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 2 6 3 ~1 2 6 9   ISSN: 2088- 8694,  DOI :   10.11591 /ijpeds. v10. i 3.pp1263-1269          1263     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   Development of PV array con f ig uration under differen t partial  shadi n g condition      Moh a mm ad   S yah ir   B i n  Ish ak,  R a h m at u l  Hid a yah  S a l i m in ,   Ismail Mu s irin,   Z u lk iff l i  Abdul Ha m id   Facul t y o f   E l e ct r i cal  Engi n eer ing ,   U niversiti T e knol ogi MARA ,  M alay si a      Art i cl e In fo     ABSTRACT A r tic le hist o r y :   R e c e i v e d  Sep  2 7 ,  2 018  Re vise d Jan  1 7 , 2019   Ac ce p t ed  M ar 4 , 2 0 19      Th is   p a p er  i nv es ti ga t e s  t h e  perf orm a n ces  o f   d i ff erent   p hot ov olt aic  (PV)  a rray  un der  sev e ral  sh adin g  con d i t i on.   F o u r  types   o f   p ho to v o lta i c   a rr ay   conf igurat i o n  s c he m e   w hi c h   a re  ‘ Se ri es’  (S),  S eries - Parallel ’   ( SP),   Tota l - Cr oss - Ti e d ’  (TCT ),  a nd  ‘ B r i d ge-Link’  ( BL )   array  topol ogie s   were  te ste d   b y   a p p l y i n g   a   6 x6   P V   a rra y  un de r  6  di ffe r e n t  sh a d in g   sc e nari os .  Th e  m o d e l i n g   i s  d e vel oped   us in g  M a tlab/S i m u lin k .   The  perf orm a nc es   a nd   o u t pu t  ch aract eris ti c s   o f   phot ov olt a ic  a rray  are  com p ared   a n d  anal yzed .   S y s t e m   e n g i n ee r  can  u se  t h e   d et ail e d  ch aracteri s ti cs  o f  diff e r e nt  a rra y   c o nfigu r a t io n  to   a p p ro xima te   t he   o u t c o me   p owe r   a n d   pic k   t he   b e s t  c o nfigu r a t io n  o f   t h e   s yste m  b y   c on c e r nin g   t h e   c u rre nt  n a t ura l   c ondition  to  enh a nc e t h e o v erall   e ffici ency .   K eyw ord s :   A rra y c onfi gur ati o n     Br idge - lin k   Pa rti a l sha d in g   PV   a rray   To tal-cr oss- tie d   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:   Mo ham m a d  S ya hir b i n I s ha k,   Fa cult y   o f   E l e c t rica l   En gine erin g,   Un iv e r sit i  Tekn o lo gi  M A R A,  40 4 50 S h a h  A l a m ,   Ma la ysi a .  Em ail:  sya h i r is ha k 261 @ g m a i l .c om       1.   I N TR OD U C TI O N   Gro w i n g   i n t e r e st   o f   re n e wab l e   en ergy   s ou rce s   a nd   s ola r   p h o t o vol ta i c   ( PV )  has  bec o me   m ore  si g n i f i c a n t   t o   g en e r a t e  cl e a n  e n ergy [1 -4 ].  H o w ev e r   i t   ha v e   s o m e   d i s ad v a nt a g es  w h i ch   a re   l o w   e n e rgy  c o nv e r si on   p e r f o rma n ce ,  hi gh   i n i t i a l   co st   o f   pu rc h a si ng   t h e   s ol a r   s yst e m  i t s el f ,   a nd   d e p e n d e n c e  of  p o w e r   ou tpu t   o n   w e a t her  or  a tmos pher i c   c ond it i o n   [5- 7 ].  T he   o utp u ts   o f  P V   d ev ic es  a re   n on-l i ne ar  d u e   t o  its   depe n d e n c y  t o  t h e   en v i ro nm enta l c o nd it io ns  such  as solar  i rradi a n ce  an d t e mpe r ature   [8] .    The r e  a r e  num erous  e lem e nts   t h a t   m ake   c o ntr i bu t i o n s  to  t h e   r edu ct i on  of  o u t pu t  e l ectr i ci ty  f rom   P V   arr a ys.  O n e  of   t he  m a i n  rea s ons   t ha t   c o ntr i bute   t h e  l o ss  o f   out p u t   po we r  i s   p a r t i al   s h a di ng   [ 9 ] .  In   l arge   P V   i n s t all a tio n ,   t he  p art i a l   sh a d ing   wi ll   r e d u c e  th e   e f f i ci en cy   o f  t h e  o v e r a l l  s y s t e m .  I t   is  i m p r a c t i c a l   t o   k e e p   a w a y   from   t h e   p ar tia l  sha d ing  o f   t h e   a rr ay  i n  a l l   w e a t he r  c o n d it io ns   a nd   s e a s on s  [10 ] .  Th e  ou tpu t   o f   PV  m o dul e  alw a ys  d e p e n d s   on  t h e  so lar  i rra diance   a nd  te mpe r ature .   T he  s o l ar  e ner g y  ca n  be  c ha ng e   t o   e l e c t rica l   e n erg y   by us i n g P V  cell ,  m odu le or   ar ray.   S e ve ral  re se archer s  ha ve  s t u di e d   t he   c onse que nces  a nd  e x p l o r ed  t h e  r e m e dies  o f  pa rt ia l   sha d i n g  o n   PV   s ystem s .  O n e  of  t h e   b est  so lu ti o n s  i n   t h i s  d i rec tio n  is  P V   a r r ay  c onfiguration.   D i f f e r e nt  P V  ar ray  con f ig ura tio ns   t ha t  ha ve  b e e n   p ro p o sed  i n   t he  l i t era t ur e  ar e:  S e r ies  (S ),   P a r allel  (P ),  S er i e s-Parallel   (SP) ,  To tal- Cross- Tie d   ( TCT ) ,  Brid ge-Li n ked   (BL)  a n d   H on ey-C om b  ( H C) .   I n  [11-1 3 ],   a   M A TLA B- base d   mo d e li n g   a nd  si mul a t i on   s c h e m e   s u it a b le   f o r   s tu dyi ng   t h e   p e r fo r m a nce   o f   t he   m a x imum   o u t pu t     power  gene r ate d .   I n   a   norm a l  c ond i t i on,   pow er   –   v olta ge   ( P - V )   a nd  curr ent   –  v o lt ag e  (I-V )   c u r v e   w i l l   on l y   h a v e  on e  pea k   v al ue,   w h er eas  u n d e r   p ar t i a l   s ha d i n g   c on d iti on  (P SC)  the   c urve   w il l   be  m ul ti pl e  pe aks.  T here fore,   the   des i g n er  h as   t o  c h o o se  t he  r ig ht  o r  s u ita b l e  val u e  a n d   use   the   ma xim u m   pow er   p oi n t   t rac k i n g  (MP P T)   to  t ra ck  t he  m aximum   p o w er  [ 14 - 1 5].  MP P T   i s  lar g ely  a  dc- d c   con v e r t e r  w h i c h  m a k e s  u s e  o f   a n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  10,  N o.  3 , S e p   2 0 1 9  :   126 3   – 1 269  1 264 alg o ri t h m  to  d eterm i ne  t he   m aximum   p o w e r   poi n t   ( M P P)  o f  the   P - V  a n d  I - V  c h a r a c t e r i s t i c s   i n   v a r y i n g     env i ro nm en tal  si tua t i o n  [1 6-1 7 ].    In  [1 8],   gener a li z e d   M A T L A B  M-c ode   h as  b ee n  de v e l ope d  to  s ui t   w i th   a ny   r e qui red   array   si z e ,  con f ig ura tio n,  s ha din g   p a tter n s  a n d  n u mbe r   o f  b ypa ss  d i o d es.  Mo de li n g   a nd  c o m p ar i s o n   o f  th e  pe rform anc e   of  d i ffe re nt  P V   array  c onfi gur at ions  u n d e r   v ari ous  P S C s  i s   p re s en ted  [1 9].   The  pe rfor ma n c e  of  e xis tin g  a n d   some   p rop o se d  so lar   P V   a rr ay  c on fi gur at ions  i s  i nve st i g ate d   c om pr e h en si ve ly  i n  [20].   In  [ 21],   a  fu ll   in ves tiga t io n  of  o nl y  T o ta l-Cross-T i e d   ( TCT)  c o n fig u rat i o n   u n d e r   P S C  is  d one   n e g l e c t i n g   ot her   con f ig ura tio ns.   Interc on ne ct i o ns   w h o se   p e r form ance   l ies   in   b e t w ee n   SP  a n d   TC T  i n t e rc onn e c t i on s  are  pro pose d   i n   [22]   t o  cr eat e  a   c l ear   c o rre l a tion   be tw ee n  nu m b er   a nd   l oc a tio n  of  s ha de d  m o d u l e s ,  in t e rco n n e c t i o n s a n d m a xim u m   po w e r  obt a i ne d   In   [ 2 3 ] ,  re c o nfi g u r ati o n  of   a rra y   h as  b een   m a d e   by   w ay  o f  c onv e rti n g  con n ec t i o n   o f  all   m odu les  o n   the   arr a y.  T he   p ro pose d   c i r cu it  w h ich   is   a   c ombi na ti o n   o f  a  b u c k – b o o s t  c o n v e r t e r  a n d  t h e  s w i t c h e d - c a p a c i t o r   (BBS C)   c i r cu it s,   e qua li zes  t he   vol ta ge   o f  P V   m odu les  a n d  p r e v en ts  b y p a s s   d i ode s  from  b ypa ssi n g   t he   s had e d   modu les  in  a   s tri ng  [2 4].  The  a u t hor  i n  [ 25]  i s  pro pos e d   b y   us i ng  Binary  S earch  Algorithm  (BSA )   to   deter m i n e  th e   m a xim u m  pow er  point  ( MP P )  in ph o t o v o l t a i c   (P V)  s y ste m  un d er  p artia l s h ade d  c ond i t ions.   I n   t h i s  pa pe r,  6   d i f fere n t   s ha di ng  ca se   s tu d i es  o n  6  by   6   P V   ar ray,   t he  p erform ance  o f   Series  ( S) ,   S e ries-P a r a l l e l  (SP ) ,  Tot a l- Cr oss- T i e d   ( T C T),  and  Bri dge-L in k  ( B L )  c o n f igur a tio ns  w e r e  anal yze d .   M a t l a b/ Si mu lin k  i s   u se d  a s   a   s i m ul a t i on  to ol s  to   c o n st ru ct   a l l   P V   a rr ay  c on f i g u ra tio ns  u nder  di ffere n t     sha d i n g  ca se s.  T he   c om par i s ons  o f  t h e  per f orm a nc es  o f  p hot ov o l t a i c  a rra y  co n f i g ura t i on  i n   t er ms  o f   ou t put   pow er  w er e   ma de.      2.   RESEARCH  M ETH O D    2.1.   St r u ctu red of th e   ph otovo lta i c ar ra y   A n a l y s i s  a n d  c o m p a r i s o n s  o f   t h e   o u t p u t  c h a r a c t e r i s t i c   o f  P V   a r r ay  w i t h  S ,   S P,  T CT  a nd  BL   con f ig ura tio ns   w e r e  m a de   i n  this  s t u d y .  The   arr a y  c o n s is ts  o f  3 6  ph ot o v o l tai c   m o d u l es  i n  a  6  x   6  ar ray   arr a ngem e nt  a nd  a   P V   m od ul e   si m u la ti on   m odel.  F ig ur e  1  sh ow s  t h e   bloc k  dia g ram s   o f  t h e  ph o t o v o l t a i c   modu le  s imu l a t i o n  m o del.  T he  m ax imum   p o w er  p o i n t ,   P ma x ,  open-c i r c u it  v o l t a ge,V OC ,   short-circuit  c u rrent  I SC ,  vol ta ge  a t   t h e   m a xim u m  poi n t ,   V mp   a nd  c u rre nt  a t   t h e   m a xim u m  poi n t ,   I mp .  A ll  of  t he  p ara m e t ers  me ntio ne d a b o v e   ar e give n  un der  S t anda rd T e s t   Con d i t i on s ( S TC)  i n  t h e  ma n uf act u r er’s d at ash e e t .   The   v a r i a n t  is  j u s t i fie d   b y  a p pl y i n g   p ar am eters  of  S unP ow e r   S P R -X 20-2 50- BLK   so la r  pa ne l  fr om  data shee t. P a r am eters  of solar  PV   m odu l e  a re  s how n  i n  Tab le  I .          F i g u re  1 . P V   M odul e   s i mu l a t i o n   mo d e l   i n   M at l a b/ Si mu lin k    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       Dev e l op me nt   o f   PV a rra y   c onf i g u r a t i o n   unde r d i f f erent  pa rt i a l  sha d in g  …   (Mo h a mma d  Sy a h i r  Bin   Ish a k )   1 265 Ta b l e 1.  The  PV   Mod u le  pa r am eter    V a ri a b le s   Pa r a m e t e r    V alue   Pm a x    Ma xi m u m   powe r   250  W  Im pp   M a x i m u m   powe r   point  c urre nt  5 . 84  A  Vm pp  Ma xi m u m   powe r   point  volt a ge   42. 8  V  I s c   Short  c i r c uit c u rrent  50. 9  V  Voc   O p e n  c ir c u it  vol t a ge   50. 9  V  K p   T em p e r a ture  c o e ffic i e n t of P m p p   -0 .30% / °C  Kv   T e m p e r a tu re  c o e ff ic i e n t  o f   Vo c   - 1 25 .6  mV /  ° C   K i   T em p e r a ture  c o e ff ic i e nt  of   Isc  3.5 m A  /  ° C  N s   N u m be r of  s e r ie s   c e l l   72      2.2.   I-V   and   P-V   c h arac ter i stic s  of p h o t ovolt a i c  arr ay u n d e r   i d en tic al i llu m i n a t i on   Th e  e ffi ci en cy  a n d   ma xi mu m  o u tp ut   p o w e r   o f  PV  m o d u l e   c an   b e  aff e c t e d   by   t h e   c h a ngi ng   o f   so l a r  irra d i a n ce  va lu e   and  tem p er a t ure.   T he  t e m pe rature   t h a t  rec e ive d   b y  t h e  solar   pa ne l  is  i n v erse ly  p r o por t i o n al   to  t he   g e n era t ed  o u t p u t   p ow er .  For   sola r  i rradia n ce,   it  h a s  a l m os t  li ne a r   e ffec t   on  c u rrent  a nd  p o w e r   a nd  marginal  e f f ect  o n  vo ltage.  The  C u r r ent-Voltage  (I-V)  and  P o wer -V olt a ge  ( P - V)   c ha rac t e r istic s     of  P V   m odu le  r un ni n g   a t   sam e   t em per a t u re  o f  25 ° C   a n d   d i f fere n t   of  i rra diance   v a l ue  a r e   g i v e n   i n  F i g u r e   2   and  F i g u re  3 .          F i gure   2.  I-V  C hara cteris t i cs  of  si m u la te d  arr a y w ith di f fer e nt  i rra di an ce  v a l u e           F i gure   3.  P - V  C hara cter i s t i cs  of simula te d  arr a y w i th di f fer e nt  irradi a n ce  value  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  10,  N o.  3 , S e p   2 0 1 9  :   126 3   – 1 269  1 266 2.3.   PV   a rray  con f ig u r at ion   P V   M od ul e   is  d e v e l ope d  by  j o in in g  se ve ral  P V   cell  in to  o ne   u n i t .   N o rm all y ,  a  P V   m odu l e   c ons is t s   of  36  c e l l s   t hat   con n ec te d  in  s e r ies  co nfig ura t i o n,  how e v e r   o t h e r   c o nnec t i on  a r e  als o   f ea sible.   F ig ure  4  show s   the  c o nnec tio n   of  t he   P V   M o du le  i n   S e ries,   S e rie s - P arallel,   T ot a l -cr o ss- tie d  an d  Bri d ge -l i n k   w i t h   3 6  P V   c e lls  use d  in  the   simula t i o n .         F i gure   4.  S c h em atic d ia gram  of 3 6  P V a rra y s   ( 6  x 6)  i n  d i ffer e n t c o n f igur a tio n       2.4.   Mod e ll i n g of  p ar tia l   s h a d i n g  e ffec t s  Thi s   s t u dy   f o c used   t o   i n v e st ig at e   an d  i d en tif y   t h e   p erf o rman c e s   o f  d i ss i m il a r it y   o f   a r r a y   con f ig ura tio n  un der  se vera l   s h ad i ng  c o nd i tion  or  s c e nari o.   T her e   are   6   d i ffere n t   s h ad i n g   pat t erns  w hic h   t h e y   are   r e pre s e n t e d  a s   t he   p a ssa ge  o f  a  c l ou d  over   the  P V   a rra y.  T h e r e  are   3   dif f e re nt   i rra d i a n c e  v a l u e  in   e ach   pat t ern  w h ic h  are   1000  W/m2,   50 0  W/m2,   and  20 0  W/m 2   t o  repre s en t  t h e  fu l l y   ill um ina t i on  c o n d i t i o n ,   hal f   clea r c l o u d  an d   most dim ness  of  c l o ud foc u s.  The  shad i n g  s ce nar i o   can  b e de scri bed  ac c o rdi ng t o :    First  S h ad in g S c e n ario :  The   val u e of s ola r   i rr adianc e tha t  s et  f o r   4 mod u l es t ha t loca te d at le f t  b o t t o m of  the  a rra y  a r e  200  W/m 2   w h i l e   12  m o d u le s  tha t   i rr ad iate d  w i t h   5 0 0  W/m 2   a n d   r em aini ng  20  mod u l es  fu l l y re cei ved  l i g h t  w it h 10 0 0   W /m2.     S e cond   S ha d i n g   S ce nari o:   T h e   v a l ue  o f  s o l a r  irra di a n ce   t h a t   se t  f o r  t w o  r o w  a t   t h e   b o t t o m   o f   t h e  a r r a y   are   20 0 W/m2.   Th is   h a s   c ove r e d 12   m o d u l e s  w hi le tw o  row s at   t he  mid d l e of  t he ar r ay are   p a r t l y s h a d e d   w ith  5 0 0  W/m 2 a nd re ma i n in g tw o  row s  a t   the to p o f  the  a rr ay a r e   f u lly irradi a t e d  with 1000 W / m 2.     Thi r d   Sh adi ng  Sc en a r i o :   Th e  v a lu e   o f   s ol a r   i rrad i an c e   t h a t   s et   for  tw o  c o l u m n s  a t   t h e   r ig ht   s ide  of  t h e   arr a y  is  2 0 0   W /m 2.  T hi s  h a s  c o vere d  12   m odu l e s  w h i l e  tw o  c o lumn s   at  t he  m id dle   of  t he  a r r ay  a re  part ly   s h a de d w i t h  50 0   W/m2 a nd  rem ain i n g  tw o  c o l um ns   a t t h e l e ft   s i d e   o f  the  ar r ay ar e   f ull y  ir r adia t e d   w ith  1 0 0 0  W/ m 2.    F ourt h   S had i n g   S ce nari o:  T h e   v al ue   o f  s o l a r  irra di a n ce  t h at  s e t   f or   t w o   r ow s  at  t he  t op  o f   t he  a r r ay  a r e   20 0  W/m 2 .  T h is  h a s   c o v er ed   12  mo du les  w h i l e  tw o  row s   a t  the   m i d d l e  of  t he  a rra y  a r e  pa rtl y   s hade d   w ith  5 0 0  W/m 2 a nd re ma i n in g tw o  row s  a t   the bo t t om  o f  th e   array  a r e   f u l ly   i r r a d i a t e d   w i th  1 000  W / m 2 .     F i ft h  S h a d i n g  S c enar i o :  T h e   val u e  of  s o l a r   i rra di a n ce  t h a t   s e t   f o r  4  mo du l e s  at   t h e   m idd l e   of   t h e   a rra y   a r e  2 0 0   W/ m2   w h i l e   1 2   modul es  a re  p art l y   s h a d e d   wi th   5 00   W / m 2   a n d   r e m a i ni n g   20  mo du les  rec e i v e d   lig ht w ith 1 0 0 0   W/m2.       S i xt h  S h a d ing  S cena r io :   The  val u e  o f   s ola r   i rra di a n ce  tha t   s e t   f o r  4  m odu l e s  at  t he  m idd l e  o f   t h e   a r r ay   a r e  1 000  W / m 2   whil e  1 2   m od ul e s   a re  p a r t l y   sh ade d   w i t h  5 00  W/ m 2   a n d   re ma i n i n g 20  modu les   rec e i v ed  lig ht w ith 2 0 0   W /m2.       3.   RESULT S   A N D  ANALY S IS   The   s i mu lat i o n  a r e  exe c u t e d  by   u s i ng   M atla b / S i m u l i n k   so ftw a re.   Al l  th e   co nfi g u r at ion s   n a m e l y  Se ries,  S e rie s -Par allel,  T o t al- C ross-T i ed,  a n d  Bri d ge- L ink  ar e  com p ar ed  i n  ter m   o f  t h eir   disa pea r anc e   o u t put   pow er   u n d er  p art i al  s ha d i n g   c o n d it io n  ( P S C ).  T he  c o m pariso n  i s   an al y zed   b y   ba se d   o n   t h e  di ff ere n t   irra d i a n ce  va lu e   and  sh ad i ng  sc enar io.   F i gur e  5  show s  P o w e r-V ol tage   c ha r acter i s t i cs  o f  t h e  m e nt io ne d  arr a y   con f ig ura tio n u nde r 6  part ia l sha d ing  sc e n ar ios.     (a) S eri e s  (b)Series-Paral l e l   ( c) Tota l -C ross - T i e d  (d)B ri dge-Link   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       De v e l o p m e n t  of  PV  a r r a y co nf igu r a t io n  under   d i f f e r e n t   pa rt ial  sha d i n g   …   (Mo h a m m a d  Sy a h i r  Bin  I s h a k)  1 267 B a se d  o n   T a b le   2 ,   t h e   m a xi mum   out pu t   p o w e r   in  t he  case   shad i ng  sce n a r i o   1 ,   5,   a nd  6  for   TC T  i s   hi g h er   c om par e d  w i t h   t he  o t h er   t hr ee   o f  P V   a rr ay  c onf i gur at io n .   M ea n w hi l e ,   ba sed  o n   T ab le  I V ,   V   a nd  V I   show   t he   m ax i m um  outp u t  p o w e r   i n   t h e   c a s e  sha d i n g  2,   3 ,   and  4  f or   T CT,   B L   a n d   S P   pr oduce d   t h e   s am e   m a xim u m  ou t p ut  pow er   i f   c o m p ar ed  w i t h  S   c o n f ig ur at io n  t h at  p r o d u c ed   l ea st  ou t pu t   powe r .      Tab l e  2.   M a x im um   outp u t   p o w er   f or   s hadin g   s ce nar i o  1- 6   C onf igu r a t ion  Sc e n ar i o  1   S en a r i o  4   Pm a x   ( W)   N u m be r  of  p ea ks  P m a x  ( W )   Nu m b e r   o f  pea k s   Se r i e s    480, 53 1, 3 3 0   3  2355, 2 038, 3 3 0   3  Se ri e s - P a r a l l e l  2957, 4 407, 5193   3   2877, 3 183, 1 983   3   T o ta l- C r oss- T i e d   2878, 4 202, 5470   3   2877, 3 183, 1 983   3   B r idge - L ink  2900, 4 302, 5310   3   2877, 3 183, 1 983   3   C onf igu r a t ion  Sc e n ar i o  2   S cen a r io  5   Pm a x   ( W)   N u m be r  of  p ea ks  P m a x  ( W )   Nu m b e r   o f  pea k s   Se r i e s    480, 53 0, 3 3 0   3  1500   1   Se ri e s - P a r a l l e l  2877, 3 183, 1983   3   2957, 4 407, 5 193   3   T o ta l- C r oss- T i e d   2877, 3 183, 1983   3   2878, 4 202, 5 470   3   B r idge - L ink  2877, 3 183, 1983   3   2878, 4 267, 5 382   3   C onf igu r a t ion  Sc e n ar i o  3   S cen a r i o  6   Pm a x   ( W)   N u m be r  of  p ea ks  P m a x  ( W )   Nu m b e r   o f  pea k s   Se r i e s    1500   1   1155, 1 343, 2 8 6   3  Se ri e s - P a r a l l e l  5036   1   1685, 2 441, 1 817   3   T o ta l- C r oss- T i e d   5036   1   1610, 2 477, 1 946   3   B r idge - L ink  5036   1   1635, 2 436, 1 937   3           F i gur e   5.   P - V  c har a cter is t i c s   o f  4  d i f f e r e nt  p ho tov o lta ic  a r r a y   c on f i gur at i ons  i n  6  di ff er e n t  scena r i o   S cen ario  1   S cenario  4   S cen ario  2   S cenario  5   S cen ario  3   S cenario  6   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  10,  N o.  3 , S e p   2 0 1 9  :   126 3   – 1 269  1 268 F r om  t he   r esul t,  it  sh ow s  the   To t a l- Cr oss- Tie d   s e t tin g  has  show n  t h e  gre a tes t   p erf o rmance   i n  e v e r y   part ial  s h a d i n g  sce n ari o   a n d   i t   c a n  be  c o n s i d e re d   tha t   e ve n  th o ug h  its  p a tte rn  i s  c o mp le x ,   it  i s   b e n e f icia l  w i t h   t h e   p r e s en ce  o f e x t r a-c o mp li c a t e d   sh adin g   sce n ario  i n   ac tu al  su rr oun di n g s or  p rac t i c a l  sta te.       4.   CONCL U S ION    I n   t he  s tu d y ,  a  simu la ti on  te chn i que   i s  u s ed  f or  a na l y z i n g   P V   m odu le s  w i t h   f o u r  di ffe re nt  o f  ph o t o v o l t a i c  a rra y  conf igur a tio n  w h i c h  ar e  S e rie s ,   S e ri es- P ar al l e l ,   T o t a l -C ro ss-Ti e d   a nd   B ri dg e-Li nk  c o nfi g u r at i o n s   r e s p e c t iv e l y  by   u sin g   M a t l a b / S i m ul in k  so ft wa re .  The   a s se ssm e n t   o f  fo ur  c on nec t ion   con f ig ura tio ns ha s   b ee n  d one  thr ou g h   u s i n g  36 P V  modu le s and ev a l uat i n g   i n  te rms of the ir  m axim um ou t pu t  pow er   f or  f o u r   con f ig ura tio n  schem e s.   T he  e ffec t  o f   p ar tia l  s h a d i ng  to  t h e   P V   m odu les  on  t h e  S e rie s ,   S e r i es- P a rallel,  T o t a l -Cross-Tie d   a nd  Bri d ge- L in k  co n f i g ura tio ns  a l s o  ha ve  b ee n  i nve st i g a t ed  unde r  6  d i ffe r en t  sha d i n g  sc e n ar i o s.   R ef err i n g   t o   these  results,  T otal-Cr o ss-Tied   c on fi g u ra t i o n   t he   h ighe st   m ax im um  o u t p u t   pow er   e ven  t h o u g h  un de r  part ial  s h ad i n g  c o nd iti o n s  c o mpa r ed  t o  ot her  c o n f i g ur atio ns.   A s   a   r esul t,   P V   a rra y  confi gura t i o n  str o n g l y  a ffe c t i n g  th e  e f fic i e n c y   o f  P V   a r r a y.  T he   r esul t  tha t   o ffer   or  p rov i de  i s  ver y   bene f i cia l   a nd  trus tw ort h y  de ta ils  o n  t h e  per f orm a nc es  o f  a rra y   c onf i g ur at ion  i n   d iffere n t   s ha di n g   s i t u at ion  or  scena r i o .  A ll  the   inf o rm atio n   c a n  be  u se d  t o   e n h a n c e   w h o le  e ffi ci e n cy   o f   t h e   ph ot o vol t a i c   s y s t e m  du ri n g   des i g n  t he  s ys t e m .       ACKNOW LEDG E MEN T S   The   a u thor s  w o u l d  l i ke   t o   ackn o w l e dge   t he   I n s t i t ute   of  R esea rch   M an ag e m e n t   an d   Inn o v a t i o n  (IRMI),   U i T M  S h ah  A lam ,   S elangor,   M alay si a   fo r  t h e  fi n a n c i a l   su pp ort   o f   t hi s  re se a r c h .  Th i s   r es earch   i s  sup por t e d  b y   R esea rch  Man a gem e nt  a n d   I nno va ti on  (I RMI) ,  U i TM  w i t h  p r o j e c t  c o d e :   6 0 0 - I R M I / M Y R A   5/ 3/ BES T A R I  (02 7 / 201 7) .      REFE RENCES    [1]   L.  F .  L.  V i l l a ,  D.  P icaul t ,  B.  R aiso n,   S .  Bacha,  a nd   A .  L a bo nne ,   “Ma x im iz in g   th e   po we r  ou tp u t   o f  pa rt ia l l y  sh a d e d   ph ot ovo lt aic  p l a n ts   t h r ou gh   optim izati o n   of   t h e   i n t erco nnect io n s am ong   i ts   m od ule s , ”   IE EE  J.  P hotovo l t a i c s ,   vol .   2,  no .   2 ,  pp .  1 5 4 –163,   2 0 1 2 .   [2]   H.  S .   S a hu  an d  S.   K .   N ayak ,   “ P ower enh anc e m e nt  of   partiall y sh a d e d  PV  array  by   u s i n g  a  nov el  a ppro ach f o r  sh a de  di sper sion,”  20 1 4   IEEE Inn o v.   S m art Grid T echn o l .  - Asi a , IS G T  ASIA 2 01 4, p p .   4 9 8 – 5 0 3 ,  2 01 4.   [3]   As if,   M u h a m m a d,   a nd   T ariq   M uneer.   "Energ y  su pp ly ,   its   dem a nd  a n d  s e cu rit y   i s s u e s  f o r  dev e lo pe d  an d  em e r g i n g   econ o m i es ."  Renewabl e  an d  Susta in ab le E n erg y  Revi ews , vo l . 11 ,   n o. 7 ,   p p . 13 8 8 - 1 41 3, 2 00 7.   [4]   W a n g ,  Y - J.,   and   P - C.  H s u .   " A nal y tical  m o d elli ng  of   p arti a l   s had in g  a n d  d i ffe r e n t  o r ie nta t ion   of  p ho to v o l t a i c   mo du le s . "   IET Renewabl e Pow e r Generati on ,  vo l.   4 ,  no.   3 ,   2 7 2 -282,   2 0 1 0 .   [5]   M ä ki ,  An s s i,   a n d   S epp o   V alk ealah ti.   "P ower  l osses   i n   l on g  strin g   and   p a rallel - con n ected   s hort   s t ri ngs   o f  seri es- connected  s ilicon-based   p hotovolt a i c  modules   due  t o  partial  sha di ng   c on diti on s."  IE EE Tr ans ac t i o n s  on   E n er gy   Conversi on,  vo l.  2 7, pp .   1 , 17 3 -1 83 , 20 1 2 .   [6]   Ish a qu e ,   K ashif ,   a nd  Zai n al   S alam.   "A  r evi e w  o f   m ax im u m   p o w er  p o i nt   t racki n g   tech ni qu es  o f   P V   s y s te m     f o r  uni f or m  ins o lation  and  pa r tia l   shading  condi t ion . "   Ren e w abl e a n d  S u s t ain abl e  Ener gy  Revi ews,  vo l.   19,    p p .4 75 -48 8 , 2 01 3.  [7]   M a ,   T a o ,  H o n g x i n g   Y a n g ,  a n d  L i n   L u .  " D e v e l o p m e n t   o f  a  m o d e l  t o   s i m u l a te  t h e   p erf o rm an ce   c haracteri s t i cs  o f  crys talline sili con phot ovolt a ic  modules/st r ings/ar r ays . "  So la r E n e r gy , vo l .   10 0 , p p . 31 - 41 G ,  2 01 4 .     [8]   Y.-J.  W a ng  and   P . -C.  Hs u ,   “ A n al ytical   m odelli n g   o f   p arti al  s had ing   and   different   o ri e n tatio n   o f   p h o t ovolt a ic   mo du le s , ”   IET   Ren e wabl e Po wer G e ner a tion ,   vo l. 4 , n o.  3,   p . 2 72 ,   2 0 1 0 .   [9]   S .   B an a  and   R. P.   S a ini,  “ Ex perim e n t al   i n v esti gati on   o n  p o w e r  o utpu t  o f   d if fe re nt  p h o tov o ltaic  a r r ay  c onf i gurati o n s   un der u n if orm and   p a rt ia l   sh ad i n g   scen arios , ”  En e r gy ,   v ol.   1 2 7 ,   p p .   4 38– 45 3,  2017.   [10]   K.  Ş .  Parl ak,  “ P V  array  re co nf igurat io n  me t h o d   u n d er  p arti al  s h a d ing  conditions,”  In t. J.  Elec t r . Power Energy  Sys t . ,   vol.  63,   pp.   7 13– 72 1,  2 0 14.   [11]   M o h a mm ad nej a d,  S hah r am,   Ali   K h al a f i,  a nd   S .   M o rteza  Ah mad i .  "M a th em at ical   a n a ly si s  of   t o t a l -cross -tied  ph ot ovo lt aic  arra y   u n d e r  part ial  s h adi n g   co nd i t ion   an d  its   c om p aris on   w ith   oth e r  con f ig ura t ions. "   So lar  E n er gy,    vo l.  133 ,  5 0 1 - 511,   2 01 6.  [12]   M a gh ami ,   M oham m ad   R ez a,   e t   al.   "P ow er  l o s s  du e  to   s oiling   on  s o la r   pa n e l:   A   r e v i e w , "   Re ne wa ble  a n d   Su st a i n a b l e E n e r gy  R eviews,  vol.   59 ,  pp .  1 3 0 7 -1 3 1 6 ,   2 016 .  [13]   M .   G .   Vil l al va ,   J.   R .   G azol i ,   and  E.   R up pert  F il ho,   “ M o deli ng  a n d   c i r cui t -bas ed  s im ula t io n  o f   p hoto v o lta i c   a rray s , ”   20 09   Br a z ili a n  Po wer E l ectro n. Co nf .  COB E P 2009 ,   p p .   1 24 4–1 2 5 4,   200 9.   [14]   S i l v est r e,  S an ti a g o ,   A lf red o   B oron at,   and   A.  C h o uder.   " S t u dy  o f   b y p ass  d i odes  co nfi g u r a tio n  o n   P V  m o du l e s. "  Applied Energy ,   v o l .  8 6 ,   n o .   9 ,  1632 -16 4 0 ,   2 0 0 9 .   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       Dev e l op me nt   o f   PV a rra y   c onf i g u r a t i o n   unde r d i f f erent  pa rt i a l  sha d in g  …   (Mo h a mma d  Sy a h i r  Bin   Ish a k )   1 269 [15]   T e y ,  K o k  S o o n ,  a n d   S a a d  M e k h i l e f .  " M o d i f i e d  i n c r e m e n t a l  c o n d u c t ance  al gori t hm   f or  p h o t o v o ltaic  s ystem   un de r  part ial  shadi ng  conditions   a nd  l oad  vari at ion, "   I E E E   Tr an sa c tion s   o n  I n du st ri al E l e c t ro n i c s .   v o l .  61 ,  n o .   1 0,    pp .   5 384 -53 9 2 , 2 014 .   [16]   W a ng ,  Jen-Cheng,  e t  al.   " A   n ov el   m u ltipo i nt   d i r ect-est i m ation  m e t ho d  fo r  the   m a x i mu m  p o we r  po in t  tra c k in g  o f   ph ot ovo lt aic  mod u l e s   und er  p arti all y   s h a ded  i r rad i atio n  con d iti on s."   E n erg y  Co nf eren ce a nd Exh i b i tion   (E N E R G Y C ON ) , 2012 I EEE Interna t ional. I EEE,  2012.   [17]   Belh achat,   F.,  and   C.  L a r b e s.  " M odel i n g ,  anal y s is  a n d   c o m pariso n  of  s o l ar  p hoto vol ta i c   a rray   co nfig urat ions  u n d er   part ial shading   c o nditions . "   Sol a r  En erg y ,   v ol.   120,   pp.   3 9 9 -4 18,  20 1 5 .   [18]   P a rlak ,  K o ray   Şen e r.  " P V   a rray  recon f igu r ati o n   m e t hod   u nd er  p ar ti a l   s h a din g   c ondi ti ons. "   In ter nati onal Jou r n a l   o f   El ectr i cal Po wer  &   Ener gy  S y s t ems , v ol .  6 3 , 7 13 - 7 2 1 , 2 01 4.   [19]   Se y e dm a h mo ud i a n,  M oh a m ma d m e h di,  e t   a l.  " Si mula tio n   a n d   h a r dwa r e   i m p lem e n t ation   of  n ew  m axim u m   power  po in t  track in g  tech ni qu e  f o r  pa rti a ll y   s h aded   P V  sy s t em  u sing  h y b ri d  DEP S O  m e th od. "   IEEE tran sa c tio ns  o n   su st a i n able en erg y ,   v o l .   6 ,   no.   3 ,   85 0-8 62,   2 0 1 5 .   [20]   Dad j é,   A b dou ram a ni ,   e t   a l .   " Maxi m u m   pow er  p oi nt  t rack in g  m e tho d s   f o r  p h o t ov oltai c   s y s t e m s   o p e ratin g  under  part ially  s haded  or  r api d l y   v aria ble  insola t i on  c onditions :   a  r evi e w  paper. "   In te rn atio na l J o ur na l of  S u s ta ina b l e   En gi neeri ng,  vo l . 9 , n o.  4,   p p .   22 4-2 3 9 , 20 1 6 .   [21]   La  M an na,  Dami ano,   e t  al.   "Re c o n fi gu rab l e  electri cal  i ntercon n e c t i o n   s t rategies   f or  p h o t o v o ltaic  a rrays:   A   revi ew. "   Ren e wabl e an d Sus tain abl e  E n e r g y  Revi ews,   v o l . 33 ,   p p . 4 12 -42 6 , 2 01 4.   [22]   Ka ra te p e ,  En gi n,  M u t lu   B oz te pe ,  a n d   M e tin   C ola k .  " D e v e l o p me n t   o f  a  sui t able  m o d el  f or  c haract eri z in g   ph ot ovo lt aic  array s   w it h  s h ad e d   s olar  c e l ls . "   So lar E n er gy,   v ol.   8 1 ,   no.   8 ,   97 7-99 2 ,  20 0 7 .   [23]   G.  V elas co-Q u e s a d a ,  F .   G ui n j oan - G i s p ert ,   R .  Pi qu é-L ó p ez,  M .  Rom án-Lu m breras,   and   A.  C o n es a-Roca,  “ E l ectrical   P V  array   re con f ig ura t i o n   st rateg y   f o r   e nerg y  ex trac t i on   i mp rov e m e nt  i n   gri d -con nect ed  P V   sy st e m s, ”  IEEE  Trans. Ind .  Elect ron . ,   vol.  56 ,   n o .   1 1,  pp.   4 3 1 9 – 4 331 ,   2 00 9.  [24]   M .   T ahm a sbi-F a rd,   M .   T araf dar-Hag h ,  S .   P ou rpay am,   and   A .   H ag hra h ,   “ A  Vo ltag e  E qual i zer  C i r cui t   t o  Red u ce  P a rti a l  S h a d in g  Eff ect i n  P h o t ovol ta ic  S trin g , ”  I E E E  J. Photovoltaics , p p.  1– 8 , 2 01 8.  [25]   H.  e t  Al . ,   “ B i na ry  S earc h   A lgorit h m   a s  Ma ximu m  P o w e r   P o in t  Tr a c ki ng   f or  P h o tov o ltai c   S ystem   U n d e r  P a rti a l   S h ad ed Co ndi ti o n .”  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.