m s ,   T settling   f o r   5 m H   i n d u cto r   is   2 0 m s   an d   T settling   f o r   1 0 m i n d u cto r   is   3 7 m s .   Vo lta g o v er s h o o t is b et w ee n   0   to   2   %.  B ig g es t c u r r en t o v er s h o o o cc u r s   u n d er   s u d d en   i n cr ea s i n   ir r ad ian ce ,   r ea ch in g   p ea k   o f   1 9 5 % f r o m   its   s tead y   s tate  v a lu e.   T h o v e r all  r esu lts   f o r   b o th   C ase  1   an d   C a s 2   ar tab u lated   in   T ab le  3 .       Z oom  I n Z oom  I n S t e a dy S t a t e 2 9 9 . 3 W 3 . 49 A 85 . 7 A D s t e p 0 . 005 D 0 . 64 T S _ M P P T   = 0 . 2 s D 0 . 64 D 0 . 54 D 0 . 44 D 0 . 34     Fig u r 9 .   ( a)   T h tr ac k in g   o f   D,   V PV , I PV ,   an d   P PV   d u r in g   a   s u d d en   d ec r ea s in   ir r ad ian ce       Z oom  I n ( F i g . 9 b ) ( a )                                                                                      ( b ) U nde r S hoo t   ( US ) S e t t l i ng T i m e   ( T s e t t l i ng )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.