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.  3, S ep 2019,  pp.  1 6 5 5 ~1 6 6 1   ISSN: 2088- 8694,  DOI :   10.11591 /ijpeds. v10. i 3.pp1655-1661          1655     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   Output e nergy m aximizat i on of a  single axis photovoltaic solar  tracking system: ex p erimental verification       S .   H . Chong,  N. N.  C h an d r en, C . R .   Allan Soon   Cen t er f or  R obo ti cs an d  Aut o m ation ,  F acu lt y of El ectrical  En g i n eering, Unive rsi ti Teknikal  M al a y s i a M e lak a , M a la y s i a       Art i cl e In fo     ABSTRACT A r tic le hist o r y :   R e c e i v e d  Au g   2 1 ,  2 018  Re vise d D e c 22,  201 8   Ac ce p t ed  M ar 6 , 2 0 19      Ma jor  de p l e tion   of  f ossi fue l   a nd   t he   i n c re a s e   of  g re e n ho use   g as ses  s u ch  a s   carbo d i o x id e,  c h l o r oflu rocarb ons   ( CF Cs),   h y d rofl uro carbon   ( HF Cs ) ,   perf l u rocarbons  ( PFC s )   a nd  S u l phur  h exaf l u ori d e   (SF6)  wor l dwide   a re  t he  catal ys f o t h e   i n t e res t   o f   many  co un ti es  t o w ard s   r enew a b l e   e n ergy . Th ri s i ng  cos t   o f   electri c i t y   d u e   t hig h er  d em and   an les s   r e s o u r ce  al so  l ed   to  t he   r e n e w a b le   e n e rgy   ve nture .   O n e   o th e   mos t   f a m ou re ne wa b le   e n e r g is   s ol ar  e nerg y.   U nf ort unat e ly,   ren e wab l en ergi es  a re  d ep end e n on  env i ro nm ent   con d i t i ons,   t oo.  O ne o f   th e m a jo r probl ems   t h at  a ff ect  t he o ut p u t   e n e r gy   o th e   sol a p a ne is  t he   c lo ud   s ha d o w ing   p r ob le m.  P h o t o vo l t ai c   s o l a r   and   wi nd   h y b rid   sy st em   i s   capab le  t redu c e   th ef f ects  o f   t he  c l ou sh ado w in by  h a rves tin tw diff ere n e n erg y   r eso u rce s .   Howev e r the   a v a i la b ili ty   o win d   e ne rg ha rv e s ting   h a sh own  it in sta b il ity  perf o r man ce.   I n   t h i s   w ork,   t he  p ho to voltai c   s o l ar  a rray  o f   t he  l a boratory- scal s i n g l e   a x i sol a tracki n g   s y s t em   t m a xim i ze  th e   o u t put   energ y   o f   th sola pa n e is  e x a m i n e e x pe rim e nta l ly The   so la a rra is  c on n e c t ed  i n series  and   p a rallel   co nfig urat ions,   an i s   e xp erim ented  und er  d iff e ren t   p a rtical - sh ado w ed  c ond it io n s Th exp e rim e n t ati o n   is   done  t devel o p   s olar  a rray  t h a t  h a s  a  m i n i m u m  e f f e c t  t o w a r d s  t h i s   t y p e  o f   o c c u r a n c e s .   E x p e ri m e ntal  resu lts  p ro ved   th at  t h e   p aral lel  conf i g u r ed  s o l ar  p an el  h as  s ho wed  l e ss  in flue n c e   by   t h e   c lo ud  sh a d o w i n g   a s  c omp a re d to   t he  s in gle   on e .   K eyw ord s :   H ybri d  sys tem   Ma ximum   ou t p u t  ene rg y   Phot o v o lta ic   Sing le  a x i tra c k in sy s t em   So lar   en erg y   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:   S. H . Chong,   Ce nter  f or  R ob ot i c s a nd  A u t o ma t i o n F a culty  o El e c t rica l   En gin e e ri ng,   U n i v ersi ti   T e k ni ka l Ma la ysia   M ela k a,   Ha n g   Tu ah  Jaya   M e l a k a  7 6100 , M a l a y s i a .   Em ail:  hor ng @u t e m. edu. my       1.   I N TR OD U C TI O N   C o u n t r i es  a cr o ss  the   g l obe   a r e   c urre nt l y   s how i n i n t e rest  t ow a r ds   h a r ves t i n re new a bl e   e n ergy   re so u r c e s Th e   ri sin g   c on su mp tio of  e n e rgy   an f a i l i ng   a c c e ssi bi l ity   o nat u ra re sour ces  s uc as   f oss il  fue l s   a r i n cre a s i n g   t h co st   o f   el e c tri c it y .   R e n e w a b l e   e n e rgy   re sou r ce su ch   a so l a a n d   win d   e n e r g y   h a v e   e n o ugh  po te nt i a l   to   b e c o me   a imp o r t a n t   s o urc e   f or   p ow er  g e n era tio i n   t he   f ut ur d u to   e nc iro n me nt a l s o cia l   a n d   ec onom ica l   b e n e f i t [1] .   H o w eve r the  de ve lo p m en an ado p t i o o f   t h e se   e nergi e for  lar g scale   e n erg y   gene ra ti o n   s ec tor   has  bec o m e   a   m a j o r   c hal l e nge.   A   se t b ac tha t   is  c om m on  t o   w i nd  a nd  s o lar  resou r c e i s   the i r un pre d ic t a ble  n a t u re  a nd  de p en de nce   o n   w eathe r a nd  clim a t e   co ndi tio n s Ma ny   r esea rch e rs  h a v e   dev o t ed  t mi nim i z e   t h i n fl uenc e   of  w e a t h e a nd  c l i m at c ond iti o n s   t th e   ou tpu t   e nerg y   pro d u c t i on.  F ortu nate l y the   a b ovem e n t i one d   pro b l em   c a n   b e   par tia l l y   o v er com e   b t h e   in t e grat io n of t w o   d i f fe rent re s ourc e s to ge th e r   t o form   a   h y b ri d sys t em   [ 2] . Instea o f  o n l y us ing p h o t ov ol ta ic  (P V )   s olar  p a n e l   t ge nera t e   e lec t r i c i t y ,   w i nd  e n er gy  is  a ls u se t o   h a r v e st  e ne rgy  a t   t he  s am t i me   a nd  t h e   ene r g y   p rod u c e d   b y   t h e   w i n d   t u rb ine   is   s uppl ie to   t he   l o a a n d   t he   b a t t e r y   b a n [3] .   I 199 4,   B o r ow a n d   S a l a me de t e r m i n e d   t he  w i n spe e d   d is tri but io ns,  so lar   irra di a n ce   d ist r ib ut ions,   an calc u la t e t h e   w i n d   tur b ine   a n ph ot o vol tai c   a vera ge  o u t pu t .   I the i r e sea r ch,   th e st r e sse t h at   h y b ri s y s t em   a ll ow re d u c t io n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst ,  V ol.  10,  N o.  3 , S e p   2 0 1 9  :   165 5   – 1 661  1 656 in  b at tery  s iz due   t c o n t in uous  s u p p l fr o m   w i nd  sour ce  [4].   Cel i [5]  anal yze d   a au to  s ma l l   s c a le d   P V   and   w i nd   h y b rid   for  o p t i m iza t i o pur pose.   T he  o ptim iza t i o n   an t e chn o - ec o n o m i cal   a nal y si of   a ut ono mo us  P V   a nd  w i n d   hybr i d   e ne r g y   i n   c om paris o to  s ing l e   P V   a n d   w in s y s t e m s  w a s   d o n e .  T h e  r e s u l t s  s h o w e d  t h a t   the  h ybr id  o f   P V   s ol a r   a n d   w i nd  is  t ec hn o- ec on om i c a l ly  b e tte c om pare t o   s ing l e   w i nd  syste m   o si ng le   P sol a sy st em.  In   2 010 Dih r ab   e t   al u s e d   M ATLAB  t o   a n a ly ze  t h e   P s o l a and   w i nd  hyb ri sy st e m   t h a t   pow er 7 5 0   h o u ses  in   I raq  w h ich  co ns ume   3 0   k per/ da [6].   T h e   to tal   p l a n t   ge ne rates  6   MW,  w h ic M W   is  g ener ate d   f r o the  PV  s o l ar  a n d   1   M is  p r o d u ce by  t h wi nd   s yste m.   I 201 5,  B hat t ac harj ee   a nd   A c ha rya  o p t i m a l l y   h a r ness ed  t he   w ind  r e so urce   w it supp or t   of  s o l a r   e ne rgy  t h ro u gh  hy bri d   t e c h n o l og y.   In  t he   s tu dy,   h y b ri o p tim iz ati o m o de for  elec t r i c a l   r e n ew a b l e   s o f t w a r e  w a s  u s e d   a n d   t h e y  i n t r o d u c e d   ec onom ic  p a r am eter   a nd  c o m p o n e n s i z i ng  as  w ell  [7] .   T able   1   c o m p are s   t he   c har acter i s tics  a n a d va nta g e s   of  t he  P V   sola r   system   a n d   t he  h y b ri of  P V   solar  a nd  w i nd  s y s t e m s.   A l t h o u g h   numbe r s   o a d van t ges  of  t he   hy bri d   s ys tem   has  bee n   d o c ume n te d,  t he   s uitab i l ity  o im pl e m e n t a tion  of  h y b ri of  s ol a r   a n d   w in in   Ma lays ia  i repor t e less  eff ecti v d u t o   t he  w ind  i n sta b il i t y   c on d i tio n.   T de ve lo hy bri d   o s o l a and   w i n d   s ystem ,   t he  w i n spe e d   h a s   t be  c o n s i st e n a n d   s t ro n g   t hr o ugh o u t   the   ye ar.   Low   and  inc onsis te nt   w i n d   spee i n   M a l a y s i a,  e spe c i al l y   M a l acc a,  h a s   s t o p p e d   t he   a pp l i cab ili ty   o f   th e   w i nd   r e s o u r ce Se ct ion  2   wil l   prese n t   the f i n d i n gs t o show   t he  w in d re sour ce  cond i t i o n   i n   Mal ay si a .       Tab l e   1.  C om p a r i so n be tw ee n   the P V  solar  sys t e and  t h e   hy bri d   of P V   solar  an d w i n d   s ys tem   Photovolta ic   s ola r  sy s t e m   P hotovolta i c   s ol a r  a nd  wi nd  h y brid  s y st e m   Ha r v e s ting  only   one   s our c e   o r e n e wabl e   e n e r gy w h ic h i s   t he  s ol ar   e n e r gy   f r o m   sunli ght  H a rv e s ting  tw sour c e s   of  r e n ewa b le e ne rgy   whi c w o ul be   the   w i nd  e n e r gy  a nd   s o l a r  e n e r g y   C o sts  l e ss  th a t   h y b r i P V   s ol a r  a nd  wind  sy stem   C os ts m or e   th a n  PV   sola r s y st e m   Poore r   outp u e n e r gy   p e r fo r m a n ce  a nd  l e ss  t e c hno-ec on om i c a l   B e t t e r out put  e n e r g y   p e r f o r m a n c e   a nd  be tt e r   t e c hno- eco n o m i cal   De p e nds  only   on  t h e   str e ngth  of  one   r e n ewa b l e   s ource   S tre ngth  o f on e   rene wa bl e sourc e   will ove rc o m e th e   w e a k n e ss  o f  th e  o th er r e n e w ab le so u r c e   S i m p l e r   s y st e m   a s   co m p ar ed  t o   t h e   h y b r i d  PV   s o lar   an d   wi n d   s y s t em   C o m p l ex  s ys t e as  co m p a r e d   t o  t h e   P V   s o l a r   s y s t e m       The   op t i mum   of  o u t p u t   e n e r gy  c o l l e c t e d   f r o m   P V   s olar  s ys t e dep e n d s   m a i nly  on  t h e   P V   p ane l s   con f ig ura tio ns.   A   num ber  of  s olar  p a n e l t h at  a r e   c o n n e c t e d   e i t he i n   s e r ies  or  p ara l le l   c o n f igur a tio ns  a r e   referr ed  a solar  array  [ 8 ].  I t h serie s   a r r ay,   t h e   s o lar  pa n e l i n   t he  a rray  a r co n n ec te in   s erie s,   w h e re as  i n   para l l e l   a rr ay,  the   so lar  pa ne l s   i t h arr a a r con n ec te in   pa ral l e l We a t he c o n d i t i o n s   a ls in flue nc e   t h efficie n c y .   U n der  ce rtai c l o ud  c o ndi ti o n s,   t he   c ha ng es  c a n   b e   dram ati c   a nd  fa st.   P a ssi ng  c l ou re sul t i n   p o w e r   v a r i a ti on   i n   t h e   ph otov ol t a i c   g en e r a t o r   a nd   t h e   c on d i t i on   f urt h er  w or sens  w he t h ere   is  l a r g e   l o a d   dem a nd.   T he re  a r e   t e n   t y p e s   o c l o u d   p at tern  t hat   ca a ffe c t   t h PV  o u t pu wh en  t h e are   sh ad o w e d The  c l o uds  c a n   b c h ara c te rize hy  i t s h ape,   s ize ,   s p e e d d i r e c t i o n,  o p t ical  t r a ns missi o n   a n d   o pt ica l   p r o p e r t i e s  w h e r e  e a c h  c l o u d   p a t t e r n  p e r m i t s  a  c e r t a i n   p e r c e n t a g o f   i rr ad iance   to  p e n e t r a te  i t   [ 9 ].  T hi paper ,   there f ore,   d e a l s   w ith  t he   i nv est i ga tio o n   t he   i mpa c t   o so l a array   connec t i o ns  i the  change s   of  c l oud  c o ndi ti o n s ex pe ri me n t al ly     2.   L A BORATORY SCAL E S I NG LE AX I S   S O LAR TRA C KING SYSTEM   The   la b o r a t o ry -sc a le  s in gle  a x is  s o l a r   t rac k ing  s y ste m   t hat  i s   u s e d   t o   b e  o p t i m i z e d  h a s  a   s c a l e d  r a t i o   of  4 6 2 :1  a co m p are d   t the   a c tua l   s o l ar   t ra cki n g   p l an [ 1 0 ] F igure   sho w labor a t ory- sca l e   si n g le  a x i so lar   trac k i n g   s y s te m   that  u se i n   t he  e xpe rime n t The  di m e nsi on  of  t he  s olar   p ane l   i 4 5 0 (l 340  ( w mm  w i th   ma ximum   o u t p ut p ower   o f 2 0  W. The t r ack in g system   u se s a po ly- c ry st all i n (p -si )   t yp e   SOLAR L AND   s ol a r   pane ( m ode l :   S LP- 0 2 0 - 12).  T h e   trac k i ng  sys t em   i ac t u a t ed  b a   D ge ar ed  m ot or   ( mot o r   dri v er:  L 293D ) ,   and a n  e nc o d er  is use d  t o   dete r m ine the a n gle   of ro t at i on of th e   mot o r. This   t r a c ki ng  sys te m i s  i n t e g ra t e d   wit h   the   A r du ino  Me ga  2 5 60 c o n t r o l l er .   F o  t he so l ar  a rray co nfi gura t i o ns, a so l ar  pa n e l  w it h m odel :  S LP -01 0 -1 2 is   adde d.  Ta b le 2   p resens  t he  sp e c i fica ti o n of  t he  s olar  p ane l s S LP - 020-1 2  and  S L P - 010-1 2 .   To  m a x i m ize  the   lab o ra tor y -s cale  s o la tra c k i ng  sys t em so la a rray  i s   d e v el o p ed   b i n cr easin the  numbe of  s o l a r   p a n e l s.  T he   s ola r   a r r ay  i d e vel o ped   t o   i n c re as the   rate ou t p u t   p ow er  t w o   time s   h ighe as   com p are d   t th exis tin rate o u t p u t   p ow er   [ 1 0 ].  T w o   10  pa ne ls  a re  c hos e n   i n s tea d   o one  2 p a nel  t o   deve l o p   t h so la ar ray,   w her e   i w i l l   b ring   t he   s am m a xi m u p ow er  c urre nt   a the   2 0   W   one.   In  o r d er  t ma ke  s ure   t h e   exi s ti ng  ac t u a t or   a nd  gea r bo x   c o u l d   s u p p o rt  t he  m o d if i c at io m a de The  c a lcu l a t io o f   t orq u e   pro duce d  is ca l c ula t e d .        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       O u t p u t  ener gy   m a x i m i za t i o n  o f  a  si ng le  ax i s  ph o t ov o l t a ic so la track i ng sy stem …  ( S .   H .   C h o n g )   1 657 The  tor que de s ir ed t o r o t a te th e   s olar  p ane l  is   c a lcul ate d     F d     (1   wh ere   d e n o t e s  t h e  s u m m a t i o n   o f   t h e   c o u p l e  m o m e n t s  ( N m ) ,   r e pr e s ent s   t he  m ag n i tu de  f or ce   ( N ) an d   r e pr e s e n ts  t he  p e r pe nd ic ular   d i s t a nce  fr om   t he   l i n o f   a c tio o f   th e   f o rce   t o  t h e  axi s ro ta ti o n   (m) .       T c a lc ula t t h e   m a gnit u de  o f   for ce,   F :     F ma    (2   wh ere  is  t he   m ass  of  b o dy  ( kg) ,   and  i s   t h e   bod a c c e ler a tio ( m s -2 ).      A   g ear bo is  m oun te on  the   sha f of  t h e   D C   m o tor   t o   i ncr e ase  the   r a te tor que   i or der   t o   o v e rco m e. t h frictio n   c o effici ent  an d   th su rro un ding   c o e ffi c i e n t   s uc h   as  w ind  e ffe t.   I c onsis ts  o tw o   ge ar he a d w h i c is  1 a n d   25  r e spec t i ve ly  w i t h   t h e   D C   mot o r   t o r q u e ,  w i t h  a n   i n p u t  t o r q u e   o f  0 . 0 7   N m .   To  calc u l a t e   t h e   outp u tor q ue   o the  ge ar e d   m otor :       ou t p u t input G    (3   wh ere  de no t e t o   t he  g ea r   r a ti o,   ou t p ut   r epr e se n t t h ou tp ut   t or q u e   pr o d u ced   b y   the   ge ar   h ea d,   a n d   t h input  is  t he  i n p u t o r que   a p p l i e d   to  t he   g ear   h ea d.   T her e f o r e ,   the   ou tp ut   t o r qu e ,   output   =   1 4   25   x   0 .0 Nm.  If   t he  tor que   f r o t h e   a d d i t i ona pa ne l s   w i t the   e x ist i n g   pa ne i s   b e l o w   the   o u t p u t   t or que,   th D C   g ear ed   m otor   w o u l be  a b l to  s u ppor t   the  a ddi ti o n a l   w ei gh t   a nd  f u nc tio a s   us ua l.   S inc e   t he  r o t a t i o poi nt  o s o l a r   pane ls   a r e at t he   c e n tr e,   t he w ig h t s ar e   di vi de d ha lf ( 5. 04  kg /2 =   2 . 5 2 k g ) .  Fr o m the  c a lcu l a t i o n,  the  t or q u e   de sir e t o   r o t a t e  t h e  s o l a r  p a n e l   i s   24.7 0 .17 4 .20 Fd    N m .   T h u the  D C   h ear ed  m o t or  i ab le  t su pp ort   the  a d d i t i o n a l   w e i g h t   a nd  tor que  w he e x t r tw pa nel s   a r e   a dde d.   F ig u r sh ow the   sche me t i c   des i g n   o the  s o l a r a rra y,  w it its  d im en si ons.           F i g u r e   1 . La b o r atory- sc ale  s i n g le  a x i s so lar  trac kin g   s ys tem       Ta b l e   2.   S pecif i c a t i on of  t he  s o l a r   p a n el S L P - 020- 12  an d   S L P - 010-   Spe c i fi c a t i o n s   S L P - 020- 12   S L P -010- 1 2   Ma xi m u m   powe r   ( W)  2 0   10   Pow e tol e r a nce   ( % )    3  3 %   Ma xim u m   pow e r   vol ta g e   ( V )   1 8   18   Ma xi m u m   powe r  cur re nt  ( A )   1 . 1 2   0 . 56   Ope n  c ir c u i t   volt a ge   ( V)  22. 2   2 2 . 2   Short  c i r c uit c u r r ent   ( A )   1. 27   0 . 6   Ma xi m u m   sy st em  vo l ta ge   ( V )   1000   1000   Ce ll  e f f ic i e n c ( % 16. 8   1 6 . 8   Module   e ffic i e n cy  (%)  14. 1   1 4 . 1   Ce lls p e r  m odu le    36   3 6   Ce ll  si z e     7 6. 43   52  31 . 2   T e mp er at u r e   co e f f i ci en t   f o r   p o w e r   (%/  o C)   -0. 4 7   -0 . 4 7     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 Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 3 ,   S e p   2 019   :     1 6 5 5     1 661  1 658     F i gur e   2.   T he   s che m a tic  v iew   of  s o l ar   a r r ay      3.   RESU L T A ND ANALY S IS  I n   t h i se c t i o n,   i is  e x p l a i ne d   the  s t ud i e of   possi b ili ti es  o h y b r id   pho t ovo lt ai c   a n d   wind   s y s t e in   Ma la ysia .   T h e n ,   e xpe r i me n t ar d one   t i nve st iga t e   the   e ffe c t   of   c lo u d   s ha dow i n g   an sola r   pane c o n f ig u r at io t o   t he  o utp u t   e n e r gy  ge ner a te d .     3. 1.     S t ud ies  of   p o ssib i lit ie of   h yb rid  p h o t ov olt a ic  a n d   w in d   sy stem in Ma l ay s i F i gur e   il lustr a t e the   a n n u a l   f r e q u ey nc d i str i bu tio of   w in d   s pe ds  i M a l a y s ia .   A n nua fr e que n c y   di str i b u t i on  s h ow tha t   t he hi ghe st   w i n spe e i s   a r o un m / t o  4  m /s .   I n   M e l a k a ,  t h e   h i g h e s t  f r e q u e n t   w i n d   spee is  2   m /s   w hich  i 3 0   %   o the   over a l l   f r e q u enc y .   F i gur 4  s h o w s  t h e  a n n u a l   m e a n  w i n d   s p e e d  i n   M e l a k a .   A s  c a n   b e   s e e n  c l e a r l y  t h a t ,  t h e  m e a n   w i n d  s p e e d  i n   M e l ak is  v e r y   lo a nd  l i gh t ,   w h i ch   i n o t   s u i t a b l e   t o   h y b r i d  t h e  s o l a r  a n d  w i n d   s y s t e m ,   a s  w i n d   e n e r g y  n e e d e d   a star tin tor que   t t u r n   a   t ur bi nes’ s   bla d e   is  nor m a ll 2. 5 m / s.  Th e r e f o r e ,   it c a n   b e   c o nlu d e d   t h a t,   M e laka  i n o t a  su itab l e   pl ace  to  g e ner a te  pow e r   us in w i n d   e ne r gy.       3. 2.     Ou tp u t   e n e r gy  op t i miz a t i on   o f   t h lab o r a t o r y   s c a le   s ol ar  pa n e l a r ra Th e   l a bo ra ot ry  s c a l e   s in gl e   axi s   s o l a r   t ra ck i n g   sy st em’s  out p u t   e ner g is  m axim i z e d   b de ve l opi ng   a   s o l a r   a r r a y .  T h e  s o l a r  a r r a y   i s   a r r a n g e d   i n  t w o  w a y s :  s e r i e s   o r   p a r al le l.   I t h i s   s e c tio n,   t he   e x p erim en is  d o n to  se l ec the   be st c on f i g u r a t i o n of s o l ar  pa n e l   t ha t   has  l e sse r  aff ect  b y t h clo u d   s had o w i ng   a n d  pr o duc e be tt e r   ou t p u t   e ner gy.   T he   o utp u t   p ow er   o the  s o l a r   ar r a is  c omp a r e w i t h   t he   s olar   i r r ad ia nce   l e ve to  v a l i d a t the   ir r e gu lar   c h a n ges  i n   o u t put   pow e r .   The   ex per i me nt  w a s   d o n i n   c a m p u of   U n i ver s i t i   Te kn i k a l   M alay si a   Me la ka.   F i gur e s   5   a nd  sh ow   t he  a ve r a ged  o u t p u e n er g y   f or   f i v day s ,   in  t he  a r e a   of  U n i ver s it y cam pus .   F o u r   c o ndi t i on  o f   s ol ar  p an el   a re  i nv e s tig a t ed ,   wh i c h   are   no rma ( w itho u t   shad ow ed) ,   1 0   sha dow ed,   20  sha dow e d ,   a nd  3 0   W   s ha d o w e d.   T he  s ola r   a r r ays  a r e   exa m ine d   i n   s eri e an d   pa ral l e l   c on figura t io n s .   Th p a r t i a l - s h ad o w i n g   cl oud  i s   c r e a t e d   by  u s ing   th e   sh eer  c l o t h   ( Q P 12 5)   w hic h   i a   sem i - t r a nspa r e n t   m a ter i al.   A c co r d i ng  t o   t he  T a b l e an a nd  F i g u r e a nd  6,   t h o u t p ut  pow er   o f   th e   so lar   pa nel   a r r a is  d i rect ly   p erp e nd i c ul a r   t o   t h e   so l a i r ra di a n c e   l ev el As  t h e   s o lar  irr a d i ance   i nc rea s es,  the  ou t p u t   p owe r   o t h e   so lar   pa ne a r r a i n c r ea ses.   T h e   i rreg u l a rity   o solar  irr a d i an c e   i du e   to   c l oud in   t h e   s ky ai h u m i d it a nd  wi nd So l a i r ra d i an ce   d at i s   u s e d   to   v ali d a t e   th e   i r re g u l a ri t ou tpu t   pow e r   o t h sola r   pane l   a r r a y.   A ll  t h e   ou t p u t   p ow er   i th is  s ec ti on  i s   p r ove to  b e   the  ca use   of  i r r e g ula r   s olar   i r r a di a n ce  le ve l.    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       O u t p u t  ener gy   m a x i m i za t i o n  o f  a  si ng le  ax i s  ph o t ov o l t a ic so la track i ng sy stem …  ( S .   H .   C h o n g )   1 659   F ro t h e   p a rt ia l   sh a d o w ing   fi nd ing s t h pa ral l e l   c onf ig ura t io is  l e s a ffe c t ed   b the   sha dow in g   c o n d it i on.   T he out pu e n er g y   i r e duce d  dr a ma t i c a l ly  f or   s er ie s  c o n f i g u r a t i o n  a s   c o m p a r e d  t o   t h e   p a r a l l e l  o n e .   The   o u t p u t   e n e r gy  r e duc t i on   o t h ser i es  c on f i g u r e sol a r   pa ne ar r a i s   h i gher   bec a u se  w he o n of  t h e   pa ne is  s ha d o w e d the   cur r ent  for  t h e   wh o l arra is  f o r ce d   t o   b re duc ed  t fo llow  t h o u t p u t   o the   fir s t   sha dow e d   p an e l .   Whe n   one   o f   t h pa ne l   is  s ha d o w e d,   l e s p h o to c u r r e nt  i pr o d uc e d   b ut   t he   s o l ar   a r r ay  i f o r c e d   t ca r r y   t he  s am c u r r e nt   a t h pa ne ls  t ha t   a r n o sh a dow e d .   T h e   shad ow ed  p a n e l   t he be g i n s   t a c t   a s   a   l oa an d   ca uses  r e v er s e   b i a se c u r r ent  dr a i nin g   t h e   c ur r e n fr om   t he  p a n e l th at  a r e   n o t   s ha dow e d Th is  t hen  c o n t r i b u te t o   t h e   l ar ge   d r o w h e n   t he  f i r st  1 0   pa n e l   i shad ow ed.   A c cor d in t o   [ 8] ,   [ 12] ,   the   sa me   p he n o m e no occ u r s   w hen   the   so la r   c e ll i s   s ha do w e par tia l l y.   I c o n t r a st,   t h e   o u t p ut   e ner gy  on l y   sh o w sl ig htl y   d ec remen t   i p a ral l e l   c onne ct e d   s o l ar  p an e l   a rr a bec a u se  t he   r edu c tio d o es  n o t   c ause   the  o t he r   pane l s   o u t p u t   e ne r g ge ner a t i o n .           F i gur 3.   T he   a nn ua fr eque nc di st r i b u t i on  o f   w in d   spee ds  i M a l ays i [11 ]           F i gur e   4.   A nnu al  m e a w i nd  s p e e in  M e l a k a,   M ala y sia   [1 1]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst ,  V ol.  10,  N o.  3 , S e p   2 0 1 9  :   165 5   – 1 661  1 660 Tab l 3.  A veraged o f  o ut p u t   e n er g y  duri n g n o rm al  and  p a r tia l-sha dow in g c ond i t i on – se ries c o n fig u r e d so lar   array   Tim e   (H o u rs )   No r m a l   (W 10  W   sh a dow e d   (W )   20  sh a dowe d   (W)  3 0  W  sh a d o w ed   (W S o la r irra di a n ce   (W /m 2 1115   16. 68   9 . 3 0   8. 20   7 . 6 0   711. 80   1145   20. 52   12. 20   10. 76   11. 04   761. 40   1215   12. 76   7 . 2 2   6. 56   6 . 3 8   539. 00   1245   15. 22   7 . 9 8   7. 34   6 . 9 4   651. 40   1315   19. 28   9 . 8 4   9. 06   8 . 5 4   781. 20   1345   15. 56   9 . 2 6   8. 26   7 . 9 2   688. 60   1415   18. 38   10. 08   8 . 6 4   8. 28   694. 00       Tab l 4.  A veraged o f  o ut p u t   e n er g y  duri n g n o rm al  a n d   par tia l-sha dow in co nd iti on –  para l l e l   c on fig u re d   so l a arr ay   Tim e   (H o u rs )   No r m a l   (W 10  W   sh a dow e d   (W )   20  sh a dowe d   (W)  3 0  W  sh a d o w ed   (W S o la r irra di a n ce   (W /m 2 1100   19. 22   16. 98   14. 86   13. 18   734. 00   1130   23. 50   20. 86   18. 86   17. 00   856. 40   1200   15. 60   13. 62   11. 88   10. 30   566. 00   1230   18. 26   16. 26   14. 52   12. 78   649. 00   1300   17. 04   14. 90   12. 86   11. 64   722. 20   1330   16. 02   14. 06   12. 32   11. 00   673. 00   1400   25. 86   23. 04   20. 04   17. 76   884. 60           F i gur e 5.  Compa rat i ve  a ver a g e exper i m e nta l   o u t pu e n erg y   o f n o rm al  a nd sh od o w ed  c on di tio ns   for  series  c on fi gura t i o n solar   pane     F i gur e 6.  Compa rat i ve  a ver a g e exper i m e nta l   out pu e n erg y  of n o rm al  a nd sh od o w ed  c on di tio ns   for   par a l l el c on fig u r a tio so l a r pa nel       4.   CONCL U S ION  Re ne w a b l ene r gy  ha r v es tin has  h i gh p o t e n tia l   t o   b e c o me   a im p ortant  s ource  f o power  generatio.   In  t his  res e ar ch,  t h s t udies   on  po ssib i l iti es   o h y b rid  s o la a nd  w i n d   s y s t e w e r e   done   a nd  d u e   t o   t h e   l ow   and   i n c ons i s te nt   o w i n d   r eso u rce s Mela ka   i no t   s u ita b l to  h a v w i nd  e n erg y   p la nt.  T h en,   the   o p timi z a t io n   of  output  ener gy  i cloud-free  a nd  cloud-s h adowe d   c ondition  was  exam i n e d b y  us i n g  ser ie s an d para l l e l  sol a r   pane a rra nge me nt.  Ex per i m e tal  e v a l ua t i ons   w e r d o n e   i t h c a m p u of   U n i ve rs iti  Tek n i ka Ma lays i a   Me laka,   an c o mpa r at ive  a n a l ysis  w a s   s ho w e d.  T he  r esult s   p r o ve d   t hat   the  ef fec t   o clo u d   s ha d o w i ng  is   sever e   a a   s udde passa ge  o c l ou d   ba nk   c o u l d   s w e e p   t he   e n tire   p ho tov o lta ic  g e n e r ator  a nd   caus e   l a r ge   pow er   v a r ia tio n.   H ow ever the  para l l e l   a r r ange me nt   o s o la pan el   h as  r ed u c e d   t h e   e ffe ct  o f   c l o u d   sh a d o w i n on i t s ge ne rat i on o f   o utp u t e n ergy.       ACKNOW LEDG E MEN T The   a u th ors  w o u l li ke  t be   obl i g ed   t M o t i on   C o n t rol   Resea r ch   L a b o r atory,   C e n t e for  Ro bot ics   and  A u tom a t i o n,  F ac ul t y   o Elec t r i c a l   E n g i nee r i ng,  U nive rsi t T e k n i ka l   Ma lays ia  M e l a k f o pr ov id i ng  t h e   lab o ra tory  f aci li ties  a nd  e q u i pm ent  su p por t.   T he   p ro ject  i fun de b y   a   r esea rch  gra n t   p r ov ide d   by  U n i v ersi ti   Te kn ik al  M al a y si a M e l a k a  (PJP/ 2 017/ F K E/ HI1 1 / S015 33 ).      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       O u t p u t  e n er gy  m a xim i za t i o n  o f  a  si ng le  ax is ph o t ov o lta ic  so l a r track i n g   sy stem … ( S . H .  Cho n g 1 661 REFE RENCES   [1]   M.  E rogl u , et a l . ,   "A  m obil e   r enewab le  h ous us in P V /   wi nd/  f uel   cell   h y b r id   p o wer  sys t em,"   International  J o urna l o f   Hy dr og e n  En e r g y vo l .   3 6,  n o .   1 3 ,   p p.  7 9 85-7 9 9 2 ,   J u l 201 1.   [2]   F.  G ira u d,  et  al . ,   A n a lysis   of   T he  E ff ect of   a   P a s si ng  Clo ud on   a   G rid-Intera t i v e  P h o t o v o l t ai c   s y st e m  wi t h  B a t t e r y   S t o r age  us ing   Neu r a l   N etw o rks,”  IEEE T r an sact io n on   Energy Con vers i o n vo l.   1 4 ,   n o .   4 ,   pp.   1 57 2-1 577,   De c   19 99 [3]   Z.  M Sal a meh,   et a l . ,   M et hod o l og f o O p tim a l l y   S izi n the  Combina t i o of  a   B at ter Ba nk   a n d   P Arra in   a   Wi nd/PV. H yb rid   S y stem ”  I E E E  Tran sac t io n   o n  Ene r gy   Co nv e r stion vol.   1 1 ,   no.  2,   pp 3 67-3 7 5 ,   J une  199 6.   [4]   B.  S .   Borowy,  et  a l . ,   O pti m u m   P A rray  Size  f o Hyb r if   W i n d / P V   S y s tem , ”  IEEE  Tr ansac t ion s   on  Ener gy  Conversi on ,   vo l.  9 ,   n o . 3 , p p . 48 2 - 4 8 8 , Sep t 19 94 .     [5]   A. N . C elik,  et  a l . ,   “O ptim i z atio n   and  Techn o -E c ono m i c A n al y s is  o f   A u t onom ou P V -W i nd  Hy brid  E nergy   S y stem  i n  C o m p a r i s o n   t o  S i n g l e   P V  a n d   W i n d   S y s t e m s ,   En e r g y  Con v e r sion  an d Man ag e m e n t ,   vo l.   4 3,   n o .   1 8 ,   pp .   2 453 -24 6 8 , Dec  200 2.   [6]   S.  S D i h r ab,  et al . “Electri cit y   G en erati on  o f   P V / W i n d   S ystem s   i Iraq, ”  Renewa ble E n er gy ,   v o l .  3 5 ,  n o .  6 ,   pp .   1 303 -13 0 7 ,   J une  201 0.   [7]   S .   B h a ttach arjee ,   et  a l . ,   P V-Wi nd   H y b ri P o wer  O p t i on   f o r   a   L o w   W in T o p o l ogy, ”  International Nuc l ear   I n d o t m at i o n S y s t e m ,   v o l 4 9 no.  39 ,   p p.  942 -95 4 201 5.   [8]   R.  R am abad ran,  Eff ects   of   S h a di ng   o S e ri e s   a n d   P ar al lel  Conn e cted   S ol ar  P Mo du les,”  M o d er n Appli e d   Sci e nce ,   v ol 3 , n o.   1 0,  p p .   3 2 - 4 2 ,   O ct  2 009.  [9]   W.  J ewe l l ,   et a l . T he  E ff ect of   M oving  C l ouds   o El ectri U t ilities  w ith  D i s p ers e Ph ot ov oltaic  G enerat io n,”  IEEE Transac t i on  on  E n ergy Con version ,   v o l .   E C - 2 ,   n o . 4 , p p.  57 0 -57 6 , Dec   1 98 7 .   [10]   C.  R Al la So on et  a l . “l aborat ory - S c al S i ngl Axis  S olar  T rack in S y stem :   Desi gn   a nd  I mple mentation,   Int e rna t i o n a l  Jo u r n a l of Po wer   E l ectr onics an D r i ve System ( I JPED S ) vol  7 no.   1 p p 254 -26 4 March   20 16 [11]   K.  S opian,  et al. “The  W i n d   Energ y   P oten ti al  o f   M a lay s ia,   Renewable Energy ,   v o l.   6 ,   no.   8 pp .   1 0 0 5 -1 016,  Nov   19 95 .   [12]   B.  A Y o un t,  et al . ,   “Q uan t if y i n g   I ns ol a tio in   M u lti p l S h ad ing  S cen arios , ”  i n   20 11 IEE E   G r een   T echn o l ogi e s   Con f eren ce , pp . 1 -6 ,   2 0 1 1 .       B I OGRAPHIES  O F AUTHO RS      S.  H Ch o n g   r e ceived   h e B.  E n g   a n d   M S c in   Electri cal  E ngin eerin f r o m   th e   Un iv e r s i t i   Te kn olog M a la y s ia   ( UTM),  Ma la ysia   i n   20 01   a nd   2 0 0 3   r e s pe c t iv e l y.  I n   ye a r   2 01 0, sh receiv e her   D o cto r   o f   E n g i neeri n g   in  M echano-M i cro  En g i nee ri ng  f r om   T okyo   I ns titut e   of   T echnol o gy  ( T o kyo  Tech),  J ap an.   She  is current ly  a n Associat e P r of es s o in  t he  D ep artm en of   C ontrol,   I n s trum en tati on   a nd   A ut o m ati o n ,   F acu lty   o f   El ectri c al  E ngin e eri n g ,   U ni versiti  Tek n i k al   M a l ay si M e lak a   ( U T eM ).  H er  r es ea rch  in terest inclu d e   m ot io c o ntrol ,   s ma r t   m a nu f acturi n g   IR4. 0,   m ech atron i system s   design  an m o del l i n g ,   preci sio n   e ngineeri n g ,   a nd   rehab i l i t a tio n   s y s t e m.   S h e   i f oun d i ng   m em b e and   s e cretar of   Malaysian  Society  o f   Automat i c   Control  E ngineers  (M ACE )  – I FA NMO. She is   the   m e m ber i n  IFAC Tech ni c a l   Com m itt e e   C on trol  Desig n   (IF AC TC 2 . 1),   and   M echatro ni cs (IF A C   TC 4 .2 ),  t o o .         N. C h andren   w as  w it t h M o t i o n   C ontro Res earc h   G ro up F acult o f   E l ectri cal  Engi neering ,  Unive rsi ti Te kn ik al M al a y si a M e laka.                   C. -R All a S o on  was  w ith   t h e   M otio Cont rol   Researh   Gro u p ,   F aculty  o El ectrica Engi neering ,  Unive rsi ti Te kn ik al M al a y si a M e laka.             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.