In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we r  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 3 2 9 ~1 3 3 8   ISSN: 2088- 8694,  DOI :   10.11591 /ijpeds. v10. i 3.pp1329-1338          1329     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   High performance PV system base d on artificial ne u ral network  MPPT with PI controller fo r direct current water pump  applications      Hu ssain   A . Attia  Depart m e n t   o f Electri cal, El e c t r o n ics   & Co mm u n icat io n s  En g i n eer in g,  A m e rican   U n i versit y   of   R a s   A l  Kh aim a h,     United Arab  E mi rates       Art i cl e In fo     ABSTRACT  A r tic le hist o r y :   R e c e i v e d  Dec   2 1 ,  2 018  Re vise d F e b 22,  201 9   Ac ce p t ed  M ar 2 3 ,  2 019      Th is   p aper  p res e n t s   a  n e w   desi gn  o f   a   s tand alo n e  ph ot ovo lt aic  s yst e m  which   is   s u ppl y i ng   t he  r eq uired   po wer  to   a   d irect  c u r rent  w ater  p u m p  th at  h av e  diff icu l ty   t o   su p p ly  by  t h e  u t i l ity  el ectri city.  T h e  sy st em   i s  c o ntrol l ed  by  an   artif ic i a l   neu r al  n etwo rks   (A NN)   a lgorithm  with  f unct i o n  sof t e n ing  by  P I   con t ro ller  t h a t  to   g uaran t e e   t he   m axi m um   p ower  p oi nt  t rack in g  ( MP PT )   wo rki ng  co ndi tion s.  A   p ara l lel   co nn ected  P V  arr a y  i s   d es ign e d  t o  su pp ly   t he   requ ired po w er  t o the wa ter pu mp .  The prop os ed  d esi g n   con s i d ers   P erm a nent  M a g n e t  D C   m o t o r   ( P M D C )   o f   4 8   V o l t s ,  a n d  5 0 0   W a t t s  a s   a   w a t e r   p u m p ’s   mo to r ,   t h e   d ir e c t   c ur re nt  ( DC)  p u mp   i s  a d o p te d  to  a vo id  t h e   c om plexit y  of   th e  alt e rnat in g  c u rrent   A C  pum pin g   s ystem   w h i c h  incl ud es  i nv ert er,  pow er  filter,  a nd  i nsul a t ed  s t e p  up  t ra nsfor m er,  so  t he  p re sent ed  d es i gn  avo i ds   t h e   m e ntio ned  AC  s yst e m   com p onents .   A   f eed  f o r ward   A N N   a l gorithm   is   ado p t e d  i n   t h i s  st ud y  t o   p ro d u ce  th e  r e f e ren ce  v o l t age  f o r  t h e  M PPT   fu nc t i o n in g  of  t h e   P V  sy s t e m ,  Pr op ortion a l  Inte g r a l   ( PI)  c o n t ro ller   i s   i nserted  to   s o f ten   t h e  M P P T  con t roller  p erf o rm an ce.  S ystem   des i gn,  M ATLA B  sim u l a tio n   w i th   r esu l ts   a n d   t he  r esul ts ’  anal ysis   a ll   a re  p rese nte d   i n  th is  pap e r.  T h e   s tu d y   c on clu s io n   co nfirms   t h e   e ffe ct iv enes s  o f   t he  p ropo sal  as a  s u c ces sf ul sys tem f o r practical  a p p licat ions. K eyw ord s :   ANN    DC-DC converter    MATLAB/S i mulink  MPP T   P I  contro l l er  P o w e r r e quire m e nt   PV   a rray  S t anda lone  P V   system     Co pyri gh t © 2 019 In stit u t e  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:   Hussain Atti a ,    Elec tric a l ,  El e c tro n ics &  Com m unica ti on  En g i ne eri n g D e pt. ,   A m erica n  U niver s i t y o f  Ras  A l  K h aima h ,  R a s Al K h a imah, 10021,   UA E.   Em ail:  l s nt l@c c u. edu. t w       1.   I N TR OD U C TI O N    D u e  to  t h e   d i f fic u lt y  o f   r e a c h in g   th e   g r i d   e le c t ri c i ty   t o   th e  r e m ot e  f a r m s,  t he   r e n ewa b l e   e ne r g y  so urc e s   a re   r e p re se n t i ng  an   i d e al   a lte rn ati v e  to  s up ply   t h e   re q u i re d   el ectr i c a l   p o wer  t o   t he  r emo t e  f a rm s  lo a d s  suc h   a s   wa t e r  pu mp.  Sol a r  e n er gy   i s  pl a y i ng  m a j o r  rol e   a s  an  i m po rta n t   re n e wa b l e   en e r gy   s ou r c e   du e   t o   i t s   c l e a nne ss,  ze r o   c o s t   a n d   eve r yw h e re  a va i l a b i l i t y . P ho tov o l ta i c   ( P V)  s y s te m  f unct i on   i s  pr o d u c i n g t h e  r e q u ir ed   el e c tr ici t y b y  co n v e rt ing t h e   so lar e n er gy t o  dir ect  cu r re nt e l ect ri ca l   p o we r .   T h e  PV   p a n e l pr od uce d  el ect r i ci ty  is   a f f ec te d   b y   t h e   w e a th e r   c o ndi ti ons,   s u ch  a s   irr a d i at ion  a n d   t e mp era t ur e  l e v e ls.   Th e s e   l e v e ls  a re   f l u ct u a t e   t h e  i n st ant a neo u s  out p u t   p ow er  o f  th e  PV   p a n e l .  Th e   h a rve s t e d  p ower  f rom   t h e   PV   p an e l   i s  a f f e ct e d   po si ti ve ly   b y   the   i r ra di anc e   w h i le   a f f e c t e d  ne ga t i ve ly  b y   t h e   a mb i e n t   t e m p e r a t u r e   [ 1- 4].  The  PV   p a n e l   co n t ent s   a   m a t rix   o f  bas i c  s olar un i t whi c h i s   a  so l a r  cell ,  t h es e ce l l s   are   c o nn ec ti ng  i n   s e ri e s  a n d / o r  i n p a ra ll el   ba se d   on   t he   r e quire d  spe c if ic ati o n s   f r o m  t h e   p a ne l.   I n   o t he r  w ord s ,  to   i nc re a s e  t h e   l e ve l  of   p a n e l ’s   out p u t   v o l t a ge ,  t h e  num b e r  of  s eri a ll y  c onn e c te d  ce l l s  w i ll   b e   in c r eas e d  w h e r e a s   t o   i n c r e a s e  t h e  l e v e l  o f   p a n e l ’ s   out p u t   c u r r ent ,   t he  n u m ber   of   p a r a l le l   c o nnec t e d  c e l l s   w ill   b e   in creas ed.   Due   to   t h e   n on -line a r it y   of   t h e   s ol a r   p o w e r   r e s pon se   d u r i ng  the   f luc t ua tio n  in   t he   w e a t h e r    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  Pow  El ec &   D ri  S yst ,  Vol .  10,  N o.   3 , Se p   2 019 :   1329    –  133 8  1 330 co n d iti on s [5-6], i n gr id co n n e c t e d  a nd st an dal o n e  PV   syst em s ,   m a n y  al g ori t hm s an d  t e c h ni q u e s   a r e  pro po se d  i n  l i t e r a t u r e   t o  w o r k   a t  t h e  m a x i m u m   p o w e r  p o i n t  M P P  l o c a t i o n   [ 6 - 21] .  In   [ 6- 10] ,   di f f e r e n t  M P P T   m e t h o d s   are   rev i ewed  i n   [6 ],  w he re a s   d i f fe re n t   m eth o d s   o f  C onstan t   V o l t age  (CV),  P e r t u r b   &  Ob ser v e  ( P & O ) ,   Inc r e m e n ta l   C ondu ct anc e   ( I C ),   a n d   sho r t   c i rc u i t   cu rre n t  a r e   pr o po se d   to   h a r vest   h ig h   p o we r  by   g ua ra nte e i n g   th e M P P   wo rk c ondi ti o n s o f   a  P V   pa n e l / mat r ix .  D u e  t o   t h e   s l o w   t r ack i ng,  t he  l o w   r ob us t n ess,  a n d   t h e   o s c il l a t e d  re sp on se   o f  the   a b ove   a lg o r i t h m s,   Fuzz y   L o gi c   Contr o l l e r s  (FL C )  w a s  pr opo se d  in   [ 1 1 -17]  t o  h a ve   b e t t e r  M P P T   f u n c t ioni n g   t hr o ugh   t h e   h ig her  ro b u s t n e ss a n d fa st  t r acki n g  res p ons e.  A  fast   an d acc u r at e   re sp ons e   of  f uzz y  lo g i c   con t roll e r   F LC is  pres en t e d  b a s e d  on  s e nso r l e ss   m et ho dol o g y   in   [ 1 1 ].  I n   [ 12] ,  F L C   s u p por ts  t h e   H i ll -C li mb i n g  al g o ri th m  t o   h a v e   be tt e r   p e rfo rm an ce  of  M P P T .  Th e   m e m b e rsh i p   ef fe c t s  of  i npu t   and  o u t p u t   v a r ia ble s   o n   t h e  e f fe cti v en ess   o f   t h e   F LC   pe rfor m a n c e   a re   s ho wn  i n  [ 1 3- 14] .  Wh er ea s  the   st u d i e s   o f   [ 13 -15 ]   w e r e  p r e s e n t e d   f o r  m o r e   s t a b l e  s y s t e m   re spon se  a nd  f a s te r tra c k i ng  f unc t i on  th r ou g h  t he  FLC co n t r olle rs.  Ma ch ine   le ar n i ng  alg o r i t h ms  a re   p r opo se d  i n   [ 18 -21]   t h r o ugh  t h e   A r t if ic i a l   Neu r a l   N et wor k   ( ANN)   t o   g u a r a nt e e   b e t t e r  M P P T   f u n c t i on i ng.   E f f e c t i v e   P V   syst e m   b a s e d   o n   AN N  g u a r ante es  t h e   v e r y  fast   r es p ons e  duri n g   the   va ri a tio n of  t he  cl i m a t e   st at u s .    In  o t h er   s t u d i es,   a   sta nda lo ne   P V   sys t e m s   i s   r e p re se nti n g  f o r  r e m ote   fa r m s  ap pl i c ati o n s   a s   an  ef f e c t i v e   al te rn at iv e   to  r ep lac e  th e  grid   con n e c t e d   sy st e m .  At  th e  s a m e t i m e , t h es e sy st e m s a r e   ad opt i n g   t h e   di re c t   c urre nt   e lec t ri ca l  l o a d s  to  r ed u c e   the   P V   s y s te m  c o m p le x i t y   t h r o u g h  c a n c e l i n g   t h e  n e e d s  o f   a l t e r n a t i n g   cu rr e n t   it e m s  su c h   a s   D C   t o  AC   i n v e r t er ,  l o w   or  h i g h  or d e r  fi l t e r  ( L ,   L C ,  L C L ,   o r  L L C L   f i l t e r ) ,   a n d   i n su l a ti o n / s t e p u p   t r ans f orm e r ,  a s   t h e s e  it e m s a r e   n eces sa ry  in  t he  gr i d  t i ed  s yst e m [ 2 2 - 23] .    This   p a p e r   f oc use s   on  t h e   c h al len g e  of   s u p p lyi ng  ele c tric i t y  t o  t h e  w a t e r  p u m p s  i n   t h e   r e m o t e  f a r m s   u s i n g  th e   P V   s ys t e m,  h ow  g u a ran t e e i n g  the   MP P T   w o r ki ng   c on di ti o n s   b a s e d   o n  a r t i f i ci al  n e u r a l  ne tw ork   (AN N ) al g o ri t h m, wi t h  soft e ni ng  t he  s y s t e m  pe rf or ma nc e   th rou g h   PI  c on troll e r .   The   pape r  re ma inin g  i s   a rra n g e d   a s  f o l l o w s:  T he   d eta i l s   o f   p o we r  re q u ir em en ts   t o  t h e  w a t e r   p u m p   a r e  sho w n  in  S e c tion  II . T h e   p r opo sed  PV   s yste m   d e sc ri p t i o n   b a s e d  o n   A N N ,   a n d  t h e  d e s i g n e d   P V   a r r a y   w i t h   i t s   I - V   a n d   P - V   c u r v e s  a l l  a r e   s h o w n  i n   S e c t i o n   I I I .  I n   S e c t i o n   I V ,   s i m u l a tio n   r e su lts   w i t h   a n a l ys is   a re   s h o w n  a nd e xpl a i ne d , whe rea s  t he   s u m ma ry  o f the   c onc lu de d  p o int s  i s s ho wn   i n   S e c t i o n   V .       2.   POWER  RE QUIREMEN T S  FOR WA T ER PUM P’ S   DC  M O T OR    W a te r  pu m p   o f  d i r ect  c urre n t   m ot or  o f f er s  sim p le  s yst e m  wi t h   l o w   c o s t   c o m pare d  to   t he   a lte rn ati n g  m o t o r  b a s e d  pu mp  s yst e m.  I n  a d d iti o n ,  the   sys t em  o f  a   p e rm an e n t   m ag n e t  D C   ( P M D C )  m o t o r  i s   m or e  rel i a bl e,  a nd   l ow   i t e ms   n um ber  requ i r ed   c o m p a red  t o   t h e   A C  p u m p   s yst e m .   I n  A C   p um p  b a se d  P V   s y s t e m ,    a n   i nve rte r ,   a   hi g h   or d e r   f i l t e r   a n d   a n   in su la t i on   s t e p  up   t r a n sf o r m e r  al l  ar e   n e ed e d   t h a t   i s   l e a d i n g   t o   com p l i c a t e   t he   s ys t e m  a s   w ell  a s   i n c rease  th e  o v e rall  sy s t e m   c o st  [ 2 4 -2 5 ] .   The  rate d  pow er   o f  50 0  Wa tt  i s   ado p t ed  f or  t h e   s e l ecte d   P M D C  m o t o r   i n   t his  pa p e r,   i n  a ddi ti o n   t o   t he  m axim um  w orki ng  h ours  d u rin g   t he   day  t i min g   r eac hes  t o   5   h our s  a n d  dur ing  the   n i gh t  t i mi n g   a l s o  r eac hes  to  5   h o u rs.  In  o t h er  w ords,  t h e  to ta l   numbe r  of  d ai ly  w or k  ho urs  re ache s   t o  10   h ours.   T he   d eta i l s   o f  th e  re q u i r ed   W at t  hou r  power  per  day  for  the  pro pose d   w ate r   pumpi n g   s yst e m   ar e  show n  i n   T a b l e   1 .  Ba sed  o n   t h e  fa ct   o f  t h a t   t h e   s o l a r   e n e rg y   c onversi on  w ill  be   c o n s i d e red  d u ri n g   t h e   5   h o u rs  o n l y   o f   d ay   t i m i n g,  a n d   b as e d   o n   t h e   s e l e c t e d   b a t t e ry   b a nk  of   4 8   V   of  10 0  A H ,   a nd  the  se lec t ed  p ow er   o f  the  D C   m otor   o f  5 0 0   W ,   so  t he   P V   a r ra y  is  d e s i g ne d  to  b e   ab le  t o    p r od u c e  ≈1 000  W  t h at   t o   u s e  a   h a l f   o f   i t   i n  ru nn i n g   t h e  w a t e r  p um p  dur i n g   da y  ho urs,  w here as  t he  s e c on d    50 0  W  of  t he  1 0 00  W  w ill   b e  use d   t o  c h ar ge   o r  st ora g e  i n   t he  b a t t ery  b a nk   t o  be  u se d   la ter   i n   r u n n i ng   t he  pump  at n i g h t   h o u rs.  The  det a il s  of  t he  pow er  deli v er y an d   requ i r emen t s   a re sh o w n   i n  Tab l e  1 .       Ta b l e   1.  D eta i l s  of dai l y  pow e r  pr o duc e d   f ro m   P V  a rray  a nd  dai l y  requ ire d  pow e r    for   pm dc pum p m o tor a n d ba tter  ba nk  char g i n g   C o m pone nt    Ra t e d  Powe r  ( W )  Da ily  H our s   Da ily   Wa tt∙Hour  3  of  S ola r   P a n e l s   of   S PR -E 20- 327 -C O M   3 × 327W =   981 W  5  4905   48  V   PM DC  Mo to r  5 00  W       5  M o r n i ng +   5  E v e n ing  H our s     250 0  fr om  PV  2500  f r om  Ba t t e r y   B a tte ry Ba nk  4× 12  V o lts  o f  1 00  A . H      =   48  V  of  100  A. H ,     I  N o rma l   C h a r g in g  =    10%  o f  1 00A  =   1 0   A   5  M o rning   H our s  f o r  B a tte ry  C h a r ging   =   48  V ×   10 A ×   5 H   =   2400  T o ta l   Re quire d Po w e r (W ٠ H)  a t   5   hours  ( d a y   t i m i ng) = 4900  W ∙ H,   T ota l  w o r kin g   hou rs  a t  n i ght   t i m ing  by   b a t t e ry =   5   H our s  T o ta l  d a ily  w orkin g   hours  of  w a t e r   pum p =  5  H ours  ( m orni ng )  +   5  H our s  (e ve ning)   =   10  Hours    R e quire d Ra t e d D C  C ur re nt   ( da y   ti ming) =   DC   p u m p cur r e n t +   Ba t t e r y   Cha r ging  C u rre nt =   ( 5 0 0   W / 48V)  +   10 A   ≈  20  A       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       H i g h   per f orm a nce  PV system  bas ed o n   ar t i f i cia l   ne ur al ne t w ork  MPPT  …  (H ussa i n   A tti a )   1 331 3.   PROPOS E D  SYSTE M     A   sta nda l one   P V   system   i s  pro pose d   i n  t h is  s t u d y   t o  de li ver  the   e l ect ri ca l   p o w er  t o  wat e r  pu mp   o f  direc t   c ur ren t   m otor  t y p e.   F igur e  1  show s  t h e  bloc k  d i a g r a m   of  t h e   p r o p o s e d  s y s t e m ,  t h e  s y s t e m   i s  s t a r t e d  b y   a   p a ral l e l  c onne ct ed   s ol a r  PV  a r ra y   wh i c h   incl ud es  3   p a n e l s o f   S P R-E 2 0- 3 27 m o dule . F or effi c ien t  har v e st in g   of  e le ctr i ca l   po w e r  from   s olar  e nergy  to  b e  use d   a s  D C   l in k  p o w er,   an  a rtif i c ia l  ne ura l   n e t w o r k   ( A N N )   w i th   pro port i ona l  i n tegra l   ( P I)  cont rol l er  a re  d es ig ned   to  c o n tr ol  t h e   i nc l u de d  b u ck- boos t  D C - D C  co n v e r ter  t h at   t o   guara nt e e   w o r k i n g  in   m ax imum   pow er  p oint   ( MP P )   c o n d i t i ons.   The   co nve r t er  i s   resp ons i b l e   t o   de li ver   t h e   requ ire d   e l e c t rica l  power   t o   t h e  ne xt   b l o ck   o f  a  d i re ct  c urre nt   l oad.  T he   D C  l o ad   i s  re pre s en ted   by   b atte r y   cha r ger,   b a tte ry  b a n k  o f   4 8  V   and  1 0 0   A ∙H   ( four   s er i a ll y  co n n ec t e d   b a t t e r i e s  o f   1 2  V  a n d   1 0 0  A ,   a n d   D C   dri v e  w i th  D C  m o t o r .   T he  r o l e  of  b a tte ry  b a nk  is  g ua ran t ee i n g  t he   p u m p   w o rk i n g   du ring   t h e   n i ght   hou rs.  To  con t ro l  t h e  s p e e d   o f  t h e  w a t e r  pum p’s  D C   m otor  o f   4 8   V olts,   a n d  5 0 0   W a t t s  P M D C   m o t o r ,  a   d i r e c t   c u r r e n t   spee d dri v e i s  i ncl u d e d in t he  pro pose d  b l o c k   d iagr am , t h e   spe e d  dr ive   is  r esp onsi b le on c ontr o l l i n g  t h e pum p   sp e e d   by   c ont ro ll er  i s  in c l ud ed   i n   t h e  p r op o s e d   s yst e m  blo c k   di a g r a m .  T h e  s t u d y  i n   t h i s  p a p e r  f o c u s e s  o n   t h e   cha lle ng e   of   g ua ran t ee in g  M P P   w o r k   c on di ti o n s  b y   i n t e g r a ti ng  t h e  ANN  algo ri th m  wit h   t he  P I   con t r o l l e r .   In a dd iti on,  t he  r equired  p o w e r  calc u l a t i o n  fo r  r em ot e   w a ter pu mp  a p p lic at i o ns  i s  prese n te d.          F i gur e 1.  Bl o c k  dia gr am  of  the   prop ose d  s ta nd-a l o n e  P V   s yste m  f or  w ater  pum p   app lica t i o n       3.1.    PV  ar r ay d e si gn   The  prese n t e d   des i gn   o f  t h e   P V   a r r ay  i nc lu des   t h re e  pa ra l l e l   c o n n ec te d  pa ne ls   o f  m odu le   t y p e    S P R- E20-32 7,  t h i s  m o d u le   c on sis t   o f  96  se ria lly  c on nec t ed   s o l a r   c ells  o f  effi c i ency  2 0.4%,  and  Mo noc rys t a lli n e   t ype.  The  spe c ifica t i o ns of t h e  se lec t ed  s o l a r   m odu le a re  s how n in Ta b l e   2 .         Ta b l e   2.  PV   mod u l e   spr-e 20- 32 7 spec i f ica t i ons  w i t h  arr a y arra ng em ent   Pa r a m e t e r  Va lue  Ra t e d V o lt a g e  (Vm pp)  54. 7  V   Ra t e d C u rre nt  (Im pp)  5 . 98  A   O p en - C i r cu i t   V o l t ag e   ( V o c )   6 4 . 9   V   Short - C i rc uit   C u r r e n t   ( I sc )  6. 46  A   A vg.  Pa n e l   E f f ic i e nc y  20. 4%   Ma x.   P ow e r   ( P m p p )   327  W  P o w e r   T o l e r a n c e   + 5 /–0%  N o . o f C e lls   9 6  N u m b er   o f   p a r a l l el   l i n es   ( N P )  3  Nu m b er  o f   s e r i es  p an els   ( N S ) / lin e   1  A r ra y  powe r   ( P m p p )  =   3 ×   327 W  981  W      The  q u a n t i t y  o f   t he  p rod u c e d   pow er   h as  n o n l i ne ar  p r opor tio na li t y   w i t h  t h e  i r r a d i a t i o n  l e v e l  a n d   t h e   a m b i e n t   t e mp erat u r e .   I rra d i a ti on   l ev e l   o f   in ci d e n t   l i ght   h as   p o sit i ve  p r o p o rtio na li t y   w he rea s   t he  a mbien t   tem p era t ur e  h a s  ne ga ti ve   p r o p o rt i ona l ity.   F i gure   2  sh ow s  t h e  e q u i va l e nt  e lec t r i c   c i rc uit   o f   t he   s o l a r   c ell,    i n   w h i ch  t h e   o u t pu t  cu rrent   o f   so l a r  cel l  I PV   r epre sents  t h e  t o ta l  ge ner a te d  curr ent  I SC  m i n u s  the   d i ode   c urrent  I D   a nd   m i nus  t he  s hun t  resis t or   R P   c urre nt .   The  ou tpu t   c urre nt   i s  pass ing  t h r o u g h  the   ser i a l   r e s i st or   R S .    A t   s er ies   c onn e c ti o n  of t h e   s o lar ce lls, t h e   resu lta n t  vo l t a g e   w ill   i nc rea s e   to   a  le v e l  prop o rt io na l to  the  num ber   o f   s e r i e s  co nne ct ed  c e l l s   N S ,  at   t h e   s ame  c o nn e c t i o n ,   t h e   t o t a l   s erie s  res i st a n ce  R S-EQ   i s   al so   p r o po rt i onal   w ith  Ns .  O n   t he  o t h er  s id e,  i n   para ll e l   c o n n e c t i on   o f  so l a r   cells,  t h e   r e s u lta n t   l eve l   o f  ou t p u t   c ur rent   w i l l   pos it ive l y  pro p o rt iona l   t o   t he  num ber  o f   p a r alle l  c o n n ec ted   ce l ls  N P ,   and  t h e  t o ta l  p a ral l e l   r e s i s tanc e  R P- EQ  i s   in versel y  pr o por tio na l  w ith  N P .  (1)  t o   ( 9)  a re  s how in g  th e   abo v e   e x p l a n a t i on  w i t h   r es pec t   t o  t h e   e q u i va le nt   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  Pow  El ec &   D ri  S yst ,  Vol .  10,  N o.   3 , Se p   2 019 :   1329    –  133 8  1 332 circ u i t   o f   t he   s olar  c e ll of  F i gur e  2   [3- 2 1].  The o u tp ut   P V   arr ay  vol ta ge   e qua ls to   the   v o l t a ge   o f   one   p a n e l  d ue  to  t he   p a r al lel  con n ec tio n  wh er eas  t he  t o t al  c urr e nt  o f  the   PV  a r ray  e qual s   t o  the  s u mm ati o n  o f   t he  3   p ane l s’  curr ents  a s  s h o w n  in  F i gure  3   and  (6) ,   a nd  (7).   A s  show n  i n   F ig ur e  3,   t he   t o t al  o u t pu t   c u rre nt  a t  m a x i mum  pow er   p o i nt  ( MP P )   c on di t i o n   e q u als  to  18  A   appr oxim a te ly,  w h ere as  t he   l eve l   o f  the  d e li ver e d  pow er  t o  t h e   direc t   c urr e nt l oad  rea c hes  to  1  kW ap pro x i m a tely.              ( 1 )             ( 2 )        1  ( 3 )         (4 )            ( 5 )      _      ( 6 )      _        .         ( 7 )     _      ( 8 )     _      ( 9 )           F i gure   2.  E qu iva l e n t circ u i t   o f  solar  ce l l          Fi g u re   3 .  T h e  s o l a r   P V  a r r a y   c o n n e ct ion      The  I- V  curves  o f   the  solar  arra y   a t  4  d i f f e r e n t  l e v e l s   o f  i r r a di a n ce   ( 4 00  W/m 2 ,  600   W /m 2 ,  8 00  W/m 2 ,   an d  1 0 00  W/m 2 )   w i t h  f i x e d  a m b i e n t  t e m p e r a t u r e  o f   2 5   ° C ,   a n d   a t  4  d i f f e r e n t  l e v els  of  a mbie nt   tem p era t ur e  (1 5  ° C ,   2 5   ° C,  3 5   ° C   a n d   4 5  °C)   w i t h   f i x e d   i rrad i a n c e   l eve l   o f  100 0  W / m 2   a ll  ar e  sh o w n  in   F i gure   4.   T he  n o n l i n ea ri t y   b e h a v ior   of  t he   I -V   c urves  are   c l e a r l y   m on it o r ed  a t  d i ffere nt  t es tin g  co n d iti o n s.  Th e   P-V  cu rv e s   a t   same  t esting   c ond iti o n s   a re  s ho wn   i n   F i gu re  5 .   F r om   p o w e r   c urves,   it  i s   not ice a b le   t h a t  the   impor ta nce  o f  w or kin g   i n  MP P   condi t i o n s  fo r ha rvesti n g  th e   m a x i mu m a l l o wa bl e   l e v e l s  o f p r odu c e d   powe r .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   J  P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N :  2088- 86 94       H i g h  pe r f orm a nc e PV  system   base d  o n  ar ti fi c i a l  ne ur al   ne t w ork  MPPT  … ( H ussain  A t t i a )   1 333 (a)  (b )   F i gur e   4.   P V  ar r a y  of  m odu le   (SP R- E20- 32 7 )   c har a cter i s t i c s ;  ( a )   I -V   c ur ves  at  f ixe d   a mbi e n t     tem p er a t ur e   of   25  ° C ;  ( b )   I - V c u r v es  a t  f i xe d  ir r a di a n ce  of  100 0  W/m 2       (a)  (b )    F i gur e   5.   P V   a r r ay  o f  modu le   (SP R - E20- 32 7 )   c har a cter i s t i c s ;  ( a )   P - V  c u r v e s   at  f i x ed  a mb i e n t    t e mpe r at ur e   of  25  ° C ;  ( b )   P - V   c u r v es  a t  f i xe d   ir r a di a n ce  of  100 0  W/m 2       The   de si g n   i n  t h is  s tud y   c ons i d e r s  13. 7  V   to  1 4. 7  V   v o l t a g e  r a n ge  [ 25]   a s  a n   a l l o w a b l e  vo l t age  for   c h ar g i n g   t he  1 2  V   ba tter y .   I n   o t h er   w or ds,   by  a d op tin g  1 3 . 7   V   a s  the   r e qu ir e d   v o l t a ge   f or   n or m a l  ch a r gi ng,   th is   i s   le ad i ng  t o   t he   n e e d   o f   5 5  V o l t s  f o r   cha r gi ng   f un c t i o n   t o  th e  b a tt e r y   ba n k   o f   48   V   w it h  no rma l   c h a r g ing  c u r r e nt   o f  10%   o f  t h e   ba tter y   A H .      3. 2.   Buc k - b o o st DC-DC  c on verter  de sign   The   f unc t i on  o f   t he  c o nver t e r   i s  co ntr o l l i n g   t he   o u t pu t  vo l t a ge   V o   o f  the  c o n v er t e r   [ 13- 1 5 ] ,   [ 21- 2 4 ]   b y   bu ck ing   th e  i npu t   vol t a g e   V in   w he n  the   dut y  c y c l e  D   w i d th  o f   the   de r i vi ng  pu lse  w i d t h  m o d u l at i on  P W M   pu lses  i n  a  r a n g e  l e ss  t h a n   0 .5,  where a s  bo os t i n g   V in   w h e n  t h e  d u t y  cyc l e   D  w i d t h  i n   a   r a n g e  m o r e   t h a n  0 . 5     a s   s how n  i n   ( 1 0 ) .   H er e,   i t   is  d eser ve  t o  me nti on  t h a t   P WM  i s  a  common  t e chn i que  i n  li ter a tur e .   [ 2 - 2 4] .                   ( 10)     Wh en   t h e   c onv ert e r  w o rki n g  i n   c on t i nu ou s  c o ndu ct ion   mo d e   ( C C M ),   t he   m i n im um  v a l ue   o f  t h e   c o n v erter ’ s in d u ct or c an  b e de term ine d  for a  c ertai n  loa d  R  a t a  ce rtain swi t ch i ng fr eq ue n c y  f S  u sing  ( 1 1 ) .     L mi n   =       ( 11)       T he  c i r cu i t   o f   t h e  c o n v er ter   inc l ude s  ca pac i t o r   o f   t he   m in im um  v a l u e  l i m i t e d   b y  ( 1 2 ) ,   w h e r e   V O  i s   the  co n v er t e r   out p u t  v o lta ge,   a nd  Δ V O  is t h e   r i p p l e of   V O .      =               ( 12)     3 . 3 .   Artificial n eura l n e tw o r k   (ANN)  d esi g n    Ar t i fici a l   N eu r a l  Net w o r k   (ANN)  r ep resen t s  a  o n e   o f   th e  co mmo n   ma ch in e   l e arning   t e c hni qu e s   w h ic h  is  a bl e   to   s o l ve  p r o b l em s  of   d i ffe r e nt   t y p e s   a n d   l evel s  o f   co mplex ity .  ANN  is   c h a racterize d   b y  f a st  a c ti on  in  l ea r n i n g  a n d  r e sp o n se  p r o cess  w i t h   a b ili ty   o f  pr o duc i n g   accu ra t e   r e s ult s   r e g ardl e s s  t h e  s y st e m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  Pow  El ec &   D ri  S yst ,  Vol .  10,  N o.   3 , Se p   2 019 :   1329    –  133 8  1 334 f u n c t i on   [ 18 -21 ] .   To   h a v e  accu r at e  ANN  p e r f o r man c e,  b ig   d at a  si z e   o f   t h e   i npu t  a n d  o u t put   s y s te m’s   varia b l e s  are   re quire d  t o   b e  use d   f or  t ra ini ng  or  l e a rn i ng  proc ess  t h at  t o   have  goo d  tra i ne d  re la t i o n   b e t w e e n   the i n pu t an d  t h e   ou t p u t  var i a bl e s  to / fr om  AN N   re spe c ti ve l y .   Cur r ent l y  ne ura l   n e t w o r k s  are   use d   a s  a n   e fficie n t   t ec h n i que  f o r  m a xi mum   pow er   p o i n t   t rac k in g   MP P T   objec t i v e  b y   d e t erm i nin g   t he   r e f er ence   v ol t a ges  a t   a ny  w e a t h er  c on d iti on  of  d i f fe rent  i rra dia n ce   a nd   amb i ent   t e mp er at u r e.   T h e   r ef eren ce  vol t a g e   o f  th e  ANN  i s   u sed   t o   be   t r a c k e d   b y  t h e  s y st e m   c on ve rter  t hat   to   guara nt e e   t he  MP P T.  No rmal l y   t h e   s t r u c t u re  o f  the  n e u r al   n et wo rk   ANN  in clu d e s  many   lay e r s   s tar tin g  b y   i npu t  laye r,     a n d  e ndin g   b y   o u t p ut   l ay e r ,  wh e r ea s  i n   b et wee n   t h e s e   2   l ayers,  there   i s /are   o ne / m ore  t h a n   o ne  h idde n  la ye r/s.  The inp u t  da t a   a r e re ceive d by   i np u t  la y e r , Her e   i t   is deserv e   to   m e n ti on   t ha t   i t  i s p r e f era b le  the  ran ge  of in put   data   b e t w een   m inimum   ( 0)   a nd   m axim um   ( 1),   these  da t a   w il l   be  p r oc es sed  in   t he  i nte r m e dia t e   s t e p s   b y   t he  hi dde n   la ye r/s,   t he n   t h e  re s u l t   o f  A N N   pr oce ssi ng   w i l l   be   d e l i v er ed  a t  th e  o u tp u t   l ay er   o f  th e  ANN  t o   b e  u s ed  a s   r e f ere n ce   v al u e   i n   t h e  c ont rol l e r.  F i g u r e  6   sh o w s  th e   stru ct ur e  of  t he   f u n d am enta l   u n i t   i n  ne ur al   n etw o r k   w h ic h is t he  ne u ro n.    The   (1 3)   s ho w s   a   l i n ea r   c o mb in ati on  for   a l l   of  t he   i npu t  v a ri ab les  ( X n1 , X n2 , X n3 , X n4 …, X nN )  in  t he   n e u r on  to  p rodu c e   Z,   whi c h   will   b e   p r oc e s se d  la te r  by   t he   a c tiva t i o n   fu nc t i on   b e f o r e   d e liv e r in g  as  f in al  r e s u lt  y n  of   n e ur on ’s p roc e ssin g [ 2 6 ] .          ∑       ( 13)      Th ere   are   3  t ype s  o f   a ctiv a tio n   fu n c t i on s  that   can  s e l ec t  on e  o f   t h e m   t o  do  t h e   de sire d  proce s s  o n   t he   in pu t  Z   t o  t h e   f unction .   T he  ( 14)-(16)  s how   th e   sigmoidal,  t he  h yper b o l i c   a n d  t h e   li n ear  t r a ns fe r  fu nct i o n s  re spec ti vely  [ 2 1 ].       ( 14)          ( 15)                ( 16)    The r e  a r e   2  t ypes  o f   A N N ,   f e e d  forw a r d   ANN ,  a n d  fe e dbac k   ANN .  F eed -f or w a rd   t ype   a l l o w s  tra v e l lin g  the   si g n al   f ro m  i n   t o   out ,  i. e .   f o r war d   d i r e c tio n   o n ly  w it hout   f ee dba ck ,   wh e r ea s   t h e   sec o nd   t ype   ta ke s  f e edb a c k   i nf or ma ti on   f or  a d j u s ti ng   t h e   w e i gh t s   t o   r e duc e   t h e   e rror  le v e l  [2 1,  26] .  The  ad o p t e d  AN N   ty pe  to   d o  t he  M P P T   fu ncti o n  i n t h i s   s t u dy   i s f e ed f o r wa rd   A N N .    Ba c k   p ro pa ga tio n  proce ss  is  s elec te d  for  l e arni ng  proce ss  a nd  u pda tin g  th e   w e ig h t s  in   t he   n e u ra l   netw ork  a l g o ri thm.   T he   m ea n   sq uar e   e rr or  ( MS E)  r e p resen t s  a n   i m p o r t a nt  p a r amet er  t o   ev al u a t e   t h e   a c c u r ac y  of  t he  d e s i gne d  A N N .   M S E   i n d i ca t e s  t h e  d i ffe r enc e   b etw e en  t he  e st i m a t ed   v alu e   o f  t h e   ANN  an d   t h e  t a rg et  val u e  as show n   i n   ( 17)  [ 2 6 ].  L ow  MS E  m ea n s   a c c ura t e   A N N   per f orm ance  a nd vice  ver sa .          ∑       ∑       ( 17)    W h e r e   Q   i s   t h e   e l e ment s  nu mbe r   o f   t h e   i n put   v e c t or ,  e( k)   i s  th e   e rror ,   t (k)  is  t he   t ar get  ,  w h ereas  a (k)  i s    th e  ANN  es t i mat e d o u t put   v ec tor .           F i gur e 6.  N e u ron s t ruc t ure     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       H i g h   per f orm a nce  PV system  bas ed o n   ar t i f i cia l   ne ur al ne t w ork  MPPT  …  (H ussa i n   A tti a )   1 335 F i gu re   7 ,  sh o w s  t h e   d e t a i l ed   d i a gra m   o f  t h e   pr op os e d   M PP   t rac k e r  b a se d  on   A NN  a l gor i t h m   a nd     P I   c on t r o l l e r .   A s  show n  i n   F igure  7,   t he  m a i n  fu nc ti on   o f  t h e   A N N   i s  p r o d u c i n g  t h e  e s t i m a t e d  r e f e r e n c e   vo lta ge  w h i c h   r epr e sents  the  P V   a rra y  volta ge  a t   MP P ,   t hi s  vo l t a g e  wi l l   b e  in  d iffere n t   l eve l s  base d  o n   t he   w e a t he r co n d it io ns of  irradia n c e  and am bie n t t e m p e r at ure .  The w ea the r  c on dit i o n s  w il l   be mon i t ore d  by t h es e   t w o   in put   v ari a b l es  o f  ANN  wh i c h   recei v es  t h e   i n put   v ar i a b l es  b y   th e  2  ne u r on   i npu t   l a yer.  T h e   n e x t   l a y e r  i s   repr esente d  by   t he  h i d de n  la ye r  of  2 0  ne uro n s,  a l l   o f  t h ese   neu r o ns  r ece ive   the   ou t p u t s  of  t he   i np u t   l a y er  a n d   do ing   t h e   i n tel lige n t  proc ess  t o   e s t im ate   the   re fer e nce   v o lt age ,  a nd  t h is   v ol ta ge  w il l  be  d el i v ere d   t hr ou gh   t h e   ou tsi d e  of  t he  o u t pu t  la yer.   T o  w o r k   a t  MP P ,   t he   P V   system   m ust   t r ack   t he   r efere n ce   v o ltage ,  so  t he   actua l   ou tpu t   v o l ta ge  o f  P V   a rray  is  m e a sured  to  d e t erm i ne  t he  d i f fer e n c e  wi th   r e s p ect   t o   t h e   refe ren c e  t h at   t o   trac k   the   re fer e nce   vo lta g e   b ased   o n   the   l e ve l  o f   e rror  si g n a l   b y   c o n tro l l i ng  the   d u ty   c yc l e   o f  the   pu l s e   w i d t h   modu la te d  pu l s e s .  The  pu lse s   a re   d rivi n g   t he  b uck  bo os t  D C -D C  c on ve rte r   t o  co ntr o l   the  D C   l oa d  v o l t a g e   tha t   t o  g u ar an t ee  the  m a xim u m   load  p ower.   The  pro p o rt io n a l  inte gr al  P I  contr o l l er   i s  i n se rted  a f t e r   t he  ANN  to  s o f te n  the  t r a c ki ng  fu nc ti on  t o   t he  n e x t  refere nce  l e v e ls  a n d  a v oid i ng  t h e  s u d d e n   c han g e  i n   t he   e r r o r   vo lta ge  Err V.   A N N   n eed s  t o   t ra in  o r  le a r n  by   u si n g   b i g   s i z e   d a ta  a s  pos sibl e ,   i n   t h is  s tu dy ,  t h e   i npu t  v a r i a b le s  are   irra di an ce   l e v e l s  ( G )  a n d  amb i en t  t e m p era t u r e   ( T ),   w he re as   t he   out p u t   va ri ab l e   i s  t h e   re fe renc e   vo lt a g e   a t   M P P   con d i t i on  f o r  t h e   P V   a rray ,   an d  t h e   ra ng e   of  t rai n ed  d a t a   o f  th e   i r radi an c e   i s  fro m   25 W/m 2  mi ni m u m  to   1000   W / m 2  m ax i m um ,  w h e r ea s   t h e  r a n g e   o f   t r a i n ed   d a t a   o f  t h e   a m b i e n t   t em p e r atur e i s  from   5 °C   minimum   to  45  °C  m a x i m u m .  He re  i t  is  d e s e r ve  t o   m e nt ion  t h at ,  t h e   a rra y s   o f   i npu t   va ri ab l e s  a n d  the  o u t p u t   v a r i a bl e  a r e  nor ma li z e d b e f o re  t he  t ra ini n g   p r oc e s s   t h a t  t o   h a ve  h i ghe r a c c u racy  o f  A N N   perfor m anc e .             F i gure   7.  The  p ro pose d   s ta n d a l o ne  P V   system  for  M PP T func t i on  b a s ed  on  A N N   a lgor ithm       4.   PROPOS E D  SYSTE M     The  pro p o se d  P V   s yst e m  is  s im ul a t e d ,  teste d   a n d   e ffe c t ive n ess  e va l u ate d   v ia  S im u l i n k  o f   M A T LA B  softw a re .  The  sy s t em   p erfor m a n ce  base d  o n   t he   d e s i g ned   n e ural  n et wo rk   i s  ev al u a t e d   wi th   a n d   w it ho ut   I P  con t ro l,  i n  a d d i ti on,   t he   s ys te m  is  e va lua t e d  w itho u t   a n y   c o n t r ol l i n g   a lg ori t hm   t ha t  to  s h o w   the pos it ive effec t   o f   t h e   ANN  ro l e   o n   t h e  PV   s y s t e m  ef fect iven ess.   T abl e   3   s h o w s  t he  d e s i g ne d  par a m e t e rs  f or  t he  c o n v er t e r  com p o n e n t s   a nd  P I   c on trol l e r.  Th e   d e t a i l s   o f  t h e  simu l a t e d  n e u r a l   n et wo rk  a re  s h o w n   i n   di a g r a m  of  F igur e   8.  As  s h o wn   i n   Fig u re   8   ( a) ,  the   de sig n e d   A N N   i nc lu de s  2   i n put  v a r i a bl es,  h i dde n   l a ye r   of   2 0   n e uron s,     an d   o u t p u t   l aye r   o f  1  ou t put  v ar ia ble . The  A N N   p erfor m a n ce   i n  t e r m s   o f  Me a n   S q u a r e d  Err o r  M S E  i s   s how n  i n   F i g ure  8  (b ).  I t  is  c le arl y   not i ceab l e   t h e   a cce p t a b le  v alu e   of  M SE  a t   e p o c h   10   a s  s how n  i n   F i g u r e   8   ( b )  tha t   i s   e q u a l   to   7 .4 747e -5.  F i gu re   9   s h o w s  t h e   si mu l a tio n   r e s u l t s   o f   l oad   po we r  le ve l s   f or  f o u r   e qu al ly   i n t er va ls  i n   a   2  se c   per i od .   The   D C   l oa d ’ s  pow e r   i s  me a s u r e d   w it h  a n d   wi t hou t   u s i n g  t h e  prop os ed  M P P   t r a c k e r   o f  AN N   a nd P I  c ont ro ll er t o   sh o w  the  p e r f o rmanc e  e f f e c t i v en e s s   of  t he   prop os e d  s olu tio n.  T h e  r e s u l ts a t   fi x e d  a m b i en t  te m p e r at ur e  of   25  °C  a n d   ir ra dia n c e s   o f   ( 6 0 0   W / m 2 ,  750   W / m 2 ,  90 0  W/ m 2 ,  and  4 5 0  W / m 2 )  i ndic a t e  t h e  h i gh   ef fect i v en es s of  t h e   p ro p o s a l   in  th i s  st udy .          Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  Pow  El ec &   D ri  S yst ,  Vol .  10,  N o.   3 , Se p   2 019 :   1329    –  133 8  1 336 T a b l e  3 .   P ro p o s e d   sy s t em  p a r am e t e r s   C o m pone nt/Pa r am e t e r   V alue   DC   L i nk Ca p a c i t o r   2. 2 m F   C onve r t e r   C a p a c i t or  C  2 . 2   m F   C onve rt e r   I nduc tor   L  2   m H   Sw it c h ing  Fre que n c y   fs   30  kHz   Loa d  Re s istor  R   3 .1  Ω  Du ty  C y c l e   D  ( w it hout  C ontrol)  0 . 5   PI Par a met e r s   P ,  I   0 . 011, 0. 00 5           (a)     (b)    Fig u re  8 .  T h e   de s i g n e d  a r t i f i c i a l   ne ural  ne t w o rk   A N N ,  (a ) F e e d - f o r w a r d  ne ura l  n e t wo rk   s tr uc tu re,     (b) MSE   perform a n ce            Fi g u re   9 .  Si m u la ti on   r e s u l t s   o f   l o ad  po w er  wi t h   and   w ith ou t   t h e  pro pos ed  A N N   &   P I   c ontr o l l er     f o r M P P T   f un ct ion        5.   CONCL U S ION  A   new   desig n  and   s i m ula t ion   re sul t s   o f   a   c e r tai n   M P P   t r acke r   b a sed  on   t he   n eu ral   n e t w ork   a l go rit h m  w ith  t he   P I  c o nt r o l l er   i s   pro pos ed  i n  th is  s t u d y .  The   pro posa l   focuse d  on  t h e  c h a l l e n g e  of  d e l i v er ing  t h e   requ ire d   e lec t ri c a l  p o w e r  t o   t h e   w a t e r   pump’ s  D C   m ot or  i n  r e m o t e   far m s.  A   f ul l  des i g n   o f  a   1  kW  p ow er   P V  syste m   i s  c o nsider e d   t o  de li v e r   hal f   o f  t h i s   pow e r   f or   p ump’ s  m ot or  r un n i n g   d ur i n g  da y   h ours,  w here as  t he   seco nd  ha lf  o f  t h e  gene ra ted   p o w e r  is  d es i gne d  to  u se  f o r   b at t e ry  c har g in g.   A   t hr ee  p a r a ll e l   c on ne c t ed  P V   pane ls   a re   a dop te d  to   p r o d u c e   t he   r e q ui r e d  D C   e lec t r i c i t y .   T o   h ave  maximum   power  point  w o r k i n g  c o n d i t i o n s ,  a  n e w  d e s i g n   o f  a r t i f i c i a l   n e u r a l  n e t w o r k  A N N  i s   p r op ose d   t o  pr od uce   the   acc ura t e   r e fe renc e   vo lta ge   t o   be   t ra cke d   b y   the   de s i gne d   b u c k - b oost  D C -D C  c o nv e r te r   b e fore  d e l i v er in g  to   t he   D C  loa d .    The  pro p o se d  direc t   c ur rent  s olu t io n  a v oid e d   t h e  nee d s  o f   a lter nat i n g   d evic e s   s uc h  a s   i n v erte r,  h ig h   or d e r  fi l t e r   a nd  s t e p   u p   tra n sform e r,   t his  is  l ead i n g  to  r e d uce  sys t e m  co mp l e xi ty   a nd   c ost .   I n   a d dit i on ,  i ndi ca t e s   the  succe ssfu l   s yst e m  for  prac t i c a l app l ica t i o ns.  0 0. 2 0. 4 0.6 0.8 1 1. 2 1.4 1.6 1. 8 2 0 20 0 40 0 60 0 80 0 10 00 T i m e   ( se c) D i re c t   C u rre n t   L o a d   Po we r  ( W )     Loa d P o w e r   w i t h out  C ont r ol , Load   Po w e r   usin g A NN  w i t h  P I  Cont r o l Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       H i g h   per f orm a nce  PV system  bas ed o n   ar t i f i cia l   ne ur al ne t w ork  MPPT  …  (H ussa i n   A tti a )   1 337 ACKNOW LEDG E MEN T S   The  au t hors  appr ec iate   t he   f ina n c i a l   s u p p o rt  p r ovi de d  b y   s ch oo l   o f  e ngi n eeri n g ,   A me ri ca n  Un iv ersit y  of   R a s   Al  Kh a i m ah   –  UAE,   ww w.au rak . ac. ae/ e n / schoo l - o f-engineering/ .       REFE RENCES    [1]   YI  A l - M a s h h a dany ,   H A   A tti a ,   "No v el  D es ig n  a n d  Im plem entat i on  of   P o r tabl e   Ch arger  t h ro ugh   L ow -P ower  P V  En ergy  S y s t em,"  Adv a nc e d  Ma te ria l s Re se a r c h ,  vol .  9 25,   p p .   4 95-4 9 9 ,   A pr  2 01 4.  [2]   H.  A .   Attia,  T .   K .   S.  F reddy,  H .  S.  C he,  W.  P .  Hew,  A .  E l   K hat e b ,   " Co nf in ed  B and  Vari abl e   S w itchin g   F requen c y   P u l s e  Width   M odul ati o n   (CB-VS F   PW M )   f o r   S ingl e-P h ase  Inv e rter  w i t h  LC L  F i lter,"  IEEE  T r ansact i o n   on  Po wer  El ectro n i cs ,   vol.  3 2 (1 1),   p p .   8 5 9 3 –86 05 ,   N ov   2017.   [3]   Hu ss a i n  A .   A tti a ,  Beza  N.  G et u,  Y ou sif   I.  A l - M a shh a dan y ,  " D esi g n   and   S i m u la t i o n   o f   Dual   A x i s  So lar  Tracker  f or  Opt i m u m  So la r  En e r gy   A bsorp t io n , "   T h e Int e rn at ion a l  Con f er en ce  on  Elect rical a n d  Elect roni cs En g i neer in g ,   Clea n E n erg y  and  Green  Com puti ng ( EEE CEG C 201 3)   EEE CEGC2 0 1 3 ,  Du ba i,  UAE ,  Dec 2 0 1 3 .   [4]   Y.  I .  A l -Mas hhadany,  Hussai n   A .  A t ti a,  " Hi gh  Perf ormance  f o r  Re al  P ort a bl e  Charg e r  t h ro ugh   L ow -P ower  P V  Sy ste m ,"   In t e rn at ion a l Jou r n a l of Su st ai na b l e  and G r een  Ener gy ,   v o l.  4(3 -1),  p p. 1 4 - 18 , 20 1 5 .   [5]   A t t i a   H . A . ,   G e t u  B . N . ,  " D e s i g n  &  S i m u l a t i o n   o f  a  S o l a r  T r a c k i n g   S ystem   f o r  Op tim u m   Energ y   A bs orptio n, "  Int e rna t i o n a l  Jo u r n a l of T h er ma l   &   Environ m en ta l  E ngi neerin g ,  vol .  8 ( 1),  pp.   1 7 - 24 ,   2 0 1 4 .   [6]   Hussa i n   A.   A t tia,  Y.  I .  A l -Ma s h h a d a ny ,  Beza  N .  Getu,  "Design   a n d   S i m u la t i o n   o f  a  H i g h   P erfo rmance  S t and a lo ne  P h o t ov o l ta i c   S ys tem, "  ICR E G A ’14  –  Ren e wab l e E n erg y : G e nera ti on  an d Ap plicat io ns, S p ri ng er  Pro ceedi ngs  in  En ergy 20 14 ,   J ul  2 01 4.  [7]   Ab delazi z  Y . ,  A b dall ah  M .,  Ra f i k  S . ,  Hou a ri  S .,  " O p t i m i zatio n  o f  parti a l l y  s h aded   P V  array  usi ng  a  m o dified  P &O   M P PT  a l gorithm, "  L e on ard o  Ele ct ro ni c Jou r nal of Pr acti ces a nd  T echn o l ogi es , v ol.   1 5 ( 28 ),   p p . 1 79 -19 6 , 2 01 6.   [8]   Lek s hm y   Raj a n,  R .  Prad eep,  " P erf o rm ance  A n al ys is  o f   M a x i m u m   P o w er  P oin t   T rack in g  based   P h ot ovo lt aic  M o d u le  w ith   C uk   C o nvert er  f or  E l e ct rical   A p p l i cation s , "   Inter n a t i onal  Jou r n a l  of  Inn o va tive Res e ar ch i n   El ectr i cal, Electron i cs ,  Instr u m e nt ati on an d  Co n t ro l E ngin eerin g ,   v o l .   1(1),   pp.   20-25 ,   2 01 3.  [9]   Ab delw ahed   T ouati ,   Elh a ssan e   A b d elm o unim ,   M o h am ed  A bo ulf a tah,   A hmed   M ou tabi r,   R ado u an e  M a jd oul ,   " I mpro ve d   Stra te g y   o f  a n   M P P T  Ba se d  o n   t he   T o r qu e   Es tima t or  f o r   V ariable  S p eed   T u r bi ne s, "   International  Revi ew   on  Mode lling  and S i mulati on s  ( I REMOS ) ,  vol  8 (6 ),  p p.  620-63 1,   2 0 15.   [10]   To shihi k o   No guchi ,   S h i g en ori   To gash i,  Ryo  Nak amo t o ,  "S h o r t-c u rr en t p u l s e-b a s e d  max i m u m-p o w e r-poi nt  track in g  m e th od  f o r  mu ltip le  pho to vo lt aic - and - con v erter   mo du le  s ystem, "  IEEE  Tr ans actio n s  on  In du str i al  Electro ni c s ,   vol .  4 9 (1 ), pp . 2 17 -2 2 , 20 0 2 .   [11]   Ma ro ua ne   E l  Azz a o u i ,   Ha ssa n e   Ma hm ou di ,  Ka ri ma   B o u d a ra ia ,  "S e n so rless   F u zzy   M P P T   Tech niqu e  of   S ol ar  P V   and   D F IG  B ased  W i n d   Hy brid  S ystem,"  Int e rn ation a l  Re v i e w  on   Mo de lli ng   a n d  Si mu la tio ns (I R E MOS ) ,    vo l.  10(3 ) ,  p p .  1 5 2-15 9,   201 7.    [12]   B.  N .  Alajm i ,  K.   H .  Ah med ,   S .  J.   F i n ney ,   a n d   B.   W .  W i ll iams,  "F u z z y -Log ic -Con trol   A pp ro ach   o f a  M o d i fi ed  H ill- Climb i ng   M e t ho d   fo r  Ma x i mu m  Powe r  Point  in  M icrogrid  S t a ndalone   P h o t ovo lt a i c  S y stem ,"  IEE E  Tran sa c t io n  o n   Po wer E l ectr o n i cs , v o l . 2 6(4 ) , pp .  1 02 2- 10 30 ,   Ap r 2 0 1 1 .   [13]   Hu ss a i n  A.   A ttia,   " Com p arativ e  desi gn   o f   f u zzy  l og ic  c on troller  f o r  p h o t o v o l t a i c  p a n e l  m a x i m u m  p o w e r  p o i n t   tracking,"  Interna t i o n a l  Co nf erence o n  El ectrical  an d Co m puti n g  T ech nol ogies  and  Ap p licatio ns  ( I CE CT A) ,   Ras Al  Kh a i m ah , Un ited Arab  E mi r a t e s,   N ov  20 1 7 .   [14]   Hu ss a i n   A t tia,  " F u zzy  L og ic  C o n t r o l ler  Effectiv enes s  E v a l uat i on   t hrou gh  Com p arati v e  M e m b ers h i p s   for   P h o t ov o l ta i c   M axi m u m   P ower  P oin t   T rack ing   Fu ncti on , "   Int e rnat io na l  Jo ur nal  o f   Po wer   E l ectro nics  a n d  Drive   S y ste m s (I J P ED S) ,  vol.   9 (3 ),   pp.  1 14 7-1 156 ,   S ep  20 1 8 .   [15]   A.   H .   El   K hat e b,   N .   Ab d  Rahim a ,   J.   S elv a raja,   "Fu zzy   l o g ic  c on t ro l  ap pro a ch  o f   a  m a ximu m   p o wer  po int  em pl oy i n g   SE P I C  con v ert e r  f o r  st andal o n e   p hotov ol ta i c   s y s t e m , "  Th e  3 r d  In te rn atio na l Co n f e r e n c e   on  S u staina ble   Future f o r   Hum a n Sec u ri ty ,   S U STAI N 20 12 ,  3 - 5 ,  Kyo to   U n i ve r s ity,   JA PAN,  N o v  2 01 2 .   [16]   Im am  A bad i ,  A l i  M u s y a f a,  A d i   S oep r ij ant o ,  "Desi g n   an d  Im p l em ent atio n  o f   A ctiv e  Two  Ax es   S olar  T rack in g  S y s t e m   U s i ng   P arti cle  S w arm   O p timizatio n  Ba s e d  F u zzy   L o g i c   C o n t roll er,"   In te rna t io na l Re v i e w  on   Mo de lli ng   an d S i m u l a ti ons  ( I R E M O S ) ,   v o l . 8 (6 ),  p p.  64 0 - 65 2, 20 1 5 .   [17]   Brin dha  B al a  Kri s hn an,   V .   G anap a t hy ,  S.  A pn a   Pri y a,  C .  Nav e e n   K u m ar,  "Design   and   Im plem e n tation   of   F PGA  Based  Fuzzy  C ont r oller  f o r   VIE N NA  R ect ifier,"  Int e rna t i o na l R evi ew on Mode lling and Simulat i ons  ( I R E MOS) ,  v o l.   7 (3 ), p p.  38 7 - 3 9 3 , 20 1 4 .     [18]   M a th ur  D . ,   "M a x i m u m   P ower  P oi nt  T racki n g   w i t h   A rtifici a l  Neural   N et work ,"  Inter n a t i onal Jo urn a l   of Emerg i n g   Sci e nce a n d  En g i n eeri n g   ( I JES E ) ,   v o l .  2 ( 3 ) ,  J a n  201 4.   [19]   N.  K alaiaras i,  S .  P a ram a si vam,  S anch ari  Ku nd u,  " Con t ro l  of   Z -S o urce  Inv e rter   B ased  P V   S y st em  w it h  M P P T   Us ing   ANFIS,"  Int e rn ation a l  Revi ew  on  M o d elli n g   an d  Simula ti o n s ( I REM O S ) ,  v o l.  7(5 ),   p p.  7 97 -80 6 , 2 01 4.   [20]   R.   H aq ue,   " T rans missio n   l o s s  al locat ion  using  artifi c ial   neural   n etworks , "   Master  T hesis,  U nivers ity  o f  S a sk atchew an Sas kat oon , S a s k ato o n , Canad a, 2 0 0 6  [21]   Fathi  A.  O .   Aa shoor,  " M a xim u m   p o w e r  po int  track in g  techn i q u es   f o r   p hot ovol ta i c   w a t er  p um p i ng   s ystem , "     Ph .D. d issertatio n ,   D ep t .  Elect .   E l ect. En g . ,   Un i v .  o f  Ba t h ,   C l averton   Do wn,   U K ,   201 5.   [22]   Hu ss ain  A  A t tia,  A mjad  O m a r,  M aen   T akru ri,  "Desi g n   o f   d e cen tral ized  s t r eet  L ED   lig ht   d im min g   s yste m , "   5t h Int e rnati o n a l   Co nfer ence o n   E l ectr onic D evices ,  Syst ems  a n d  A ppl icati o n s  ( I CE DSA) ,  Ras  Al   K haimah,   Un it ed A ra b   E m i r ates , Dec  201 6.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  Pow  El ec &   D ri  S yst ,  Vol .  10,  N o.   3 , Se p   2 019 :   1329    –  133 8  1 338 [23]   Hu ss a i n   A t ti a ,   A mj ad  O m a r,  M aen   T ak ruri,   Hal a h  Y .   A li,  " P u l s e  W id th  M o d ul ati on  Based  Decen trali zed  S treet  LED  L ight,"  Int e rn at ion a l  Jo urnal  o f   Power   E l ectr o n i cs  an d  D r ive S y st em  ( I JPEDS) ,   v o l .   8 (3),   p p .   1 23 8-1 247 ,    Se p   20 17 .   [24]   M .   H .   Ras h i d ,  "P o w er  E l ectron i cs   -   C ircuits,  Dev i ces,  and  A p p l i catio ns ,"   3r d Ed itio n Pears o n   Edu c a t io n:  Academi c  P r ,   20 04 .  [25]   Vijay   S h arm a ,  "Batteri es,  Charg e rs   &   A l t ern a tors   E xcerpt   f rom   I nv e r te r  Ch arge r   Se rie s   M an ua l,"   SAML EX  AM ERICA ,  [O n li ne ] ,   A vailab l e : ww w . s a m l ex ame r i ca.com   [26]   Hu ds on  Beale  M .,  T.   H ag an  M .   and   B.  D em ut h ,   H .,   " Neural   N etwo rk   T o o lbo x T M:   U s e r ’ s  Gu ide . "   Ma t l a b - MathW o rks,  ( 20 13).       B I OGRAPHIES  O F AUTHO RS           H u s s ain   A tti a  earn e d  h i s   M . S c .  deg r ee   i n  el ectro nic  en gi neerin g   f rom  the  Uni v e r sity  o f   T echnol o gy,  Bag hdad ,   i n  1 9 9 9 .   H e   earn e d  h i s  B. S c .   i n   e l e ct ron i c  an d  com m uni catio n  en g i neerin g  f r o m   t h e   s a m e  un iv e r sity  i n  1 9 91 .   C u rre n t ly   h a s   P h. D  de g r e e   in  t he   p o w e r   e le c tro n i c s.  H us sa in ’s  r es earc h   i n t erest s :  P o wer  Elect ron i cs  S ys te m ,   A C  &  D C   S peed   C o n t r ol  D ri ves,   A nal o g   &  Digi tal  E l ectronic  Ci rcuits  D e sig n , PWM Inverters   (s i n g l e phas e  & th r ee ph ases ).     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.