I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em s   ( I J P E DS )   Vo l.   12 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 2 1 ,   p p .   25 80 ~ 2 5 9 2   I SS N:  2088 - 8 6 9 4 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 / ijp ed s . v 1 2 . i4 . p p 2 5 80 - 2 5 9 2          2580       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m     O p timized  gener a ted  po wer  of a s o la r P V sy stem  us ing  an  intelligent  t ra cki n g  t echniqu e       Af s hin   B a la l 1 ,   M o s t a f a   Abedi 2 ,   F a rz a d Sha ha bi 3   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g ,   T e x a s T e c h   U n i v e r si t y ,   U S A   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g ,   N o r t h e a s t e r n   U n i v e r s i t y ,   U S A   3 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t y   o f   S o u t h   F l o r i d a ,   U S A       Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J ul   21 ,   2 0 21   R ev is ed   Sep   2 4 ,   2 0 21   Acc ep ted   Oct   1 ,   2 0 21       P a rti a sh a d i n g   c o n d it i o n   (P S C)   is   c o m m o n   a n d   c o m p li c a ted   in   a ll   t y p e o f   P V   p o we p lan t s .   Th e re fo re ,   t h e   p o we p ro d u c t io n   o so lar  sy ste m   wo u ld   b e   a ffe c ted   b y   th e   m ism a tch   p h e n o m e n a   p ro d u c e d   b y   P S C .   F u rth e r m o re ,   wh e n   th e   a rra y   is  p a rti a ll y   sh a d e d ,   t h e   P c h a ra c teristics   b e c o m e   m o re   c o m p lex wh ich   c a u se m u lt ip le  p e a k o t h e   P - c u rv e .   S o ,   t h e   sim p le  m a x i m u m   p o we p o i n t   trac k in g   (M P P T)  m e th o d s   s u c h   a s   p e rt u rb   a n d   o b se rv e   (P & O)  will   fa il .   To   a d d re ss   th e   a b o v e   issu e ,   th is  p a p e p ro p o se a   c o m b i n a ti o n   o t wo   d iffere n t   a p p ro a c h e s,  im p lem e n ti n g   d istr ib u te d   M P P (DM P P T)   a n d   o p ti m ize d   fu z z y /b e e   a lg o rit h m   (OFBA).   D M P P c a n   b e   u ti li z e d   to   m a x i m ize   so lar   e n e rg y   b y   a ll o wi n g   e a c h   m o d u le,  o g ro u p   o m o d u les ,   to   b e   m a n a g e d   in d e p e n d e n t ly .   Also ,   d u e   t o   t h e   o u tp u t   p o we o sc il lati o n s   a ro u n d   th e   o p e ra ti n g   p o i n i n   t h e   P & m e th o d ,   a n   O F BA  is  e m p lo y e d ,   w h ich   a ll o wi n g   f o t h e   d e c re a se   o o u tp u p o we o sc il la ti o n wit h o u t h e   u sa g e   o tem p e ra tu re   a n d   li g h t   se n so rs.  T h e   re su lt   sh o ws   t h a u ti l izin g   o DM P P c o n tro a p p r o a c h   in   c o n ju n c ti o n   wit h   t h e   OFBA  b o o st s th e   o u tp u g e n e ra ted   p o we r.   K ey w o r d s :   Dis tr ib u ted   m ax im u m   p o wer     Fu zz y /B ee   h y b r id   m eth o d   Par tial   s h ad in g   co n d itio n   Po wer   p r o d u ctio n   PV sy s tem   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Af s h in   B alal   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  an d   C o m p u ter   E n g in ee r in g   T ex as T ec h   Un iv er s ity   9 1 0   B o s to n   Av e,   L u b b o ck ,   T X,   USA   E m ail: A f s h in . b alal@ ttu . ed u       1.   I NT RO D UCT I O   B ec au s o f   th e   s ca r city   o f   f o s s il  f u els  a n d   th e f f ec ts   o f   clim at ch an g e,   r en ewa b le   en er g y   is   b ec o m in g   in cr ea s in g ly   attr ac tiv e.   So la r   en er g y   is   p o llu tio n - f r ee   s y s tem   wi th   lo wer   m ain te n an ce   c o s ts   d is tr ib u ted   all  o v er   th ea r th   [ 1 ] .   T h PV  s o u r ce ' s   m ain   d is ad v an tag is   n o wo r k in g   d u r in g   clo u d y   d a y s   o r   n ig h t tim e   [ 2 ] Al s o ,   th PV sy s tem   d o es  n o t w o r k   p r o p er ly   with   h av in g   p ar tially   s h ad ed   m o d u les ,   an d   PS C   g en er ate s   s ev er al   MPP s   in   th P - cu r v e   [ 3 ] [ 4 ] .   T o   ac h iev h ig h   o p er atio n al   p o in ts ,   th o u tp u t v o ltag o f   t h PV  s y s tem   m u s b co n tin u o u s ly   ad j u s ted   to   m atch   ch an g in g   atm o s p h er i co n d itio n s ,   e n s u r in g   t h at  p o wer   g e n er ated   is   co n s tan tly   at  its   m ax im u m   v alu e   [ 5 ] [ 6 ] .   Ma x im u m   p o wer   p r o d u ctio n   ca n   b r ea ch e d   in   p h o to v o ltaic  s y s tem   b y   m o d i f y in g   th e   o p e r atin g   p o in o f   th ar r ay s   f o r   s p ec if ic   co n d itio n s .   T h m ain   d is ad v an tag es  o f   s o lar   PV  s y s tem s   ar th at  th eir   p o wer   o u tp u is   m ain ly   d ep en d en o n   clim atic  f ac to r s   s u ch   as  s u n s h in an d   clim ate   tem p er atu r e,   b o th   o f   wh ich   h a v n o n lin ea r   P - I   an d   V - I   ch ar ac ter is tics   [ 7 ] .   As   r esu lt,  P V   s y s tem s   h av e   lo ef f icien cy ,   an d   it  is   n o p o s s ib l to   ef f ec tiv ely   u s s o lar   e n er g y   in   v ar ied   co n d itio n s   [ 8 ] [ 9 ] .   Fig u r 1   s h o ws  th d if f er en p o s s ib le  MPP s   o f   th s y s tem   b y   ch an g in g   t h s u n   r ad iatio n ,   am b ie n t te m p er atu r e ,   an d   PS C s.   Sev er al  ty p es  o f   r esear ch e   h a v b ee n   d o n e   to   in cr ea s t h o u tp u t   s o lar   p o wer   b y   u s in g   i n tellig en alg o r ith m s .   T h au t h o r s   o f   [ 1 0 ]   ex am in th F u to s h ik p u zz le   m o d el  u n d er   PS C s ,   wh ich   in cr ea s es  o u tp u p o wer   b y   ch an g i n g   th p lace   o f   p an e ls   w ith o u alter in g   th m o d u les'  elec tr ical  co n n ec tio n s .   I n   [ 1 1 ] ,   a   g lo b al  MPPT   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Op timiz ed   g en era ted   p o w er o f a   s o la r   P V   s ystem  u s in g   a n   in tellig en t tra ck in g   tech n iq u e   ( A fs h in   B a la l )   2581   ( GM PP T )   alg o r ith m   is   in v esti g ated   b y   u tili zin g   a n   ar tific ial  b ee   co lo n y   ( AB C )   to   g e n er ate  th b est  d u ty   cy cles  f r o m   ea c h   s u b s tr in g .   T h s u g g ested   m eth o d   allo ws  f o r   c o n s id er ab le  d ec r ea s in   th n u m b er   o f   v o ltag e   an d   cu r r en s en s o r s .   T h a u th o r s   o f   [ 1 2 ]   p r o p o s ed   an   MPPT  b ased   o n   ar tific ial  b ee   co lo n ies.  T h d esig n ed   alg o r i th m   p r o d u ce s   s im p le  an d   r esil ie n MPPT  s ch em th at  d em o n s tr ates  ex ce llen p er f o r m an ce .   I n   [ 1 3 ] ,   th e   au th o r   ex am in es a   b u c k /b o o s t c o n v er ter   f o r   a   DM PP T   s y s tem   th at  c an   g et  s u itab le  o u t p u t u n d er   d i f f er en t c o n d itio n s .     T h aim   o f   th is   p ap er   is   to   in cr ea s e   p o wer   p r o d u ctio n   b y   u s in g   th DM PP T   a lo n g s id with   i n tellig en tr ac k in g   tech n iq u e.   DM PP T   to p o lo g y ,   in   wh ich   ea ch   PV  m o d u le   is   co n n ec t ed   to   th e   en er g y   s y s tem   v ia   in d ep en d en MPPT  co n v er te r s ,   m ax im izes  th ca p ac ity   o f   th p h o to v o lta ic  m o d u le  an d   also   in cr ea s es   ef f icien cy .   Fu r t h er m o r e,   th er e   ar d if f e r en b asic  an d   o p ti m ized   MPPT  alg o r ith m s   in   P s y s tem s   to   attain   m ax im u m   p o we r ,   s u ch   as  P& O,   in cr em en tal  co n d u ctan ce   ( I C ) ,   an d   s o   o n   [ 1 4 ] - [ 1 8 ] .   I n   t h is   p ap er ,   P& an d   f u zz y   lo g ic  co n tr o ( FLC)  m et h o d s   ar b ein g   s tu d ie d .   Ho wev er ,   b ec au s o f   th o u tp u p o wer   o s cillatio n s   ar o u n d   th o p er atin g   p o in o f   th e   P& m eth o d   an d   th lo west  s p ee d   o f   th FLC  m eth o d ,   a n   o p tim ized   f u zz y /b ee   alg o r ith m   is   u s ed ,   wh ic h   d ec r e ases   th o u tp u t p o wer   o s cillat io n   an d   also   in cr ea s es th s p ee d   o f   f i n d in g   MPP s .             Fig u r 1 .   Dif f e r en t m a x im u m   p o wer   p o in ts       2.   SO L AR  P D E SI G N   B ec au s PV p o wer   p r o d u ctio n   is   in f lu en ce d   b y   d if f er e n t su n   r ad iatio n   an d   wea th er s ,   th er ef o r o u tp u p o wer   f lu ctu ates   [ 1 9 ] .   I n   o r d er   to   co n s tr u ct  an   a p p r o p r iate  s o lar   s y s tem ,   ce ll tem p er atu r an d   s o lar   ir r ad iatio n ,   as  well  as  in f o r m atio n   o n   th e   s y s tem ' s   co m p o s itio n ,   s u ch   a s   r ated   p o wer ,   n u m b er   o f   p an els,  an d   s o   o n ,   ar e   n ec ess ar y   [ 2 0 ] .     2 . 1 .     So la r   ce ll c ircuit   Fig u r 2   d ep icts   s o lar   ce ll' s   o n e - d io d e q u iv alen ci r cu it.  So lar   p an els,  o f   co u r s e,   ar e   m ad u p   o f   a   s u cc ess io n   o f   s o lar   ce lls   ar r an g ed   in   p ar allel  p atter n .           Fig u r 2 .   An   eq u iv ale n t m o d el   o f   o n d io d ce ll       I n   Fig u r 2 ,   th I - ch ar ac ter is tic  o f   th ce ll  is   s tated   u s in g   ( 1 ) .   B y   u s in g   ( 1 ) ,   th o u tp u cu r r en o f   th PV   s y s tem   will b d ef in ed .       =  [ ( (  +  ) ) 1 ] (   + )      ( 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  Po E lec  &   Dr i   Sy s t,   Vo l.  12 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 2 1     2 5 8 0     2 5 92   2582   W h er e     an d      ar th e   s er ies  an d   p ar allel  r esis tan ce   o f   th e   s o lar   ce ll,  a n d   I   a r th e   v o ltag a n d   th o u tp u cu r r en t,    is   th d io d e’ s   s atu r atio n   cu r r en t,    a n d     ar th e   n u m b er s   o f   p ar allel  an d   s er ie s   ce lls ,   T   is   th ce ll  tem p er atu r in   ter m s   o f   Kelv in ,   an d   is   th id ea co ef f icien f o r   d i o d e,   is   B o ltzm an n ' s   co n s tan wh ich   is   eq u al  to   = 1 . 23 × 10 23   an d   = 1 . 6 × 10 19   is   th c h ar g o f   an   elec tr o n   in   u n its   o f   co u lo m b   ( C ) ,   an d      is   th p h o to v o ltaic  cu r r e n t   [ 2 1 ] .       2 . 2 .     Cha ra c t er is t ic  o f   t he  s o l a m o du le   T h ch ar ac ter is tics   o f   PV  p an el  th at  is   u s ed   ar in d icate d   in   T ab le  1 .   E ac h   p an el  in   th PV  s y s tem   h as 9 6   ce lls   co n n ec te d   in   s er ie s .         T ab le  1 .   Featu r es o f   th PV m o d u le  u n d er   STC co n d itio n   C e l l p e r   mo d u l e   96   Ti l t   a n g l e     25 0 C   O p e r a t i o n   t e mp e r a t u r e   - 40 0 C   t o   + 8 5 0 C   La t i t u d e   3 3 . 6 0 0 C     mo d u l e s   1 4 4   Lo n g i t u d e     1 0 1 . 8 9 0 C   Ef f i c i e n c y   1 8 . 7 1   %   A z i m u t h   1 8 0 0 C   s o u t h   R a t e d   D C   p o w e r   3 0 5 . 2 2   w   F r a me   C l a s 1   b l a c k   a n o d i z e d   a l u m i n u m   V o l t a g e   V ( O C )   6 4 . 2 0   V   W e i g h t   2 0 . 6   k g   C u r r e n t   I   ( S C )   5 . 9 6   A   S i z e   4 1 . 2   i n   *   6 1 . 3   i n   M a x i m u m   M P P   c u r r e n t     5 . 5 8   A   Ty p e   o f   m o d u l e   M o n o c r y st a l l i n e   M a x i m u m   M P P   v o l t a g e   5 4 . 6 8   V   M o u n t i n g   s y s t e m   F i x e d   r a c k       T h s y s tem   r e p o r ted   in   th is   s tu d y   h as  a   r ated   DC   p o we r   p er   m o d u le  o f   3 0 5 . 2 2   watts,  a   V OC   o f   6 4 . 2   v o lts ,   an d   a n   I SC   o f   5 . 9 6   am p e r es .   T h en ,   in   T ab le  1 ,   all  o f   th r eq u ir e d   p ar am ete r s   ar lis ted ,   in clu d i n g   R ated   p o wer ,   I SC ,   V OC ,   V MPP ,   an d   I MPP .   I n   T ab le  2 ,   th e   PV  ce ll’s   p ar am eter s   wh ich   a r s ig n if i ca n tly   tem p e r atu r e - d ep en d e n t ,   ar lis ted   b elo f o r   0 °   C ,   2 5 °   C ,   an d   5 0 °   C .   T h en ,   th o p er atin g   p o in ts   o f   t h I - ch ar ac ter is tic  cu r v es c o u l d   b ca lcu lated .       T ab le  2 .   C ell’ s   p ar am eter s   in   d if f er en t te m p er atu r e     0 ° C   2 5 ° C   5 0 ° C   D C   p o w e r   P DC   3 3 1 . 3 0   W   3 0 5 . 2 2   W   2 7 9 . 0 1   W   Li g h t - g e n e r a t e d   c u r r e n t   I L   5 . 9 5   A   5 . 9 6   A   5 . 9 8   A   S h o r t - c i r c u i t   c u r r e n t   I SC   5 . 9 4   V   5 . 9 6   A   5 . 9 7   A   O p e n - c i r c u i t   v o l t a g e   V OC   6 8 . 4 9   V   6 4 . 2 0   V   5 9 . 8 5   V   V o l t a g e   a t   ma x i m u p o w e r   p o i n t   V MP   5 9 . 2 4   V   5 4 . 6 8   V   5 0 . 1 5   V   C u r r e n t   a t   ma x i mu p o w e r   p o i n t   I MP   5 . 5 9   A   5 . 5 8   A   5 . 5 6   A   Ef f i c i e n c y     2 0 . 3 1 %   1 8 . 7 1 %   1 7 . 1 1 %       Als o ,   ac co r d in g   to   t h Fig u r 3 ,   th P - an d   I - cu r v es  f o r   t h d if f er e n tem p er atu r h as  b ee n   p lo tted   in   MA T L AB .   B ased   o n   Fig u r 3 ,   b y   in cr ea s in g   t h tem p er at u r e ,   th g en er ated   p o wer   d ec r ea s es.  T h er ef o r e,   0 °   C   h as th h ig h est p o wer ,   p r o d u ctio n   an d   th tem p e r atu r o f   5 0 °   C   h as th lo wer   p o wer   p r o d u ctio n .           Fig u r 3 .   I - an d   P - cu r v e   o f   0 °C ,   2 5 °C ,   an d   5 0 °C   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Op timiz ed   g en era ted   p o w er o f a   s o la r   P V   s ystem  u s in g   a n   in tellig en t tra ck in g   tech n iq u e   ( A fs h in   B a la l )   2583   3.   CO NT RO L L E DE SI G N   T h o p tim u m   c o n v e r ter   m u s b ch o s en   to   tr an s f er   th h ig h e s t a m o u n o f   p o wer   f r o m   th e   s o lar   ce ll to   th e   o u tp u lo ad .   T h en ,   b u ck - b o o s d c - d ( B B DC )   co n v er ter   m ay   m atch   t h r e q u ir e d   v o ltag in   th e   s u b s y s tem   lo ad   to   c h an g t h o u tp u v o lt ag o f   t h s o lar   ce lls   [ 2 2 ] [ 2 3 ] .   As  r esu lt,  it  ap p ea r s   th at  B B D C   co n v er ter   is   g o o d   o p tio n .   T h co n tr o ller   p ar o f   th p r o p o s ed   s y s tem   co n s is ts   o f   B B DC   co n v er ter   t h at   u s es   th e   MPP T   s y s tem   b y   im p lem en tin g   P& O,   FLC,  an d   FB m eth o d s   to   ac h iev m ax im u m   p o wer .       3 . 1 .     B uck - bo o s t   dc  t o   dc  co n v er t er   I n   o r d e r   to   u tili ze   B B DC   co n v er ter ,   th ca p ac ito r   an d   in d u cto r   v alu es  ar d eter m in ed   in   ( 2 )   an d   ( 3 )   [ 2 4 ] [ 2 5 ] .   E q u atio n   2   d ef i n es  th in d u ct o r   v alu o f   th e   B B D C ,   an d   ( 3 )   also   d ef in es  th e   ca p ac ito r   v alu e   o f   th co n v er ter .     =   ( 1 ) 2 2      ( 2 )     =       ( 3 )     In   ( 2 ) I OB   is   th o u tp u t b o u n d ar y   cu r r en t,  a n d   in   E q u atio n   ( 3 ) V   is   th o u tp u v o ltag r i p p le.   Fig u r 4   s h o ws   a   s ch em atic  o f   B B D C   co n v er ter .   Acc o r d in g   to   Fig u r 4 ,   B B DC   co n v er ter   co n s is ts   o f   MO SF E T   co n n ec ted   to   th D C   s o u r ce s ,   an   in d u cto r ,   d io d e,   an d   ca p ac ito r   to   r ed u ce   th r ip p le  o f   th o u tp u t.            Fig u r 4 .   Simu latio n   o f   a   B B DC   co n v er ter       3 . 2 .     M a x i m um   po wer   po int  t ra ck ing   ( M P P T )   T h I - c h ar ac ter is tic  o f   n o n l in ea r   s o lar   ar r a y s   is   af f ec ted   b y   r ad iatio n   an d   tem p er atu r e   c h an g es,  as  m en tio n ed   ea r lier .   A n   MPPT  s y s tem   m u s t b cr ea ted   to   tack l th is   p r o b lem .   As s h o wn   in   F ig u r 5 ,   th e   B B D C   co n v er ter   is   u s ed   as  p o wer   p r o ce s s o r   to   m atch   t h lo ad   t o   th s o lar   ar r a y   an d   ab s o r b   as  m u ch   en er g y   as   p o s s ib le   [ 2 6 ] [ 2 7 ] .   Acc o r d in g   to   Fig u r e   5 ,   a n   MPPT  co n tr o l ler   co n s is ts   o f   PV  ar r ay s ,   a   B B DC   co n v er ter ,   an d   v o ltag an d   cu r r en t m ea s u r em en t sen s o r s .           Fig u r 5 .   B lo ck   d iag r am   o f   th MPPT  s y s tem       3 . 3 .     P er t urb a nd   o bs er v met ho d ( P &O )   As  s tated   in   th i n tr o d u ctio n ,   r an g e   o f   s tr ateg ies  an d   ap p r o ac h es  ca n   b e   em p lo y ed   t o   ca r r y   o u t h co n ce p o f   tr ac k in g   th MPP.  T h P& ap p r o ac h   is   th m o s well - k n o wn   o f   th em   [ 2 8 ] [ 2 9 ] P& alg o r ith m   ca n   b s ee n   in   Fig u r 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   I n t J  Po E lec  &   Dr i   Sy s t,   Vo l.  12 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 2 1     2 5 8 0     2 5 92   2584       ( a)   ( b )     Fig u r 6 .   P &   m eth o d ,   ( a)   P & alg o r ith m ,   a n d   ( b )   P - cu r v e       Acc o r d in g   to   Fig u r e   6 ( a) ,   a   s lig h p e r tu r b atio n     is   u s ed   to   c au s th PV  m o d u le' s   p o wer   t o   v a r y .   On   r eg u lar   b asis ,   th PV  o u t p u p o wer   is   m ea s u r ed   an d   co m p ar ed   to   th p r e v io u s   p o wer .   I f   th o u tp u p o wer   in cr ea s es,  th p r o ce d u r is   r ep ea ted o th er wis e,   th p er tu r b atio n   is   r ev er s ed .   As  s h o wn   in   Fig u r 6 ( b ) ,   wh e n   u tili zin g   th P& m eth o d ,   th e   r atio   o f       eq u als ze r o   at  th h ig h est p o wer   p o in t,  is   p o s itiv p r io r   to   th is   p o in t,   an d   th en   b ec o m es  n eg ativ af t er   th at.   If      is   p o s itiv e,   it   s h o u ld   k ee p   g o in g   in   th s am d ir ec tio n   u n til  it  h its   ze r o ;   I f   it' s   n eg ativ e,   it  s h o u ld   k ee p   g o in g   in   th o th er   d ir ec ti o n   u n til  it  g ets  th i n ten d ed   r esu lt.  W h en   ch o o s in g   MPPT  s y s tem s ,   th er ar two   m ain   th in g s   to   co n s id er :   s im p licity   an d   ac c u r ac y   w h ich   ar e   th m ain   f ea tu r es  o f   P& m eth o d   [ 3 0 ] [ 3 1 ] Ho w ev er ,   th is   m eth o d   is   s lo w,   an d   it  g en er ates  o u tp u p o wer   o s c illa tio n   ar o u n d   th e   o p er atio n al  p o in ts   u n d er   v ar i ety   o f   co n d itio n s ,   s u ch   as c lo u d y   d ay s .     3 . 4 .     F uzzy   lo g ic  co ntr o ( F L C)   Fo r   u n if o r m   ir r ad iatio n   cir c u m s tan ce s ,   co n tr o ller   m o d elin g   is   ea s ier .   Ho wev e r ,   wh e n   i co m es  to   d esig n in g   f o r   th PS C ,   th p r o b lem   b ec o m es  im p o r tan s in ce   th s y s tem   will   b u n n ec ess ar ily   co m p licated .   T h en tire   t r ac k in g   p r o ce s s   m u s b en h an ce d   in   o r d er   to   i n cr ea s ef f icien cy ,   p a r ticu lar l y   wh en   tr ac k in g   in   r ap id ly   ch an g in g   wea th er   co n d itio n s .   T h PV  s y s tem   m u s t   b m ath em atica lly   m o d e led   b ef o r th co n tr o ller   ca n   b d esig n ed .   As  r esu lt,  an   in tellig en tech n iq u was  d ev elo p e d   th at  d o es  n o r e q u i r th s y s tem   to   b e   m ath em atica lly   m o d e led .   T r ac k er s   th at  r ely   o n   FLC  ar e   co n s i d er ed   to   b s m ar t   b ec a u s th e   co n tr o ller   ac h iev es  h ig h   ef f icien cy   r e g ar d less   o f   wh eth er   th in f o r m atio n   is   ac cu r ate  o r   n o t   [ 3 2 ] - [ 34] .   T h is   FLC  h as   two   k ey   ad v an tag es  o v er   o th er   tec h n iq u es:  1 )   FLC  is   ab le  to   wo r k   with o u h av in g   p er f ec m o d el,   an d   2 )   th e   FLC  d esig n   is   s o lely   in   th h an d s   o f   h u m an s   [ 3 5 ] .   T h f u zz y   r u les,  wh ich   ar o n o f   th r ee   m ain   co m p o n en ts ,   ar e   d esig n ed   u s in g   h u m a n   e x p er ti s e.   Fu zz if icatio n ,   f u zz y   r u les,  an d   d ef u zz if icatio n   ar e   th e   th r ee   s tag es  o f   th e   FLC  ap p r o ac h   in   g e n er al   [ 3 6 ] - [ 3 8 ]   T h in p u ts   f o r   t h PV  s y s tem   ar tu r n ed   in t o   lin g u is tic  p ar am eter s   d u r in g   f u zz if icatio n .   T h m ain   p u r p o s o f   if - th en   r u les  is   to   p r o v id e   lin g u is tic  v ar ia b les  p a r am eter s   b y   a p p ly in g   h u m an   u n d er s tan d i n g   [ 3 9 ] Def u zz if icatio n   is   f u zz if ica tio n   o p p o s ite  p r o ce d u r th at  u s es  m ath em atica r elatio n s   t o   ex tr ac lin g u is tic  p ar am eter s .   T h e   FLC  o u tp u t   is   co n v er t ed   f r o m   lin g u is tic  v ar iab le  to   a   n u m er ical  v ar iab le  d u r in g   th e   d ef u zz if icatio n   p h ase,   an d   th i s   is   f ed   in to   th co n v er ter   as  an   an alo g   s ig n al   [ 4 0 ] .   T h e   tr i an g le  m em b e r s h ip   f u n ctio n   f o r   b o th   th e   s y s tem ' s   in p u a n d   o u tp u in   th is   s y s tem ,   th e   s in g leto n   f u zz if ie r ,   t h Ma m d an in f er en c e   en g in e,   an d   th e   av er a g e   ce n ter   d ef u zz if ier   wer em p lo y ed .   T h d if f er e n t in p u t le v els ar d e f in ed   in   T ab le  3   s o   th at  th ey   s h o u l d   f u lly   co v er   th v a r iatio n   r a n g e.   As T ab le  3   i n d icate s ,   th er ar 2 5   f u zz y   r u les - b ased .   T h er ef o r e,   it  f u lly   co v e r s   f iv v ar iab les ,   in clu d in g   n eg ativ b ig   ( NB ) ,   n eg ativ s m all  ( NS) ,   Z E   ( ze r o ) ,   PS   ( p o s itiv s m all) ,   P ( p o s it iv s m all) ,   PB   ( p o s itiv b ig ) .   th o r o u g h   u n d er s tan d i n g   o f   th b eh av io r   o f   th e   p h o to v o ltaic  s y s tem   is   r eq u ir ed   to   d ev elo p   f u zz y   co n tr o ller   an d   s elec f u zz y   r u les.  T h m ax im u m   p o wer   p o in t ,   ac co r d in g   to   Fig u r e   6 ,   h as   an   i m p o r tan t a ttrib u te  o f     = 0 .   T h p o i n ts   h av in g   th e   p r o p er ty   o f     > 0   h av th Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Op timiz ed   g en era ted   p o w er o f a   s o la r   P V   s ystem  u s in g   a n   in tellig en t tra ck in g   tech n iq u e   ( A fs h in   B a la l )   2585   v o ltag less   th an   th v o ltag o f   th o p tim al  p o in t   ( MPP) ,   an d   th p o i n ts   with   th p r o p er ty   o f     < 0   h av m o r e   th an   th v o ltag o f   th o p tim a p o in t.  T h e   ab o v e - m en tio n ed   b eh av io r al  t r ait  will  b ex p lo it ed   in   th is   p ap er   to   d eter m in th e   m ax i m u m   p o we r   p o i n b y   FLC   [ 4 1 ] Fig u r 7   i n d icate s   th u s e   o f   th is   tech n iq u f o r   PV.   Fo r   th is   p u r p o s e,   th f o llo win g   v ar ia b l es a r g en er ated :     ( ) =      ( )        ( 1 )    ( )        ( 1 )     ( 4 )      ( ) = ( ) ( 1 )     ( 5 )     I n   ( 4 )   an d   ( 5 ) ,   ( t)   an d   ( t)   ar th in s tan tan e o u s   p o wer   an d   v o ltag v alu es,  r esp ec tiv e ly .   I n   t h is   p ap er ,   th e   f u zz y   c o n tr o ller   in p u ( )   an d    ( ) ,   an d   t h o u tp u t   is   th e   p u ls s ig n al.   Var iab le  ( )   r e p r esen ts   th v ar iatio n   o f   p o wer   to   v o ltag v ar iatio n s ,   an d    ( )   r ep r esen ts   th v ar iatio n   r ate  o f   ( ) ;   th ese  v ar iab les  will  b av ailab le  to   th f u zz y   in f er en ce   m ac h in af ter   f u z z if icatio n   s o   th at  th f u zz y   v ar iab le   CD ( t )   ca n   b d eter m in ed ,   w h ich   is   eq u al  to :       CD ( t ) = D ( t ) D ( T 1 )     ( 6 )           Fig u r 7 .   B lo ck   d iag r am   o f   FL C   tech n iq u e   T ab le  3 .   Fu zz y   r u le  b ase     NB   NS   Z   PS   PB   NB   NB   NB   NB   Z   Z   NS   NS   NS   NS   Z   Z   Z   NS   Z   Z   Z   PS   PS   Z   Z   PS   PS   PS   PB   Z   Z   PB   PB   PB         3 . 5 .     Art if ici a bee  co lo ny   ( A B C)     AB C   is   d if f er en t w ay ,   u s ed   in   MPPT  ap p licatio n   an d   in s p i r ed   b y   h o n ey   b ee s '   attem p ts   f o r   f o o d   a n d   th eir   p r o p er   co o p er atio n .   T h an alo g y   o f   h o n ey   b ee s   is   im p l em en ted   in   th ap p licatio n   o f   t h is   ap p r o ac h .   T h ese  h o n ey   b ee s   r esid in   co lo n ies  an d   d iv id th em s elv es  in to   g r o u p s   to   f in d   f o o d .   Similar ly ,   th o p tim al  MPP  i s   f o u n d   b y   ass ig n in g   ea ch   tr ac k in g   o p er atio n   to   its   o wn   p r o ce s s .   Ho n ey   b ee s   ca n   b d iv id ed   in to   th r ee   g r o u p s em p lo y ed ,   o n lo o k er s ,   an d   s co u ts .   I n f o r m atio n   ab o u t h f o o d   wh ich   is   g ath e r ed   b y   th e m p lo y ed   h o n ey   b e e   k ick s   o f f   th e   p r o ce d u r e.   I n   a   s y s tem atic  m ath em atica ap p r o ac h ,   th e   in f o r m atio n   is   p ass ed   o n   to   th e   o b s er v e r   h o n ey   b ee s   [ 4 2 ] [ 4 3 ] .   At  t h s am tim e,   th e   s co u ts   ar e   lo o k in g   f o r   s u b s titu te  m ea ls .   No   n ee d   to   m en tio n   th at   ea ch   n ec tar   s o u r ce ' s   lo ca tio n   o f f er s   s o lu tio n   to   th p r o b le m .   T h f itn ess   o f   th r elate d   s o lu tio n   is   p r o p o r tio n al  to   th n ec tar   am o u n o f   t h n ec tar   s o u r ce .   As  s h o wn   in   ( 7 ) ,   in d icate s   th b ee s   th at  m atch   to   th i’ th   h o n ey   s o u r ce   lo o k   f o r   n ew   h o n ey   s o u r ce .   I n   ad d itio n ,   th e   co r r esp o n d in g   h ir ed   b ee s   b ec o m e   s co u t b ee s ,   an d   th s co u t   b ee s   u s th ( 8 )   t o   f in d   ad d itio n al  p r o b ab le  s o lu tio n s .        =  +  (   )   ( 7 )      =   +    ( 0 , 1 ) (  )   ( 8 )     W h er   an d      ar th e   lo wer   an d   u p p er   b o u n d s ,   r esp ec tiv ely ,   i =   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   5 ,   …,   N,   d   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   5 ,   …,   D,      is   a   r an d o m   n u m b er   b etwe en   ( - 1 ,   1 ) .   Fin ally ,   ea ch   o n lo o k er   b ee   ch o o s es  h o n ey   s o u r ce   b ased   o n   p r o b a b ilit y ,   wh ich   is   co m p u ted   ac co r d i n g   to   ( 9 ) .   =  = 1   ( 9 )     W h er   is   th a d ap tiv e   v alu e   o f      as  p o ten tial  s o lu tio n .   T h u ltima te  g o al  is   to   co llect  in f o r m atio n   o n   th e   m o s p le n tifu f o o d   s u p p ly .   T h alg o r ith m   p er f o r m s   b etter   wh en   t h n u m b er   o f   h ir e d   b ee s   in   th g r o u p   is   m o r ab u n d a n t.  T h is   f o o d - f in d in g   m eth o d   is   well - s u ited   to   PV  s y s tem s ,   wh ich   u s t h r ig h t   ac tiv atio n   ap p r o ac h   to   f in d   th o p tim u m   p o in t   [ 4 4 ] .   lo ca tio n   o f   MPP  is   tr ac k ed   m u ch   b etter   u s in g   t h is   tech n iq u e.   T h e   ef f icien cy   o f   th AB C   tech n iq u is   alm o s t 9 8   p er ce n t   [ 4 5 ]     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   I n t J  Po E lec  &   Dr i   Sy s t,   Vo l.  12 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 2 1     2 5 8 0     2 5 92   2586   4.   P RO P O SE M E T H O D   T h n o v elty   o f   th e   p r o p o s ed   m eth o d   is   th at  th is   ar ticle  p r o p o s es  c o m b in atio n   o f   tw o   s ep ar ate  ap p r o ac h es ,   in clu d in g   DM PP T   an d   th i n tellig en t Fu zz y /B ee   tr ac k in g   m et h o d .       4 . 1 .     Dis t ribute d m a x i m um   p o wer   po int  t ra ck ing   ( DM P P T )   T h DM PP T   ap p r o ac h   is   u s ed   to   r ed u ce   th o u tp u p o wer   d r o p   p r o d u ce d   b y   PV  m o d u le   o p er atio n   co n d itio n s   th at  ar en ' co m p atib le   [ 4 6 ] .   I n   th is   s ce n ar io ,   as  s h o wn   in   Fig u r 8 ,   p ar allel   r ath er   th an   s er ies   co n n ec tio n   o f   m o d u les  is   in v es tig ated .   Gr id - c o n n ec ted   in v e r t er s   h av a   d if f e r en in p u v o lta g e.   T o   g en e r ate  th d esire d   o u tp u p o wer ,   s er ies  o f   PV  m o d u les  ar e   co m m o n l y   co n n ec ted   in   s er ies  to   p r o v i d an   in p u v o ltag e   with in   th i n v er ter ' s   o p er atin g   r an g e,   an d   id en tical   s tr in g s   ar e   th en   co n n ec ted   i n   p ar allel.   A   s y s tem   m ad u p   o f   s eq u en ce   o f   p ar allel  s tr in g s   will  b ev alu ated   f o r   th ese  r e aso n s .   Mic r o in v er ter s   ca n   b u s ed   to   co n v er DC   v o ltag f r o m   ea c h   m o d u le  to   AC   p o wer   in   PV  s y s tem   wi th   s m aller   n u m b er   o f   m o d u l es.  T h PV  s y s tem   d escr ib ed   in   th is   s tu d y   is   m ad u p   o f   eig h s tr in g s ,   ea ch   wit h   1 8   m o d u les.  I n   th is   in s tan ce ,   s tr in g   in v er ter s   ar e   th o p tim u m   ty p e   o f   i n v e r ter .   T h g r id - co n n ec ted   s o lar   p o w er   s y s tem   with   d is tr ib u ted   m a x im u m   p o wer   p o in tr ac k in g   u tili zin g   s tr in g   in v er t er s   is   s h o wn   in   Fig u r 9 .   Acc o r d in g   to   Fig u r 9 ,   in   th p r o p o s ed   DM PP T ,   th r ee   ar r ay s   ar in   s er ies  to g eth er ,   wh ich   ar p ar alleled   with   o th er   g r o u p s   o f   th r ee   ar r a y s   to   b co n tr o lle d   in d ep en d en tly .               ( a)   ( b )     Fig u r 8 .   Dis tr ib u ted   PV sy s tem ,   ( a)   d is tr ib u ted   s er ies m o d u l es ( b )   d is tr ib u ted   p ar allel  m o d u les           Fig u r 9 .   Gr id - co n n ec ted   s o lar   p o wer   s y s tem   with   d is tr ib u te d   m ax im u m   p o wer   p o in t t r ac k in g       4 . 2 .     I nte llig ent   F uzzy /B ee   co ntr o ller  des ig n   B y   ap p ly in g   th is   o p tim ized   f u n ctio n   to   p h o to v o ltaic  ( PV)   s y s tem ,   n o v el  ap p r o ac h   is   cr ea ted ,   wh ich ,   wh en   co m p ar ed   to   P& an d   f u zz y   m et h o d s ,   r esu lts   in   a   s ig n if ican t in cr ea s in   o u tp u t   p o w er .   Fig u r e   1 0   s h o ws   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Op timiz ed   g en era ted   p o w er o f a   s o la r   P V   s ystem  u s in g   a n   in tellig en t tra ck in g   tech n iq u e   ( A fs h in   B a la l )   2587   th d iag r am   o f   th p r o p o s ed   m eth o d .   I n   f u zz y   ap p licatio n s ,   f u zz y   o p tim izatio n   is   cr itic al  to p ic.   T h is   p ap er   p r o p o s es  f u zz y /b ee   co n tr o m eth o d ,   as  ca n   b s ee n   in   Fig u r 1 0 ,   in   o r d er   to   o v er co m th i s   tr o u b lin g   is s u e.   I n   th p r o p o s ed   in tellig e n f u zz y /b ee   alg o r ith m ,   th e   m em b e r s h ip   f u n ctio n s   o f   t h f u zz y   m eth o d   h av b ee n   o p tim ized   with   th e   h o n ey   b ee   alg o r ith m ,   w h ich   ca u s es  a   f ast   ap p r o ac h   [ 4 7 ] .   B ased   o n   Fig u r 1 0   an d   ( 7 ) ( 8 ) an d   ( 9 ) ,   in   o r d er   to   ass ess   th AB C   p o p u latio n ,   th f itn ess   f u n ctio n   ( o b jectiv f u n ctio n )   is   d ef in ed   b y   m ea n   s q u ar er r o r   ( MSE ) ,   r ep r esen t ed   b y   ( 10 )      / = 1    (  ( ) ( ) ) 2 = 1   ( 1 0 )     W h er  ( )   is   th o u tp u i n   th i’ th   s am p le  with   25 - r u le   b ase  wh ich   co v e r s   f iv v a r iab les  in clu d in g   n eg ativ b ig   ( NB ) ,   n eg ativ s m all  ( NS) ,   Z E   ( ze r o ) ,   PS   ( p o s itiv s m all) ,   an d   PB   ( p o s itiv b ig ) .   I n   Fig u r 1 1 ,   o p tim ized   m em b er s h ip   f u n cti o n s   h av b ee n   s h o wn .   I n   th is   p ap er ,   we  co n s id er   4 4 k W   s o lar   P s y s tem   with   th b ee   alg o r ith m   in   wh ic h   th e   n u m b e r   o f   b ee s   is   2 0 0 ,   a n d   th m in im u m   o f   iter atio n   is   3 0 0 .           Fig u r 1 0 .   Diag r am   o f   Fu zz y / B ee   Alg o r ith m           Fig u r 1 1 .   Fu zz y   m em b er s h ip   f u n ctio n s   o p tim ized   with   th B ee   alg o r ith m   with   f iv m em b er s h ip   f u n ctio n s       5.   SI M UL A T I O A ND  RE SU L T S   On   th b asis   o f   v ar ied   s o lar   r ad iatio n s   an d   tem p er atu r lev els,  s ev er al  asp ec ts   o f   So lar   P p o wer   m o d u les  ar in v esti g ated .   T h PV  s y s tem   d escr ib ed   in   th i s   s tu d y   is   m ad u p   o f   eig h s tr in g s ,   ea ch   with   1 8   m o d u les.  Fu r th e r m o r e ,   th i n c r em en t - d ec r e m en s tep   s ize  in   th P& alg o r ith m   is   0 . 0 3 5 .   Als o ,   th g en er ate d   p o wer   is   d is cu s s ed   u s in g   MA T L AB   Simu lin k .   Fig u r 1 2   s h o ws  th o u tp u p o wer   o f   o n m o d u le  b y   s im p le   MPPT  u s in g   th e   P& m eth o d .   As  it  i s   o b v io u s   b ased   o n   Fig u r 1 3 ,   th o s cillatio n   ar o u n d   th o p er atin g   p o in t   in   th e   P& m eth o d   is   h ig h ,   wh ich   ca u s es  s o m l o s s es  an d   lo wer s   th e f f icien cy   b y   u s in g   th is   tech n i q u e.   In   ad d itio n ,   Fig u r 1 4   d is p lay s   th o u tp u p o wer   o f   s in g le  m o d u le  u s in g   th e   f u zz y   tech n iq u e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   I n t J  Po E lec  &   Dr i   Sy s t,   Vo l.  12 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 2 1     2 5 8 0     2 5 92   2588       Fig u r 1 2 .   Po wer   E x tr ac tio n   o f   o n m o d u le  b y   I n d iv i d u al  M PP T   with   P& m eth o d           Fig u r 1 3 .   Oscill atio n   ar o u n d   th o p er atin g   p o i n t w ith   th P & m eth o d           Fig u r 1 4 .   Po w er   E x tr ac tio n   o f   o n m o d u le  b y   i n d iv id u al  M PP T   with   Fu zz y   m eth o d     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t   I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Op timiz ed   g en era ted   p o w er o f a   s o la r   P V   s ystem  u s in g   a n   in tellig en t tra ck in g   tech n iq u e   ( A fs h in   B a la l )   2589   No   n ee d   to   m en tio n   t h at  th f lu ctu atio n   o f   p o wer   a r o u n d   th o p er atin g   p o in i n   th f u zz y   m eth o d   is   m u ch   less   th an   th P& m et h o d ,   wh ich   ca n   b s ee n   in   Fig u r 1 5 .   Fin ally ,   u tili zin g   th f u zz y /b ee   ap p r o ac h ,   Fig u r 1 6   s h o ws  th o u tp u p o wer   o f   s in g le  m o d u le .   Acc o r d in g   to   Fig u r 1 6 ,   th g en e r at ed   p o wer   is   litt le   h ig h er   th a n   th p r ev io u s   tech n iq u es.             Fig u r 1 5 .   L o wer   o s cillatio n   ar o u n d   th o p er atin g   p o in t w ith   Fu zz y   m eth o d           Fig u r 1 6 .   Po wer   E x tr ac tio n   o f   o n m o d u le  b y   I n d iv i d u al  M PP T   with   Fu zz y /B ee   m eth o d       T h er ef o r e,   i n   th f u zz y /b ee   m e th o d ,   f u zz y   m em b e r s h ip   f u n cti o n s   ar o p tim ized   b y   th b ee   c o lo n y   o p tim izatio n   alg o r ith m   s o   th at  th o u t p u p o wer   in   th f u zz y / b ee   alg o r ith m   is   m o r th an   th f u zz y   m et h o d .   T a b le  4   s h o ws  th ex tr ac ted   p o wer   o f   th p r e s en ted   s o lar   s y s tem   b y   th r ee   p r o p o s ed   m et h o d s .         T ab le  4 .   T h g en e r ated   p o wer   o f   o n e   m o d u le  with   th r ee   d if f e r en t m eth o d s       P &O   F LC   F B A   G e n e r a t e d   p o w e r   o f   e a c h   mo d u l e   a t   s o l a r   n o o n     2 8 4 . 9 7 W   2 9 2 . 1 1 W   2 9 6 . 8 4 W   G e n e r a t e d   p o w e r   o f   t h e   w h o l e   P V   sy s t e m   a t   s o l a r   n o o n     4 1 0 3 5 . 6 4 W   4 2 0 6 3 . 8 4 W   4 2 7 4 4 . 9 6 W       T h o u tp u p o wer   in   th ab o v th r ee   v ar io u s   m eth o d s   v ar ies ,   as  s h o wn   in   T ab le  4 .   At  s te ad y - s tate,   th h ig h est  o u tp u p o wer   f o r   th en tire   s y s tem   u s in g   th F B i s   2 9 6 W .   Du to   ch an g es  in   ir r ad ian ce   an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.