I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   9 ,   No .   4 Dec em b er   201 8 ,   p p .   1 8 4 2 ~ 1 8 5 0   I SS N:  2088 - 8 694 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v 9 . i 4 . pp 1 8 4 2 - 1 8 5 0           1842       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JP E DS   M o deling  Sola r Mo dules Per for m a nce Unde r Te m p erature and   So la r Radia tion o Wes tern  I ra q       Z a i d H us s ein A li 1 ,   Abdu lla K ha lid   Ah m e d 2 ,   A m er   T a y e s   Sa ee d 3   1 No rth e rn   T e c h n ica Un iv e rsit y ,   T e c h n ica In stit u te  o f   Ha w ij a ,   Ira q   2 Un iv e rsit y   o f   A n b a r ,   Co ll e g e   o f   En g in e e rin g ,   Ira q   3 Un iv e rsit y   o f   T i k rit ,   C o lleg o f   P etr o leu m   & Mi n er als E n g in ee r in g , I r aq       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   2 5 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Sep   1 1 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Sep   2 5 ,   2 0 1 8       T h is  p a p e d e m o n stra tes   a   m a th e m a ti c a l   re p re s e n tatio n   o f   P h o t o v o lt a ic  (P V)   so lar  c e ll a n d   h e n c e   p a n e ls  p e rf o r m a n c e .   On e - d io d e   so lar  c e ll   m o d e is  im p le m e n ted   to   sim u late   th e   c e l a n d   e x trac th e   p e rf o rm a n c e   i n d ica ti o n s.   T h e   tes ted   P m o d u le a re   B P   S o lar  ( 6 0   W a tt a n d   S y n th e sis  P o w e (5 0   W a tt s ),   w h ich   a re   o p e ra ti n g   in   a   P V   g e n e ra ti o n   sy ste m   in   th e   Un iv e rsit y   o A n b a -   Ira q ,   Co ll e g e   o f   A p p li e d   S c ien c e s.  T h e   m a th   m o d e d e m o n stra tes   P o w e v e rsu V o lt a g e   (P - V c h a r a c teristic  c u rv e to   d e p ict  a n d   stu d y   v a rio u p a ra m e ters   w it h   a ff e c ti n g   v a ria ti o n in   th e   P a rra y   p e r f o r m a n c e .   T h e   p a ra m e ters   in c lu d e   a m b ien a n d   c e ll   te m p e ra tu re   d e g re e a n d   so lar  irrad ian c e   (G le v e w h ich   a re   th e   m a in   e le m e n ts  to   d icta te  th e   p ro d u c ti v it y   o f   a   so lar  s y ste m .   G   is  re p re s e n ted   b y   su n   u n it   ( 1   su n = 1   k W /m 2 ).   T h e   o u tco m e o f   th e   sim u latio n   m o d e c h a ra c teristics   c u rv e h a v e   b e e n   c o m p a re d   with   c u rv e p ro v id e d   b y   th e   tes ted   m o d u les   d a ta  sh e e ts.   M A TL A so f t w a r e   h a b e e n   u se d   to   sim u late   th e   m o d e a n d   e x trac th e   re su lt s.  T h is  p a p e a lso   in v e stig a ted   p h o to v o lt a ic  sim u lat io n   w it h   m a x i m u m   p o w e p o in t   trac k in g   (M P P T )   c o n v e rter  to   e v a lu a te  h e n c e   p re d ict  th e   b e h a v io rs  o f   th e   w h o le  p h o to v o lt a ic  DC  c u rre n g e n e ra ti o n   u si n g   P S IM   P o w e El e c tro n ics   p ro g ra m .   T h e   m o d e f o c u se o n   th e   b a sic   c o m p o n e n ts  i n   P V   sy ste m s;  T h e   p a n e a n d   th e   DC - DC  c o n v e rter.  T h e   m o d e li n g   o u tco m e   d a ta  w il b e   u se d   a a   re fe re n c e   v e ri fy in g   th e   p e rf o rm a n c e   o f   th e   tes ted   m o d u les   d u ri n g   th e   y e a r   se a so n s u n d e th e   d o m in a ti n g   d u s ty   h o w e a th e in   w e ste rn   Ira q .   K ey w o r d :   B P   s o lar   Ma th   m o d eli n g   MP P   P h o to v o ltaic  m o d u le s   S y n t h esi s   p o w er   Co p y rig h ©   201 In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Z aid   H.   A li,    No r th er n   T ec h n ical  U n i v er s it y ,   T ec h n ical  I n s t itu te  o f   Ha w ij a Kir k u k ,   I r aq .   E m ail:  za li2 @ u n h . n e w h a v en . e d u       1.   I NT RO D UCT I O N     No w ad a y s ,   r is i n g   e n v ir o n m e n tal  p o llu tio n   p r o b le m s   b ased   o n   cla s s ic  e n er g y   f o r m s   ca u s e s   th p la n et   to   b h o s tile  d u to   th clim ate  ch a n g es  an d   o th er   g eo   an d   h y d r o   co n ta m i n atio n s .   T h p r o b lem s   ar ap p r eh en d ed   ab o u th w a y   o f   en er g y   h ar n e s s i n g   an d   u t ilizati o n .   I n   th i s   p o in t,  f ast   p ac r ev o lu tio n ar y   tech n iq u es   ar i n v e n ted   to   s o l v t h ese   p r o b lem s ,   r e n e w ab le  en er g y   r eso u r ce s   tr a n s - f o r m   th p ass i v e n er g y   to   clea n   ac ti v en er g y   u s ed   to   g en er ate  elec tr ici t y   w i th   n o   e m is s io n s   s u ch   a s   P s y s te m s   [ 1 ] ,   w in d   e n er g y   g en er ato r s ,   tid al  g e n er ato r s ,   b io m a s s   s y s te m s ,   th er m al  p an els,  an d   g eo th er m al  s y s te m s .   T h is   p ap er   w il l   co n ce n tr ate  o n   th an a l y s is   o f   P p an els  u s ed   in   P s y s te m s .   T h s u b j ec is   g ain in g   h u g e   atten tio n   s i n ce   P V   p an els  ar th m o s p o p u lar   r en e w ab le  en er g y   r e s o u r ce .   P p an el  d ep en d s   o n   t h p h o t o - r ad iatio n ,   w ea th er ,   an d   th e   lo ad 's  co n d itio n s .   T h u s ,   t h o u tp u t   cu r r en t,  v o lta g e,   an d   w atta g o f   P p an el  ca n   b f lu c tu at in g   r ap id ly   a n d   s h ar p l y   d ep en d i n g   o n   th m en t io n ed   af f ec ti n g   c o n d o n es.  T h er ef o r e,   p o w er   co n v er ter s   ar u s ed   in   th P s y s te m s   to   p r o v id r eliab le  u s e f u e n er g y   to   t h c u s to m er s   s tab ilizi n g   a n d   i m p r o v in g   t h P p en a l   o u tp u en er g y .   T h u s ,   v ar io u s   co n tr o tech n iq u es  h a v b ee n   p r o p o s ed   an d   in v en ted   o n o f   th e m   C lip p ed   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2088 - 8 694       S o la r   Mo d u les P erfo r ma n ce   Un d er Temp era tu r a n d   S o la r   R a d ia tio n   o f W ester n   I r a q   ( Z a id   Hu s s ein   A li )   1843   Sin u s o id al  P u l s W id th   Mo d u latio n   C SP W tech n iq u [ 2 ]   w h ich   p r o v ed   to   r ed u ce   t h e   h ar m o n ic  cu r r e n ts   an d   p r o v id b est  p o s s ib le  elec tr ical  en er g y .   T o   p r o v an y   p r o p o s ed   m et h o d   ef f ec t iv en e s s ,   o p er atio n   ch ar ac ter is tic s   s h o u ld   b co m p ar ed   an d   test ed   u n d er   s a m af f ec tin g   co n d itio n s .   Ho w e v er ,   th d esig n ,   co n tr o l,  m o n ito r ,   a n d   ev al u atio n   o f   P s y s te m   p er f o r m a n ce   w it h   e x p er i m e n tal   eq u ip m e n t,  p r ep ar in g   m u lt i   s p ec if icatio n   p ar a m e ter s   ar ex p er i m e n tall y   n ec es s ar y   b u t   d if f ic u lt  to   b f o u n d   to   p r o v t h p er f o r m an ce .   T h u s ,   t h ec o n o m ic   b u r d en   w il b v er y   h i g h .   T h er ef o r e ,   f r o m   an   ec o n o m ic  p er s p ec t iv e,   t h M A T L A B   s i m u lat io n   a n d   m a th e m atica an al y s is   ca n   b m o r e f f ec tiv e   an d   ac cu r ate.   I n   t h is   p ap er ,   d etailed   s i m u lat io n   m o d el   o f   s o lar   P ce ll  a n d   h en ce   P p an el   h a s   b ee n   co d ed   w it h   s i m u latio n   an al y s is ,   cr e atin g   ac tu a a n d   ac cu r ate  s i m u latio n   a n al y s i s   te ch n iq u e,   r eq u ir ed   to   ad d r ess   th ab o v ec o n o m ic  a n d   ex p er i m en tal  s etb ac k s .   T h is   p ap er   also   in v esti g ated   p h o to v o ltaic  s i m u latio n   w it h   M P PT  co n v er ter   to   ev alu ate  h e n ce   p r ed ict   th b eh av io r s   o f   th w h o le  p h o to v o ltaic  DC   cu r r en g en er at io n   u s i n g   P SIM   P o w er   E lectr o n ics  p r o g r a m .   T h e   m o d el  f o cu s es o n   t h b asic c o m p o n en ts   i n   P s y s te m s ; T h p an el  an d   th D C - DC   co n v er t er .     On d io d m o d el  eq u iv ale n cir cu it  is   p o p u lar   m o d el  u s ed   to   ev alu ate  t h p er f o r m a n ce   d ata  w h ich   a r r ep r esen ted   b y   P - ch ar a cter is tic  cu r v es  o f   t y p ical  B P   So lar   an d   Sy n th e s is   P o w er   P m o d u les.  T h e   s o lar   m o d u le   m o d el  P - V   ch ar ac ter is tic  co m p ar ed   w it h   t h f ield   p er f o r m an ce   test   d ata,   in   th ar ea   o f   An b ar   ir r ad ian ce   co n d itio n s   an d   te m p er atu r d eg r ee s .   A f ter w ar d ,   P SIM   m o d el  o f   p h o to v o ltaic   s y s te m   w it h   MP P T   DC - DC   b u c k   co n v er ter ,   d ev el o p ed   b y   t h p er tu r b atio n   an d   o b s er v atio n   P & s w i tch in g   c o n tr o m et h o d .   T h e   m o d eli n g   s i m u latio n   b y   M A T L A B   an d   m o d eled   cir cu it  b y   P SIM   ar u s ef u f o r   P s y s te m s   d es ig n er s ,   d u e   t o   th s i m p licit y ,   ac cu r ac y ,   an d   ea s y - to - u s s i m u latio n   a n d   m o d elin g   m eth o d .   T h d ata  ex tr ac tio n   an d   m o d el   ass es s m en h as  b ee n   d e m o n s tr ated   to   in d icate   th in p u t /o u tp u d ata  o f   th m o d el  s u c h   as;  w ea t h er   co n d itio n s ,   co n v er ter s   e f f ec tiv it y ,   co n tr o m et h o d s ,   an d   s o lar   p h y s ical  p ar a m eter s .       2.   M O DE L I N G   & SI M UL AT I O N     T h elec tr ical  m o d eli n g   cir c u i t s h o w n   i n   F ig u r 1   r ep r esen ts   th e   P ce ll.  I t   is   f ed   w it h   t h e   d ep en d en cu r r en s o u r ce   to   r ep r esen ts   th in te n s it y   o f   s o lar   ir r ad iatio n .   T h u s ,   th a m o u n t   o f   d r a w n   cu r r en h as  d ir ec t   co r r elatio n   to   f allin g   lig h i n t en s it y   o n   t h P ce ll.  A ls o ,   th s o u r ce   is   co n n ec ted   in   p ar allel  w i th   d io d w h ic h   r ep r esen ts   t h b eh a v io r   o f   s o lar   ce ll  o f   s ilico n   p - n   j u n ctio n   p h o to d io d e.   T h er ef o r e,   th r o u g h   li g h t   ab s en ce ,   d ar k n es s ,   th P ce ll  is   in ac ti v ele m e n w o r k s   as   lo ad   d io d e   [ 3 ] .   T h s h u n an d   s er ies  r esis tan ce s   r ep r esen t h e f f ec o f   th e   te m p er at u r s in ce   t h r esi s tan c o f   t h m ater ial s   i n cr ea s es   w h e n   t h o p er atio n   te m p er atu r b ec o m es  h i g h er .           Fig u r e   1 .   Mo d el   cir cu it o f   s o lar   ce ll       As p r ev io u s l y   m en tio n ed ,   B P   So lar   P an d   S y n t h esi s   P o w er   P m o d u les   h a v e   b ee n   test ed   u n d er   th e   co n d itio n s   o f   r ad iatio n   a n d   te m p er atu r i n   t h w e s t   o f   I r aq ,   th ese  m o d u les  ar s u i t ab le  f o r   tr ad itio n al  o p er atio n s   o f   p h o to v o lta ic  s y s te m s .   B P   So lar   P an d   S y n th esis   P o w er   P m o d u les   p r o v id 6 0 W   an d   1 5 0 W   r esp ec tiv el y .   B o th   m o d u le s   co n s i s o f   3 6   s ilico n   ce ll s   co n n e cted   in   s er ies.  T h d ata  s h ee m ai n   s p ec if icatio n s   ar d em o n s tr ated   in   T ab le  ( 1 ) .   T h MA T L A B   m at h   m o d e lin g   is   i m p le m en ted   u s i n g   cli m ate  a n d   p h y s ical   p ar am eter s   w ith   m o d eli n g   eq u atio n s   [ 4 ] .   A s   r esu lt,  t h o p er atio n   cu r r en ( I )   ca n   b ca lcu lated   d ep en d in g   o n   t y p ical  p an el  s p ec i f icatio n   m e n tio n ed   i n   th tab le  ( 1 )   [ 5 ]   ( I SC ,   VOC),   I r r ad iatio n   ( G) ,   Ser ies r esis ta n ce   ( R s ) ,   an d   T e m p er a tu r ( T ) .   T h is   m o d elin g   p r o v id es a n al y tical  s i m u lat io n   o u tco m es to   ev al u a te  th p an el s .   T h m o d el  h a s   m an y   co n s ta n ts   a n d   v ar iab le  t o   co v er   th p h y s ical  an d   elec tr ical  p ar a m eter s ,   as s h o w n   b elo w   Va:  Op er atio n   v o lta g e   K:  B o ltz m an n   co n s tan t   q : E lectr o n   C h ar ge   A : q u alit y   co e f f icie n t ( =2   f o r   C r y s talli n Sil ico n ,   <2   f o r   Am o r p h o u s   Sil ico n )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 8     1842     1 8 5 0   1844   Vg : D io d B an d   Gap   v o ltag ( =1 . 1 2 eV  f o r   C r y s ta lli n Sil ico n ,   <1 . 7 5   f o r   Am o r p h o u s   Sil ic o n )   Ns:   Nu m b er   o f   p an el  P ce lls   T 1 : M in im u m   o p er atio n   te m p er atu r e   Vo c:  Op en   C ir cu i t v o lt a g f o r   ea ch   P ce ll   1 s c:  Sh o r t Ci r c u it C u r r en f o r   ea ch   P ce ll   T 2 : M ax im u m   o p er atio n   te m p er atu r   T ak : A ct u al  o p er atio n   te m p er atu r e   T h p ar am eter s   ab o v ar e   u s e d   in   m at h   m o d eli n g   eq u atio n s   b elo w :     I L _T1 = I s c_ T 1 * G           ( 1 )       I L =I L _T1 +K   *   ( T ak - T 1 )                     ( 2 )       K = ( I s c_ T 2     I s c_ T 1 ) /( T 2 - T 1 )                   ( 3 )       I T1 =I s c_ T 1 /( ex p   ( q   *   Vo c_ T 1 ) /( *   *   T a - 1)             ( 4 )     I 0 = I T1  *   ( T ak /T ac )   ( 3 /N)   * ex p   ( - q   *   Vg   / ( N s   *   K)   *   ( ( 1   / T ak )   -   ( 1 /T ac ) )           ( 5 )     dV /d I _ Vo c = -   1 . 1 5   / N s   /2                     ( 6 )     X = I o _ T 1   * q   / ( *   *   T ac )   *   ex p (   q   *   Vo c_ T 1   ( Ns *   K * T ac ) )         ( 7 )     Vt_ T a= A   *   *   T ak   /q                   ( 8 )       R s =d V \ d I _ Vo c - ( 1 /X) = Xv                     ( 9 )     Ne w to n   R ap h s o n   iter atio n   n u m er ical  m et h o d   h as  b ee n   ap p lied   to   ex tr ac t   th v alu o f   cu r r en f o r   ev er y   w o r k i n g   v o lta g to   f i n d   P - c u r v e s   u n d er   t h e f f ec o f   T e m p er atu r a n d   ir r ad iatio n   o f   An b ar   p r o v in ce   w e s t I r aq ,   as sh o w n   i n   eq u atio n   ( 1 0 )   [ 6 ] .     I a= I a - (I L - I a - I 0 * ( e x p ( ( V oc +I a * R s ) /Vt_ T a) - 1 ) ) /( - 1 - (I 0 * ( e x p ( ( Vc+ I a* R s ) /( Vt_ I a) 1 ) ) * R s /Vt_ I   ( 1 0 )     M AT L AB   Co de   Va= [ 0 :0 . 5 :2 1 . 5 ] ;   G= 1   k = 1 . 3 8 e - 2 3 % B o ltzm a n   co n s tan t   q = 1 . 6 0 e - 1 9 % E lectr o n   ch ar g   A =2 ; V g = 1 . 1 2 ;   Ns = 36   T = 2 5 ;   Vo c_ T 1 = 2 2 . 1   /Ns ; I s c_ T 1 = 3 . 9 9   T2 = 2 7 3   7 5 ; V o c_ T 2 = 1 7 . 0 5   /Ns   I s c_ T 2 = 2 . 9 9 T aK( n ) = T 1 ;   I p h _ T 1 =I s c_ T 1   *   ( G) ;   f o r   n =1 :4   a( n ) = ( I s c_ T 2   -   I s c_ T 1 ) /I s c_ T 1 * 1   /( T 2   -   T 1 ( n ) ) ; en d   f o r   n =1 :4       I p h ( n ) = I p h _ T 1 *   ( 1   a( n ) * ( T aK( n )   -   T 1 ( n ) ) ) ; en d   f o r   n =1 :4   Vt_ T 1 ( n ) = k * T 1 ( n ) /q ; en d   %=A* k T /q   f o r   n =1 :4         I r _ T 1 ( n ) =( ex p ( Vo c _ T 1 /( A *   Vt_ T 1 ( n ) ) ) - 1 ) ; en d     f o r   n =1 :4           I r _ T 2 ( n ) = I s c_ T 2 / ( ex p ( Vo c _ T 2 / ( A* Vt_ T 1 ( n ) ) ) - 1 ) E n d   b = Vg   *   q /( A* k ) ;   f o r   n =1 :4   I r ( n ) = I r _ T 1 ( n ) * ( T aK( n ) /T 1 ( n ) ) . * ( 3   / A )   . *   ex p ( - b . * ( 1 . /T aK( n )   - ( 1 /T1 ( n ) ) ) ) ; en d   f o r   n =1 :4   X2 v =I r _ T 1 ( n ) /( A* V t_ T 1 ( n ) ) * ex p ( Vo c_ T 1 /( A* Vt_ T 1 ( n ) ) ) ; e n d   d Vd I _ Vo c = -   1 . 1 5 /Ns   / 2 % d V/d I   at  Vo p er   ce ll   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2088 - 8 694       S o la r   Mo d u les P erfo r ma n ce   Un d er Temp era tu r a n d   S o la r   R a d ia tio n   o f W ester n   I r a q   ( Z a id   Hu s s ein   A li )   1845   Rs = -   Dv /d I _ Vo -   1 /X2 v %s e r ies r esis ta n ce   p er   ce ll   f o r   n =1 :4   Vt_ T a( n ) = A * 1 . 3 8 e - 2 3   *   T aK( n )   / 1 . 6 0 e - 1 9 en d   % = A* k * T / q   Vc = Va/Ns;   Ia = ze r o s ( s ize( Vc) ) ;   Ia = I p h   -   I r . * ( e x p ( ( Vc+ ia. * R s )   . /Vt_ T a)   - 1 ) ; %  Ne w to n s   m et h o d   Ia = [ iav ;ia] en d   % to   o b s er v co n v er g e n ce   f o r   d eb u g g i n g .     p = Va. * I a;  %p o w er   p lo t( Va, p ) ;       3.   SI M UL AT I O R E S UL T S   T y p icall y ,   t h elec tr ical  p r o p e r ties   an d   s p ec if icatio n s   o f   P p an els  is   p r o v id ed   in   its   d atash ee b y   th e   m an u f ac t u r er s .   Ho w e v er ,   b ef o r p u r ch asi n g   an y   P p an el  b r an d ,   it  is   h ig h l y   r ec o m m en d ed   to   m a k e   co n f ir m atio n   m ea s u r e m e n t s   t o   ass u r th er e   is   n o   d e v iati o n   f r o m   n o m i n al   v al u es.   I n   s o m e   b r an d s ,   t h e   d ev iatio n   f r o m   p r o m is ed   v a lu es  i s   lar g an d   ex p ec ted   d u to   lack   o f   ef f icie n c y   a n d   m an u f ac t u r in g   m al f u n ctio n s .   T h s p ec if icat io n s   o f   te s ted   m o d els ar lis ted   i n   T ab le  1 .       T ab le   1 .   Sp ec if icatio n   o f   th S i m u lated   Mo d u les   P a r a me t e r   B P   S o l a r   S y n t h e si s Po w e r   I sc  ( A mp e r e )   3 . 9   3 . 1 8   V o c   ( V o l t )   22   20   P o u t   ( W a t t )   60   50         3 . 1 .   I rr a dia nce   P g en er atio n   r eso u r ce   d ep en d s   b asicall y   o n   t h ab ilit y   o f   s ilico n   o r   o th er   ce r tai n   m ater ials   o f   tr an s f er r in g   t h e   p h o to - r ad iati o n   en er g y   f r o m   th e   s u n   o r   an y   o th er   s o u r ce   in to   m o v i n g   to   c h ar g e   h en ce   elec tr ical  en er g y .   I r r ad ian ce   ( G)   is   e n er g y   a m o u n t t h at   ap p lied   en er g y   o n   a   g i v e n   ar ea   ( w a tts   p er   s q u ar m eter   ( W /m ²) ) .   T h u s ,   it  is   in s ta n ta n eo u s   v al u av er ag ed   o v er   d ef in ed   p er io d   [ 7 ] .   T h er ef o r e,   co m m o n l y   t h e   ir r ad ian ce   is   s p ec if ied   p er   h o u r ,   d a y ,   o r   e v en   m o n th .   I n   th i s   p ap er ,   af ter   ap p l y i n g   t h s i m u latio n   o f   th e   last   s ec tio n   t h P - V   cu r v es  i s   p lo tted   in   d if f er e n co lo r s   to   d if f e r en tiate  t h e m .   E ac h   c u r v e x p lain s   th e lectr ical   b eh av io r   p r o d u ce d   b y   p an e u n d er   d if f er en w h ic h   v a r ies  f r o m   ( 0 . 7   to   1 . 2 )   W /m ²  t h a m o u n o f   s o lar   r ad iatio n   d u r in g   th e   y ea r   s ea s o n s   i n   An b ar .   T h d ata  o f   r ad iatio n   i s   co llected   f r o m   s o lar   m ax i m u m   r ad iatio n   tr ac k er   in s talled   i n   th e   Un iv er s it y   o f   An b ar   w h er G= 1 . 2 ,   1 ,   1 ,   0 . 7   s u n s   d u r i n g   t h S u m m e r ,   Sp r in g ,   Au t u m n ,   an d   W in ter   r esp ec tiv el y .     Fig u r 2   d ep icts   th e   e f f ec t   o f   d if f er en t   o n   t h p o w er   g e n er atio n   o f   B P   So lar   m o d u le   w h e n   t h e   te m p er atu r i s   f ix ed   at  t h s ta n d ar d   v alu 2 5   C el s i u s   d e g r ee .   Desp ite  th g i v e n   Ma x i m u m   p o w er   o f   t h p an el   w h ic h   is   6 0   w att s ,   t h p o w er   o b tain ed   at  w in ter   ( w h e n   G= 0 . 7 )   is   th m in i m u m   eq u al   4 1   w at ts ,   w h er ea s   t h e   m ax i m u m   p o w er   ca n   b o b tai n ed   at  s u m m er   ( G= 1 . 2 )   is   th m ax i m u m   eq u al  7 3   w atts .   I s h o u ld   b n o ted ,   th e   p o w er   v al u i n   t h T ab le   1   f o r   B P   So lar   m o d u le  is   6 0   w h ich   is   th v al u p o w er   at  th m o s o f   s p r in g   a n d   Au t u m n   ( w h en   G= 1 )   w h ich   i s   s tan d ar d   u s ed   to   test   a n d   d eter m i n th m o d u le  elec tr ical  p er f o r m a n ce .   I n   Fig u r 3 ,   th ef f ec o f   v ar iatio n   o n   S y n t h esi s   P o w er   m o d u le  p er f o r m a n ce .   Desp ite   th g i v e n   Ma x i m u m   p o w er   o f   t h p a n el  w h ic h   is   6 0   w att s ,   t h p o w er   o b tain ed   at  w in ter   ( w h e n   G= 0 . 7 )   is   th m i n i m u m   eq u al  3 2   w att s ,   w h er ea s   th e   m ax i m u m   p o w er   ca n   b e   o b tain e d   at  s u m m er   ( G= 1 . 2 )   is   t h m ax i m u m   eq u al   5 7 . 5   w att s .   I s h o u ld   b n o ted   th at  p o w er   v al u in   t h tab le  ( 1 )   f o r   Sy n t h esi s   P o w er   m o d u le  i s   5 0   W atts   w h ic h   is   th v al u p o w er   at   th e   m o s o f   s p r i n g   an d   Au t u m n   ( w h e n   G= 1 )   w h ich   is   s ta n d ar d   u s e d   to   test   t h m o d u le  elec tr ical  P er f o r m a n ce   [ 8 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 8     1842     1 8 5 0   1846       Fig u r e   2 .   P - cu r v es  u n d er   ir r ad ian ce   v ar iatio n   o f   B P   So lar   m o d u l           Fig u r e   3 .   P - cu r v es o f   s y n t h e s is   p o w er   u n d er   ir r ad ian ce   v ar iatio n       3 . 2 .   T e m pera t ure  E f f ec t   W h en   te m p er atu r i n cr ea s e s   t h r esi s ti v it y   o f   t h co n d u cto r s   an d   d o p ed   s e m ico n d u cto r s   b ec o m e s   h ig h er ,   t h u s   t h cu r r en d ec r ea s es  f o r   P m o d u les.  T h s h u n a n d   s er ies  r esi s ta n ce   r ep r esen t h ef f ec o f   t h e   te m p er atu r e.   T h te m p er at u r in   W ester n   I r aq   is   2 5 ,   5 0   °C ,   i n   w i n ter   a n d   Su m m er   r esp ec ti v el y .   Ho w ev er ,   as   te m p er atu r ac c u m u lati n g ,   th e   h ea t   ca n   r is to   7 5   °C   esp ec ia ll y   in   th e   d ee p   ar ea s   i n   t h w e s ter n   d eser t,   w h ich   is   th p r o m is i n g   f ar m   f o r   s u c h   P p r o j ec ts .   I n   F ig u r 4 ,   th ef f ec o f   te m p er atu r o n   t h P g en er atio n   is   d ep icted .   T h m a x i m u m   p o wer   is   6 1   w at ts   e x tr ac ted   at  2 5   °C ,   w h er ea s   th m i n i m u m   p o w er   is   7 5 . 5   w att s   at   7 5   °C .   T h P - c u r v e s   ar p lo tted   at  th s ta n d ar d   s o lar   r ad iatio n   G= 1   [ 9 ] .   A s   s h o wn   i n   F ig u r 5 ,   t h e   te m p er atu r ef f ec o n   P g en er atio n   o f   S y n th e s is   P o w er   m o d u le  is   illu s tr ated .   T h m a x i m u m   p o w er   is   4 7   w att s   ex tr ac ted   at  2 5   °C ,   w h er ea s   th m i n i m u m   p o w er   i s   44   w att s   at  7 5   °C .     0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 V ( v o l t ) P ( w a t t )     G = 0 . 7   s u n G = 1   s u n G = 1 . 2   s u n Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2088 - 8 694       S o la r   Mo d u les P erfo r ma n ce   Un d er Temp era tu r a n d   S o la r   R a d ia tio n   o f W ester n   I r a q   ( Z a id   Hu s s ein   A li )   1847       Fig u r 4 .   P - cu r v es o f   B P   So lar   m o d u le  u n d er   te m p er atu r v ar iatio n           Fig u r e   5 .   T h P - V   cu r v o f   s y n th e s i s   p o w er   m o d u le  u n d er   tem p er at u r v ar iatio n       4.   DC - DC  CO NVER T E SI M UL A T I O   P r o v id s tate m e n t h at  w h a is   e x p ec ted ,   as  s tated   i n   t h " I n tr o d u ctio n "   ch ap ter   ca n   u lti m atel y   r esu lt  i n   " R es u lts   a n d   Dis c u s s io n "   ch ap ter ,   s o   th er is   co m p a tib ilit y .   Mo r eo v er ,   it  ca n   also   b ad d ed   th e   p r o s p ec o f   th d ev elo p m e n o f   r esear ch   r esu l ts   an d   ap p licatio n   p r o s p ec ts   o f   f u r t h er   s t u d ies  in to   th n e x t   ( b ased   o n   r esu lt a n d   d is c u s s io n ) .   DC - DC   C o n v er ter   is   u s ed   to   tr ac k   an d   h ar n e s s   Ma x i m u m   P o w er   P o in ( MP P )   in   th P - cu r v e s   o f   th P p an els.  T h er ef o r e,   Hi g h   ir r ad iatio n ,   ef f icie n m an u f ac t u r in g ,   an d   lo w   o p er atio n   te m p er atu r ar n o t   th o n l y   co f ac to r s   to   a f f ec t h P p an el  p er f o r m an ce   a n d   h ar n e s s   m a x i m u m   p o s s ib le  e l ec tr ical  en er g y   f r o m   th P p an el.   An   ap p r o p r iate   MP PT  m et h o d   in cr ea s es  t h ef f icien c y   o f   e n er g y   h ar n ess i n g   a n d   en s u r i n g   t h m ax i m u m   p o w er   in   t h P - cu r v e.   Se v er al  MP PT  alg o r ith m s   ar in v en ted   an d   u s ed   in   th P s y s te m s   alo n g   w it h   D C - DC   co n v er ter s   [ 1 0 ] .   T h ey   ar e:   a.   P er tu r b atio n   an d   Ob s er v atio n   m et h o d   ( P & O)     b.   Hill C li m b i n g   Alg o r it h m   m et h o d   ( HC )   c.   I n cr e m e n tal  C o n d u cta n ce   m e t h o d   ( I NC )   0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 0 10 20 30 40 50 60 70 V ( v o l t ) p ( w a t t )     T 1 = 2 5 T 2 = 5 0 T 3 = 7 5 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 0 10 20 30 40 50 60 V ( v o l t ) p ( w a t t )     T 1 = 2 5 T 2 = 5 0 T 3 = 7 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   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 8     1842     1 8 5 0   1848   I n   th i s   s ec tio n ,   P p an el  ca s ca d ed   b y   b u ck   co n v er t er   co n tr o lled   b y   th P & al g o r ith m   is   s i m u lated   b y   P SIM .   T h is   s i m u latio n   ai m s   to   ex tr ac t h M P P   in   th P - cu r v e s   o f   t h test ed   m o d u le s   u n d er   th f i x ed   v alu e   o f   G= 1   S u n   a n d   T =2 5   °C .   I n   th e   P s y s te m s ,   th e   m ain   f u n ctio n s   o f   b u c k   D C - DC   co n v er ter   ar s tep p in g   d o w n   m o d u le  g e n er ated   DC   v o lta g to   co n n ec it  to   th e   b atter ies  a n d   ac as  in ter m ed iate  p o w er   p r o ce s s o r   to   tr ac k   MPP   f r o m   t h co n n ec ted   P ar r ay   [ 1 1 ] .   T h co n v er ter s   c h an g o u tp u v o ltag an d   cu r r en t   to   in ter f ac f i x ed   s o u r ce   to   v ar iab le  lo ad .   T h P & al g o r ith m   is   p o p u lar   s in ce   it  h as  v er y   f a s r esp o n s e   w it h   t h b est  r esu lt  b ec au s it   r ea ch es  s tead y   s tate  o p er atin g   s ta g q u ick l y   it  is   i m p le m e n ted   in   F i g u r 6 .   I n   Fig u r 7 ,   MP P T   co n v er ter   u s in g   P & Me t h o d   i n   it s   s w i ch in g   g ate   is   b u il a n d   ex ec u ted   b y   P SIM .   T h te m p er atu r T =2 5   °C   an d   G= 1   s u n   ar ass u m ed   a n d   co n s id er ed   in   P SIM   s i m u latio n .           Fig u r 6 .   P er tu r b   an d   o b s er v m et h o d   to   o b s er v th m a x i m u m   p o w er   ( w h e n   d P = 0)             Fig u r 7 .   MP PT  b u ck   co n v er t er   w it h   P & m eth o d       T h v o ltag is   p er tu r b ed   an d   o b s er v e   th ch a n g o f   o u tp u p o w er .   T h g ati n g   s u b - cir cu it  is   P & O   m et h o d   co n tr o llin g   t h co n v er ter   s w itc h i n g   cir cu it  to   ch an g e   th s w itch   g ate  ( tr an s i s to r )   ac h iev in g   MP P   f r o m   test ed   B P   So lar   an d   S y n t h esi s   P o w er   p an el s   [ 1 2 ] .   Fig u r 7   d ep icts   th o u tp u p o w er   f r o m   DC - D C   b u c k   co n v er ter   s h o w n   ab o v e.   T h m ax i m u m   p o w er   is   6 0   W att  f o r   B P   So lar   an d   4 7   w h ic h   a r id en tical  to   t h m ax i m u m   p o w er   i n   th P - c u r v e.   Fi g u r 8   s h o w s   t h MP PT   b u ck   co n v er ter   w i th   P & m eth o d   o u tp u t.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2088 - 8 694       S o la r   Mo d u les P erfo r ma n ce   Un d er Temp era tu r a n d   S o la r   R a d ia tio n   o f W ester n   I r a q   ( Z a id   Hu s s ein   A li )   1849         Fig u r 8 .   T h MPPT   b u ck   co n v er ter   w i th   P & m et h o d   o u tp u t       5.   CO NCLU SI O   Ma th e m atica m o d elin g   o f   t w o   m o d u les  i s   p r esen ted   b y   M A T L A B   co d in g   a n d   P SIM   p o w er   elec tr o n ics  p r o g r a m   to   an al y z th e   p er f o r m a n ce   o f   B P   So la r   an d   S y n t h esi s   P o w er   P p an els.   T h is   p ap er   h a s   in tr o d u ce d   th e f f ec o f   T em p er atu r an d   s u n   I r r ad iatio n   o f   th w es o f   I r aq   ar ea .   T h is   s i m u latio n   w o r k   w ill   b e m p lo y ed   as   r e f er en ce   t o   ass es s   t h p er f o r m an ce   o f   a n y   P m o d u le  u s ed   i n   t h i s   ar ea   to   co m p ar t h eir   p r ac tical  an d   ac tu al  r esu lts .         RE F E R E NC E   [1 ]   A b d e lk a d e M e z o u a ri,   R.   El g o u ri,   M .   A lare q i,   K.  M a teu r,   H.  Da h o u 4 ,   L .   Hlo u ,   A   N e w   P h o t o v o lt a ic  Blo c k s   M u tu a li z a ti o n   S y ste m   f o M icro - G rid Us in g   a n   A rd u in o   Bo a rd   a n d   L a b v ie w”   In tern a ti o n a Jo u rn a o f   P o w e r   El e c tro n ics   a n d   Driv e   S y ste m   (IJ P ED S ),   V o l.   9 ,   No .   1 ,   M a rc h   2 0 1 8 ,   p p .   9 8 - 1 0 4   [2 ]   Hiro sh Ya m a sh it a ,   Ke it a   T a m a h a sh i ,   M a sa k a z u   M ich ih ira  Ak ira  T su y o sh i,   Ku n iy u k Am a k o ,   a n d   M in w o n   P a rk ,   " A   No v e l   S im u latio n   T e c h n iq u e   o f   th e   P V   G e n e ra ti o n   S y st e m   u si n g   Re a W e a th e Co n d it io n s,"   P CC - Os a k a   2 0 0 2 V o l .   2 ,   p p .   8 3 9     8 4 4   (2 0 0 2 ).     [3 ]     M o h a m m e d   Qa si m   Tah a ,   Ay m e n   L p iza ,   " De sig n   a   Ne w   P W M   S w it c h in g   T e c h n iq u e   in   M u lt il e v e Co n v e rters " ,   IEE Co n n e c ti c u Co n f e re n c e   o n   In d u strial  E lec tro n ics   T e c h n o lo g y   &   A u to m a ti o n   2 0 1 6 ,   Un iv e rsity   o f   Brid g e p o rt ,   CT ,   Un it e d   S tate s o f   Am e ric a ,   Oc to b e 1 4 ,   2 0 1 6     Oc to b e 1 5 ,   2 0 1 6 .   [4 ]   Ka rtee k   G u m m a n d   M e h d F e r d o w s, ‖  Do u b le - In p u DC DC  P o w e El e c tro n ic  Co n v e rters   f o El e c tri c - Driv e   V e h icle s T o p o l o g y   E x p lo ra ti o n   a n d   S y n th e sis  Us in g   a   S in g le - P o le  T rip le - T h ro w   S w it c h ‖,  IEE T ra n sa c ti o n o n   In d u strial  El e c tro n ics ,   V OL .   5 7 ,   NO .   2 ,   F EBRUA RY 2 0 1 0 .   [5 ]   S .   S a m a a n d   P .   K.  H o ta,  P o w e Qu a li ty   I m p ro v e m e n b y   S o lar  P h o t o - v o lt a ic  /   W in d   En e rg y   In teg ra ted   S y ste m   Us in g   Un if ied   P o w e Qu a li ty   Co n d it i o n e r,   I n tern a ti o n a Jo u rn a o f   P o w e El e c tro n ics   a n d   Driv e   S y ste m   (IJP EDS ),   V o l .   8 ,   No .   3 ,   S e p tem b e 2 0 1 7 ,   p p .   1 4 1 6 1 4 2 6 .   [6 ]   A sh ish   Ku m a S in g h a l,   a n d   Ra k e sh   Na rv e y ,   " P S IM   a n d   M A TL A B   Ba se d   S im u latio n   o f   P V   A rra y   fo En h a n c e   th e   P e rf o rm a n c e   b y   Us in g   M P P T   A lg o rit h m " ,   In tern a ti o n a Jo u rn a o f   El e c tri c a En g in e e rin g   (IE EE ),   Vo l.   4 ,   No .   5 ,   p p .   511 - 5 2 0 ,   (2 0 1 1 ).   [7 ]   A .   L a v a n y a ,   K.  V ij a y a   k u m a r,   J.  Div y a   Na v a m a n i,     T o p o lo g ica Co m p a riso n   o f   Du a l - In p u DC - D Co n v e rters ,   In tern a ti o n a Jo u rn a o f   P o w e El e c tro n ics   a n d   Driv e   S y ste m   (IJP E DS),   Vo l.   8 ,   No .   2 ,   J u n e   2 0 1 7 ,   p p .   8 0 4 ~ 8 1 1   [8 ]   T in g - Ch u n g   Yu   a n d   T a n g - S h iu a n   Ch ie n ,   " A n a l y sis  a n d   S im u latio n   o f   Ch a ra c teristics   a n d   M a x imu m   P o w e P o in t   T ra c k in g   f o P h o to v o l taic   S y ste m s" , P EDS 2 0 0 9 ,   p p .   1 3 3 9 - 1 3 4 4 ,   (2 0 0 9 ).   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   4 Dec em b er   2 0 1 8     1842     1 8 5 0   1850   [9 ]   A .   El k h o ly ,   F .   H.  F a h m y   a n d   A .   A b u   El e la,  " A   Ne w   T e c h n i q u e   f o P h o to v o lt a ic  M o d u l e   P e rf o rm a n c e   M a th e m a ti c a M o d e l" ,   I n tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n   C h e m istr y   a n d   Ch e m ica En g in e e rin g   (ICCCE   2 0 1 0 ) ,   p p . 6 - 1 0 ,   (2 0 1 0 ).   [1 0 ]   M o h a m m e d   Q.  T a h a ,   Qu sa y   H.  Ees se   a n d   S a li h   M o h a m m e d   S a li h ,   M a th e m a ti c a M o d e li n g   o f   d iffere n P h o t o v o lt a ic M o d u les ,   Jo u rn a o f   tele c o m m u n ica ti o n s,  V o l u m e   1 1 ,   Iss u e   2 ,   p p .   5 9 - 6 4 ,   De c e m b e r,   (2 0 1 1 ).   [1 1 ]   G e o ff   Walk e r.   Ev a lu a ti n g   M P P T   Co n v e rter  T o p o l o g ies   Us in g   M a tl a b   P M o d e l”,   De p a rtm e n o f   Co m p u ter   S c ien c e   a n d   El e c tri c a E n g in e e rin g ,   Un iv e rsit y   o f   Qu e e n sla n d .   [1 2 ]   A .   Ch e k n a n e   ,   S.  Be n sm a in   ,   B.   Be n y o u c e f ,   J. - P .   C h a rles ,   a n d   R.   Zerd o u m . "   S e ries   Re sist a n c e   o f   S n O2 /S iO 2 /S i( n )   S o lar Cells       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS          Zaid   H.  A li :   Cu rre n tl y ,   h e   is  a   l e c tu re a th e   No rt h e rn   T e c h n ica Un iv e rsity     Ira q ,   T e c h n ica l   In stit u te  o f   Ha w ij a .   H e   re c e iv e d   M S . c   d e g re e   f ro m   th e   Un iv e rsit y   o f   Ne w   Ha v e n   -   USA  in   2 0 1 7   a n d   re c e iv e d   B. S .   De g re e   in   El e c tri c a En g in e e rin g   f ro m   th e   Un i v e rsit y   o f   T ik rit - Ira q   in   2 0 0 9 .   He   is  in tere ste d   in   P o w e S y ste m   En g in e e rin g ,   a n d   Dig it a S ig n a P ro c e ss in g   (DS P ) ,   P o w e r   El e c tro n ics ,   P o w e Distrib u ti o n   S y st e m s,  a n d   Re n e w a b le  En e rg y   Re so u rc e s.   He   h a p u b li s h e d   m a n y   p a p e rs i n   i n tern a ti o n a a n d   l o c a c o n f e re n c e s an d   jo u rn a ls.             A b d u ll a h   Kh a li d   A h m e d He   is  c u rre n tl y   a   lec tu re a th e   c o ll e g e   o f   e n g in e e rin g ,   Un iv e rsit y   o A n b a   Ira q .   He   h o ld M . S c .   d e g re e   f ro m   Wes tern   M ich ig a n   Un iv e rsit y ,   th e   US in   2 0 1 5   a n d   re c e iv e d   h is   b a c h e lo r’s  De g r e e   i n   e lec tri c a a n d   El e c tro n ic  En g in e e rin g   f ro m   th e   Un iv e rsit y   o A n b a r - Ira q   in   2 0 1 0 .   He   is  h ig h l y   in tere ste d   in   Dig it a S ig n a P ro c e ss in g   (DSP ),   Dig it a Im a g e   P r o c e ss in g   (DIP ),   Bi o m e d ica S ig n a P ro c e ss in g ,   a n d   C o m m u n ica ti o n   S y ste m s.  He   h a s   p u b li sh e d   m a n y   p a p e rs i n   lo c a a n d   in tern a ti o n a j o u r n a ls  a n d   c o n f e re n c e s.            Am e T .   S a e e d Cu rre n tl y ,   h e   i a   lec tu re a T ik rit   Un iv e rsity     C o ll e g e   o f   P e tr o leu m   a n d   M in e ra ls.   He   h o l d M S . c   d e g re e   f ro m   th e   Un iv e rsit y   o f   N e w   Ha v e n ,   USA   in   2 0 1 6   a n d   re c e iv e d   B. S .   De g re e   in   El e c tri c a En g in e e rin g   f ro m   th e   Un iv e rsit y   o f   T ik rit - Ira q   i n   2 0 0 9 .   He   is   Hi g h ly   in tere ste d   in   Re n e w a b le  En e rg y   Re so u rc e s,  Co m m u n ica ti o n   S y ste m s,  Dig it a S ig n a P ro c e ss in g   (DSP ) ,   a n d   M a c h i n e s.  He   h a p u b li sh e d   m a n y   p a p e rs  in   in tern a ti o n a a n d   lo c a c o n f e re n c e a n d   jo u r n a ls.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.