In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S Vo l .  1 0 , No .  2 , Ju n e  20 1 9 , p p .  1 0 8 1 ~ 1 089  ISSN: 2088- 8694,  DOI :   10.11591 /ijpeds. v10. i 2.pp1081-1089          1081     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   Maximum   pow e r point tr acking o f partiall y s h ading PV system  using cuckoo search algorithm      A. Ibrahim 1 Ra ef  A bo elsaud , S. Ob u k h ov 3   1, 2   Dep a rt m e nt  o f Elect rical  P owe r   a nd  Mach in es E ng ineeri ng, Z a g azi g Univers i t y ,   Egypt   1 , 2, Dep a rt men t  of   E n ergy  and  Pow er En g i n eerin g,  N a t ion a l Res e arch T om sk P olyt echn i c U n i v ersi ty, Russ i a       Art i cl e In fo     ABSTRACT A r tic le hist o r y :   R e c e i v e d  Dec   8 , 2 0 18  Re vise d Mar   3,  201 9   Ac ce p t ed  M ar 1 2 ,  2 019      Th is   p ap er  p resent cuck oo   s earch   ( CS al go ri thm   f o det e rmi n in t h gl ob al  m ax im u m   p ow er  point  ( G M PP)  t racki ng  of  pho to volt a ic  ( P V )   und er  part ial   sha d ing  conditions  ( PSC ) The  convent i onal   m et hods  a re  fai l ed  t track   t h e   G M P P   u n d e P S C,  w hich   d ec reas e   th reli ab i l ity   o f   the  p o w e r   sy st e m   a nd   i ncreas t h system  l o s s e s .   T h e   p erf o rm ance  of   t he  C al gor ithm  is   c om pared  with   p e r t u rb   a n d   obs erve  ( P & O )   a l g o r ithm   f o diff er ent   cas es  o op erati ons   o f   P V   p an e l un der  P S C .   The  CS   a lg ori t hm  i s   u s ed  i n   this  w ork  t o   con t ro d i rectly  t h e   d ut cycl o f   t he  D C-D C   c on verter  w ith ou p r op ortion a l   in teg r al  d eriv a tive  (P ID)  c o nt rol l er.  Th p r op os ed   C S   m o d e can  t r a c k  t h e   GM PP   v ery  ac cu rate  w ith   h igh  ef fi ciency   i l e ss  tim un der  d i ff erent  con d i t i ons  as  we ll as  in   P S C .   K eyw ord s :   Gl o b a l  max i m u m  po w er  p oin t   M a xi mum   power  p oi n t  track ing   Cuck oo  search   P a rti a lly  s hadi ng  con d i t i o n     Co pyri gh t © 2 019 In stit u t of Advanced  En gi neeri n g  an d  S c ien ce.   All  rights   res e rv ed.  Corres pon d i n g  Au th or:   A.   I b r ah i m   Depa rtem ent o f  Elec t r i c a l P o wer  and Ma chi n es En g i n ee ri n g ,   Za g azi g   Uni v ersi ty , Eg yp t.  Em ail:  i b r a gim @ t p u.r u       1.   I N TR OD U C TI O N    I t   i s   know t h a t   t h e   w orl d 's  e le ctric i t y   c o n su m p tio w i l l   i n c r e a s ann u a ll y   i t   i exp e ct ed  t h a t   fu rth e grow t h   w i ll  be   due  t the   i n c r e a se  i n   t h nu m b er  o p o p u l ati o a n d   t h i n cr easi ng  de ma nd of  t he   m oder n   w a y o f  li f e s ty l e  [1,   2 ] .   T he r e f o r e ,   ther i s  a ne e d   to  d eve l o p   rene w a b l e e n er g y  s ource s t o   e nsur e sus t a i n a bi l i t y   hi gh  p o w e r   supp l i e s   t the   c o n s um er as  w ell  a s   t r e duce   l o ca l   a nd   g l oba r oom  p o llu t i on.   T h e   m ain   pro b lem s   i th e   pr actic a l   u se   o P a   V   pow er   g e n era tio sys t em   ( P G S )  a r e  t h e  r e l a t i v e l y   l o w   e f f i c i e n c y  o f   con v er sio n   o prim ary  e n erg y   ( fr om  9   t 17% and  the  p r on ou nce d   d e p e nde nce   o f   t he   s olar   cel l ' e n ergy   c h ara c t e ri st i c o n   ext e rn al   c l i mat i c o ndi tion [3 -5 ].  S o l a r   p a ne ls  c o n s i st   o se ve ral  seri e s - p ara l le l   c onne ct e d   so l a modu les and  are   de si g n e for  d i rec t   c o nve rs i o n of  s ol a r   e nergy in to elec t r i c a e n er gy  w i t h   t he ne c e s sa ry   val u es  o f c onst a nt  v o lta ge  an d   curr ent.  Th po we ch arac t e ri sti c o f   s o l ar  c e l l s   h av e   a   no n lin e a c o n v e sh ap e   wi t h   a n   ext r emu m s o   t o   ob ta in   t he   m ax imum   a va i l ab l e   p ow er   i is   a dv isa b le  t o   ope ra te  t he a t   t h e   m a x i m um   p o w e r   poin t   ( MP P ) O n   the   o t her   ha n d ,   t h e ge ne rate d pow er o f s o la pa ne ls de p e n ds   o t h e   o p er at ing   co n d i tio ns : the   in te n s i t o f  so l a r   radia t i o n,  a mbie nt  t em per a t u re  [ 6].  C h a n g i ng   i o n e   or   a ll   o t he se  c o n d i t i o ns   w i ll  le ad  t o   c h an ge  i th e   pos it io of  M P P .   S o   t he   s ea r c an trac k i ng   o MP P   i n   r ea l   oper at in con d iti on s   are   on e   o f   t h e   w ay t o   impro v e   th o p era tio na e f fi c i e n c y   o t h so lar   pa n e l.  W i t n o   S h a d ing,   m any  co n v en t i o n a l   m etho ds  o hav i ng  be en  d evel o p ed  f or  M P P T,  t he  m ost  com m on  me th ods  a m o n g   t he are   consta nt  v o l tage  M P P T,  pert urb  a n d   o b se rve  (P &O )   an it s   num er ous  m o d ific a t i o ns,   a nd  i ncre me nt a l   i n duc ta nce   m e t h o d   [ 7- 1 1 ] .   U nder   pa rt ial  sha d in g,   t he   P -V   c hara cter i s tic  h as  m any  loca pe a k a nd  one   g lo ba pe ak  [ 12- 14].   The  con v e n t i ona me thods  a re  f a i l e t o   t ra c k   t he   G MP P .   R ece ntl y ,   t h e   resea r che r ha ve  w o r ked  how   t o   tr a c the   G M P P   under   P S C usi ng so ft c ompu t i ng  tec h ni q u es.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94  I n t   J Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 2 ,   Ju n e   2 019   :    1 0 81     1 089  1 082 A m ong   t hem   ar e   th e   fuzz l o gic   co n t r o l   ( F L C )   [ 1 5] ,   ar t i fic i a l   n e u ral  n e two r k s   ( ANN)   [ 1 6 ] ,   Gen e tic  a l g o r i t h m   ( GA)   [ 17] ,   par t ic l e   s w a r m   opt imi z atio ns  ( P S O )   [ 18]   a n a n t   col o ny  op tim iza t i o ns  [ 19] .   The y   t e s t   the per f or m a nc e   of   t he ir   a lg or it hms  u nder   d y n am ic  c ha ng e s   o t h so lar   irr a dia n ce   o t h e PV  p ane l Alt h ou g h   th v e ry   h igh   co st  o i m plemen tation   th ANN  an d   fu zzy   log i c,  t he c a p ab le  o tr ac kin g   t he  G MP P   w i th   l o wer  o s ci ll at i o i n   p o w e r   a co mp are d   t P&O  al go rit h m.  T h e   m a jor  di ffere n ce  bet w ee the   p r o p o se CS   a n d   o t her   tec h ni q u es  i tha t   t he  p r opose d  a l gor it hm  i u s e d   t o   co n t ro l the   d u t y  c yc le  d ir ec t l y w i t h ou t u s i ng t h e   w i t h o u t   P r opor tio na l   I n tegr a l   D er i v a t ive   ( P ID )   con t r o l l er   [ 20] .   I n   t his  pa pe r ,   t he  C S   alg o r i t h m   is  i ntr o d u ce t o   t r a ck  t he  G MP P   o the   P V   under   fas t   v a r ia ti o n   o f   so lar  i r radia n c e   a we ll   a p a rtia sha d in con d iti on.  T he   p rop ose d   a l g or i t hm  i c o m p ar ed  w i t t h e   P & a l g o r i t h m   in  d i ffe ren t   t e s t   cas e s   a nd  the   ef fi cienc y   o bot h   of   t h e are   mea s u r ed   i n   eac h   t e st   c a s e.  S e c t i on  tw de sc r i b e the   mode lin o f   s i n g l e   d i o d P V   c e l l.   T he  e f f ec t   o f   P S C   on  P G S   i s   e xpla i ne in  s ec tio n   thr e e .   S ectio fo ur   d e s c r ibes  t he  C S   and  P & O   a nd  its  a p p l i ca t i o n in  P SC Si mu l a tion   re su lt s   of  t h e   d e v e l op e d   m odel a r exp l aine i n   t h e  six th sec tio n.       2.   S I NGLE DIO D E   PV M ODEL   A   s i n g l e  d i o d e  e q u i v a l e n t  c i r c u i t  i s   t h e   m o s t  c o m m o n   m a t h e m a t i c a l   m ode o f   P V   a r r a ys  t ha t   av a i l a bl e   in   t h e   l i t erat u r e.  F i g u r e   1   illu st rat e th e   e qui v a l e n c i r c u it  of  t he   P cell  tha t   u sed  in  t he     pr opose d   m ode l.           F i gur e   1.   T he  e qu i v ale n c i r c u it  o f   a   s ola r   c el     The  o u tp ut  c ur r e nt   o the   P V  ce l l   i s   c a l c u l a t e by  the   f o l l o w i n equa tio ns   [ 21 ] :     sc D p II I I                ( 1 )     0 () exp 1 SS sc p qV I R V I R II I nk T R                   ( 2 )       Wher e ,   V ,   I   -   is  t he  v a l ue  o f   ou t p u t   v o lta g e   a nd  c u r r ent  of   t h e   P c e l l;  I o -   rev e rse  satu ration   cu rren t   o th di o d e;  R S  и   R s e r i e s  a n d   p a r a l l e l  r e s i s t a n c e   o f  t h e  s o l a r  c e l l ;  n   i s   t h e   i d e a l i t y  f a c t o r ;  T -   i s  t h e  a b s o l u t e   tem p er at ur of  t he   P V   c e ll k = 1. 38 ∙1 0 -23   j/k  B ol tzm a n n   c o n sta n t .   A   PV   m odule  c o n s is ts  o la r g num ber   of  i de ntic a l   s o l ar   cell s   c o n n ec te i n   s e r ies  a n d   in  p ar al le l,  w h ic a l l o w s   i ncr e asi ng  i t v o lta ge   a n d   o utpu pow er .   Th m a in  e l ec tr i c al  p ar am eter of  t he  P V   module  t h at   use d   i t h i s   w or a r summ ar ized  i Ta ble  1.       Tabl e 1 .  S p e c i fi ca ti o n o f  P M odul Pa r a m e t e r   V alue    Ma xi m u m   powe r   r a ting  P ma x   249  R a t e volt a g e   V MP P   30V  Ope n  c ir c u i t   volt a ge   V OC  8 . 3 A   Short c i r c uit c u r r ent   I SC   8 . 83A  R a t e d c u rre nt  I MP P   36. 8V  T e m p er atu r e   co e f f i ci en t   o f  I sc   ( 0. 06 5±0. 015 ) %  °C   T e m p e r a t u r c o ef f i ci e n t o f  p o w e r   - ( 0 .5 ± 0 .0 5)  %  / ° C       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N 2088- 86 94       Max i m u m  po w e r po in t tr ack i ng o f   p a r t i a l l y   sha d i ng  PV sy stem  usi ng  Cuc k oo  Se arc h  …  ( A I b rah i m )   1 083 3.   PV  M ODULE   UN DER PSC   In   r e a l   op e r at io n s t h PV  m o dul es  a re   o ft en   s ub j e ct   w i t PSC which   resu lte from  c l o u d s ;   t r ees;   bu i l d i ng s;   t ow er s.   A an  e xa m p le  t s h ow   t he   e f f ec of   t he   s ha d i n o n   t he   P V   m o d u l e ,   f o ur   P V   pa n e ls  a r e   c o n n ec ted  i n   s er ies.   T his  c o n f ig ur a tio i s   n am ed  4s1p”  c o n ne c t i o n ,   a show i n   F igur 2.   T s i m u la te  t h a t   m odel i n  Ma t l a b,   P V   out p u cur r ent  is  s u p p l ie t o   D C vol t a ge   c o nt r o lle sour ce   a sh ow in  F ig ur e   3.   T he   P - V   and  V - I   for   t h e s c a ses  ar e   show i n   F i gur 4.          Fig u r 2 .   N o r mal Irrad i an ce  an d   PSC  o f P V  p an els   F i g u r e 3 .  In t e rfa c in g m a them a tica l   P V modu l e   m odel  t o   p hy si cal  por ts          F i gur 4.   T he   P - V   a nd  V - c h ar a c ter i st ics  o f   P V   p ane l un d e r   PS     The  cur r en ge ne r a te b y   P un de r   P S C   is  not  c o n s t an t.   I c a se  of   n or m a l   ir r a dia n ce   o f   the   P V   pa ne ls,   co ns t a nt  c ur r e nt  o a ppr ox im ate l 8 . A   is  g e n er a t ed  at   a   f un c t i o n a l   op e r a t i n g   vo lt a g e   o f   0   V   t o   120  V   a s   s how in   F igur 4.   H ow eve r ,   w h en  t he  P V   is  under   the  P S C,   t h e   gener a ti ng  curre nt  can n o m a in ta in  a   c o n s ta nt  v a l ue .   F o r   exam ple,   i P S C,   P V   gener a tes  c o n s ta nt  c ur r ent  8. A   fr om  0   V   t o   25  V ,   t hen  de cr e a ses   to   8   A ,   4. A   a n d   1. A   a t   5 5   V ,   100  a n 12 V ,   a sh ow in   F ig ur 4.   T h e   P S C   c a s de m o ns tr a t e   f o ur   p ea ks   be cau se   it  r e ceive fo ur   d i f fer e nt  l e v e l of  i r r adia t i o n .       4.   CUC K OO S E ARC H   (C S )   Cuc k o o   S e a rch  (CS)  w as  f ir st  d e v el o p ed  by  [Yan &D eb]   [2 2].   The s e   a lg or i t hm u s ua ll w o r k   ba se on  a   r a nd om   s ear ch,   w h ic sim u la te the   r e pr o d u c ti o n   s t r a t e gy   o f   c u c k o o   b i r ds.  I t   i o b s erve d   th a t   se v e r a l   spe c i es   o f   cuc k o o pe r f o r m   b r ood  p a r a sit i sm ,   i . e.   by  la y i ng  the i r   eggs  i h o s t   b ir ds’   ne s t s.   U sual l y ,   thre t y pes  of  b r ood  para s itis a r e   see n   ( 1)  i n t r a spec i f i c (2)   c ooper a tiv e   and  ( 3 )   nest  t ake o ve r .   S ome  host   bir d en ga ge   i dir ect  c o n f l i c w i th  t he   i n t r u d i ng  c u c k o o s.   I ho s t   b i r d i sc o v er t h cuck o o   e g g s   i t   w ill  1 000 W/ m 1 000   W/ m 2   50 W/ m 90 W/ m 2         N orm a l Irrad i ance Pa rtial S h ad in g         1 000   W/ m 1 000   W/ m   1 000   W/ m 10 W/ m Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94  I n t   J Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 2 ,   Ju n e   2 019   :    1 0 81     1 089  1 084 thr o w   t h ese   al i e e g gs  a w a y   or   a ba n d o n s   i t s   ne st  a n d  bui l d a   n ew  n es else wh e r e .   S o m e   cu cko o   s p eci es  h a v e v o l ve i n   s uc a   way  tha t   f e m ale  par a sitic   c uck o o m i m i c   the  s ha p e   a n d   c o l o r   of   t h e   e ggs  o a   few   chos en  hos spec ies.   T incr e a ses  its  r epr o d u c t i on  pr oba bi lit y.     4. 1.   vy  f l i g h t   S e ar c h i n for   a   suita b l e   ho st  b ir d’ nes t   i an  i m p or tan t   p ar o f   c uc koo s   r epr o duc tio str a t e g y .   Nor m a l ly,   the   sea r ch  f or  t he  n es i s   s imi l ar  t the   sea r ch  f or   f o o d ,   w h ic ta ke pla c e   i n   a   r a n d o m   or   i a   qua si- r an dom   f or m.   I ge ner a l ,   w hi l e   s ea r c hi ng for   f o o d ,   an im al ch oo se  d i r ec ti on o r   t ra je c t o r i e s   th at   c a n   b m odele b y   c e r ta in  m a t hem a t i c a l   f unc t i ons.   O n e   o f   t he   m ost  com m on   m ode l s   i t h Lév y   f l i gh t.   A   r e cent  st ud b y   R e y n o lds  an F r ye  s h o w s   t ha Lévy  f l i g h t   can  b t h o u ght  o as  a   r andom   w a l w h er e   t h st ep  s i z e   ha v y   p r o b a b i l i t y   d istr i b ut ion.   I CS ,   nest  s ear ch i ng  is  c hara cter i z e d   by  Lév y   f li gh t.  M a t he ma tica lly,   a   L é v y   f l i g h t   i s  a  r a n d o m   w a l k  w h e r e  s t e p   s i z e s  a r e  e x t r a c t e d  f r o m   Lévy  di str i bu t i o n   a cco r d ing  to  a   p ow e r   l aw   a s   s how be lo w   [23] :     y l               ( 3 )     Where  is   t he   f li gh le ng th  a nd   λ   i s   the   va ri anc e S i n c e   1   <   λ  <   3,   y   h a an  i nf ini t va ri ance Fig u re   5   s how s   a n   e xa mpl e   o Lév y   f lig h t   i a   tw o- dim e ns i ona p l ane .             Fig u r e 5 .  Ex a mp le  o f   Lévy  fligh t in  a two -dimen s i on a l   p lan e       4. 2.   C u ckoo  searc h   a l gor i t h m   Thr e i d ea lize d   r u l es  f or   C S   ba se o n   c uc k oo’ br o o pa r a si tic  be ha vi or ( 1 )   Eac h   c uc ko la ys  o n e   e gg a t   a   tim and  plac e s   it  in  a   r andom l y  ch o se nes t  ( 2)  The  b e s nes t  w i t the  hig h e s qua l i t y   o f e g gs  w ill   b e   ca rri e d   ov er  t t h n e xt   g en e r at i o n   (3 T h nu mb e r   o f   a v a i lab l e   n e s t s   i fi xe a nd  the  n u m be r   of  c uck o o   e g g s   di sco v er ed b t h e h o st  b i r m a in ta in a   pr ob a b il it y   P a ,   w h e r e 0   <   P a <   1.   W he n ge ne r a t i ng  a   ne w   so l u ti on f o r   a   cuc k o o ,   Levy  f l ig h t   i per f or m e as  i th e   fol l o w i ng  ex pr e s si on   [ 24 ] [2 5 ]     (1 ) () tt ii v xx y             ( 4 )     Where  t i x  a r e  s a m p l e s / e g g s ,  i  i s   t h e   s a m p l e  n u m b e r ,  t  i s   t h e   n u m b e r   o f  i t e rati o n   a nd   α   i s   t h s t ep   s iz e,  w h i c h   is r ela t e d  to  th e sc ales of t h pro b lem   o f   i nt e r ests. In m o st c a s es, we ca n use α = 1.  Th e  p rod u c t    m ea n s   e ntr y   w i se  m ult i p lic a tio ns.   The  val u of  α   i ca lcul ated  by  t h f o ll o w i ng  e q ua tio n:     () () 0 () tt ji xx               ( 5 )     The   va lue   o f   L évy  ( )   is  f ou nd  fr om   L é vy  d i str i b u t i on  g i ven  in  E q.   7     ()   y u l v                ( 6 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N 2088- 86 94       Max i m u m  po w e r po in t tr ack i ng o f   p a r t i a l l y   sha d i ng  PV sy stem  usi ng  Cuc k oo  Se arc h  …  ( A I b rah i m )   1 085 5.   M PPT   U SIN G  C S   A ll  the   vo l t age s   a r e   p r o v i de to  t he   P V   pa ne ls  a n d   t he   o u t p u p ower  a re  calcu la te b y   t h e   p rop o se m odel.   T he   f i t ne ss  f unc t i on  i n   C S   i s   c o n si d e r e to  b e   the   ou tpu d u t y   c y cle  t h a t   w ill  fe to  t he  D c - DC  b o o st   c o n v er ter   a t  t he   G MP P   of the   P V   pa nels,   t he   d best   i s t h best   one  am o n g  th e  fi t n ess.  The  d uty c y c l e   i s   c h a n g e d   in  C S   by  the  f o ll ow in equa t i o n :                     (1 ) () tt ib e s t v dy d  (7 )                  Where,  d 1 =d 1 ,d 2 …n   A si mp l i f i e d  sch eme o f  t h e  L é v y   di st ri b u ti on  c an  b e e x pl aine d   b y:     0 1 () () ( () () ) bes t i b es t i u L évy k v sd d d d   (8 )     Whe r e,   n =4,   β =1. 5   a n d   k = 0 . 8   i t h v y   m ul t i p l yi n g   c oe f f ic ie nt  ( c h o s e n   by  the   des i gn e r),  w h ile  u   a nd  a r deter m ined  f r o m   t h nor m a dis t r i bu tio c u r v es.   The  fl ow   c har t  of   CS  t hat   i l l ustr a t es   h ow   t use  the   a l g o r i t h m   t o  ge t  t he  M P P  of so la r   p a nel   i s   s how n   in F ig ure  6.          F i gur e   6.   T he  f low c ha r t   o f   t h e   CS   a lgor i t hm       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94  I n t   J Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 2 ,   Ju n e   2 019   :    1 0 81     1 089  1 086 6.   S I MULAT I O N RESULT S     The  pr op ose d   m ode l   is  c a r r i ed  out  i th M a tla b / S i m u lin k   pr ogr a m   sof t w a r e   a show n   in  F ig ur e   7.   The   D C - D b oos c o n v er ter   is  s e l e c te in  t he   p r o p o sed  w o r k   t m a t c h  t h e  M P P   c o n t r o l l e r   w i t h  a  r e s i s t i v e   l o ad . T h e se l e c t e d  p ara m e t ers o f  th e  con v e rter a re ;   L=1. m H c 1 =0 .4 *10 -4  F ,   c 2= 0. 4mF   a nd  sw i t ch i ng fr eq uen c f = 25 kH z.  The cr iter i a   f o r   sto p p i ng t h e   iter a tive   pr oc e ss  o f   c a l c u l a ti ons   a r e   t he   m axim um  n umbe r   of   i t e r a t i ons   a nd   t he   r e l a tiv e   er r o r   in  c a l c u l a tin g   the  g l oba l ex tre m um  of the  o b j e c t ive   fu nct i on :     1 100 0 . 3 ii bes t bes t i be st PP P    ( 10)     F i gur e   a n 9   show   t he  p e r f o r m a n ces  o f   th e   CS   a nd   P &O   f or   d e t e rm ina t io n   t h e   G M PP  of  t he  P u n d e no rma l   i rr a d i a n c e   of  t he   s ol a r   p an el an in   c a s of  P S C   tha t   w a s   s how in   F ig u r e   2.   T he  f o l l o w i n g   e qua t i o n   i use d   f or   e val u a t in the  ef fic i e n c y   o f   t h t w al gor it hms  i n   a l l  c ases    0 max 100 ,    % P P    ( 11)     Whe r Р 0   i th va l u e   of   t he   o u t pu pow er   o the   P V   p a n e l ,   t h at   t r acke d   b y   t h al go rit h m;   Р ma x  -  t h e   va lue   o f   t he  m axim um  a va i l a b le   p ow er .           F i gur 7.   M A TLA B/S i m u lin k   of   t he  p r o p o se m odel       A s   i l l u s t r a t e d  i n   F i g u r e  8   t h e  C S   a l g o r i t h m   i s  a b l e   t o   t r a c k  t h G M P P   o t h so lar  pa nel  a f ter  o n l y   f o u r  i ter a ti ons   t he   o p t i m a l   d ut c y cle   w a ( d be s t =0 .47 )  an d   the  trackin g   ti me was 0 .32   s e c.  Also   in   c ase of  P SC   the  pro p o sed   alg o ri thm   t r acke d   t he  g lo ba pea k wh i l e   t h P&O  a l gor ithm   t r ap pe in  l oca l   p eak  w hic h   incr ease   t h sy stem  losses  an d r e duce   t h relia b i l i t y  of t h PV  p l a n t .          (a )   ( b   F i gur e   8.   T he  p er f o r m ance   o f   the  tw al gor it hms  in  t he   nor m a c ase  (a)   CS (b )  P&O   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N 2088- 86 94       Max i m u m  po w e r po in t tr ack i ng o f   p a r t i a l l y   sha d i ng  PV sy stem  usi ng  Cuc k oo  Se arc h  …  ( A I b rah i m )   1 087    (a )   ( b   F i gur e   9.   T he  p er f o r m ance   o f   the  tw al gor ithm s   i the   P S ( a )   CS (b )   P & O       6 . 1 .   F a s t   v a r iatio n  o t h e so la i r ra d i a n ce  under   co nsta nt temp er atu r e   C a se  3   a r e   a bo ut   t he   f as var i a t i o of  t he   s o l a r   i r r a di a n ce  of   t h PV   p anel  u nder   PS C .   I c a se  3 ,   as  i l l u s t r a t e d   i n  F i g u r e   1 0 .   F r o m  t i m e   t = 0   t o  t = 1  s e c   a l l   P V  p a n e l r e cei ved  t h e   sam e   a moun o f   t he   s ol a r   irr a dia n ce   G =10 0 0 w/m 2 afte t= se t h e   PS C   oc curs  w her e the   sol a r   i r radianc e   o the  P V   p ane l wer e   G 1 = 1 00 w / m 2 ,   G 2 = 5 00  w / m 2 ,   G 3 =1 0 00  w / m 2   a n d   G 4 = 10 w / m.   O t h e   o t her   ha nd,   i c a s as  s h o w n   i n   F i g u r e   1 af t e r   shif t i ng  fr om  nor ma l   o p e r at i ons  t P S C,   t h e   C S   o n l y   c a n   h andl t h GMPP  i n   t hi c a s wi t h   h i gh ly   t ra c k i n g   ef fi ci en cy   ( = 99. 7 % ) ,   w hile  t he   c on ve nti o n a P & O   tr appe at  t he  l oc a l   p ea k.   Al s o c a n   b e   se en,   the   stea dy  p o w e r   p e r f or m a nce   of   t he  C S   ar ve r y   w e l l .   T a b le   2   s h o ws  ill us t r ates  t he  d etai le d   c o mpa r ison  be t w ee n the  C S  a nd P&O  for  all   test c ases.        (a)  (b   F i gur 1 0 .   ( a )   The  pe r f o r m a n ce  of  C S   and  P&O   u nde r   fas t   v a r ia ti o n   o t h e   PV   under   PS C.  ( b)   duty  cyc l e   of  th CS alg o r ithm      Tab l e 2.  Resu l t s   o t h e   t h ree   c a ses  of st u d i es     C P& ca s e   s tudi e s   P ma x Watt   Р 0 Wa t t   ,%  P ma x Wa t t   Р 0 Wa tt  ,%  N o rm a l   Irr a d ia n c 996   995   99. 8   996   976   97. 9   P S 452   451   99. 7   452   331   73. 9   D y n a m i c   op e r a t io wi th  PSC  484   483   99. 7   484   334   6 9       7.   CONCLUSIONS  I n   t h i s t u dy,   t he   p e r f o r m anc e   o CS   a lg or i s in ves t i g a t e d   t t ra ck   t h e   G M P o f   t h e   s ol ar  p an el  u n d e PSC   and   co mp a r e d   w it th co nv ent i o n a l   P& algo rit h m.  T h r e e   d i f f e r e n t  t e s t   c a s e s  o f   s t u d i e s   o f  P V   m odu les a r e us ed un d e r  P S C  to e v a l ua t e  the   p er f o r m ance  o f t h p ro p o se d   CS al gor it hm.   F o a l l   tes t   c as es, the   tr a c k i n g   e ff ic ie nc o f   t he C S   i s   h i g he r   t h a n   9 w i t h i n   3 0 0 - 5 0 0m s.   T he deve l ope d C S   a lg o r it hm   c an han d l e   the   P S ver y   e ff ic i e n tly   u n d e r   d i f f e r e n t   s ha din g   c ond it i o ns,   w h il P&O  a l go rith in c a p a bl e   of   h andl in th e   P S of  t he   s o l ar  p ane l The  r e su lts  a ls in di ca te  t ha t   t h tr ac ked  p o w e r   by  t h CS   h as  a   v er l o w   f l uc t u at ion s   of   t he  s t ead p o w e r   c o mpa r ed  t P & O   a l go r i t h m .   T he  C S   has  pr o v e a c c u r a c y ,   r obus tn e s s,   a nd  eff e c t i v ene ss  of   e f f ic ie nt  e ne r gy  u t i l i zat i on  for   the  sta n da l one  P V   system Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst ,  V ol.  10,  N o.  2 , June  20 1 9  :   108 1 –  1 0 89  1 088 REFE RENCES    [1]  R.  A bo els a ud A .   I b r ahim ,   and  A .   G G a rgan e e v ,   Rev i ew   o f   t h r ee-phas e   i nv ert e rs  c on trol  f o r   u n b al anced   l o a com p ens a tio n ,   International Journal of  Power  El e c t r on i c s and   Dr ive Sys t ems  ( I JPED S ) vo l.   1 0 ,   n o .   1 ,   pp .   24 2– 25 5,   2 0 19.   [2]  M .   A bd elaziz  Mo ham e d   and   A.  M El ta m a l y “M o d eling   of  h y b ri d   renew a bl energ y   s ystem , ”  i n   Stud ie s  in   Sys t em s,  Decision a n d  Contr o l , 2 01 8.  [3]  Abdel k ade r   M ezouari,  R.  E lgo u ri,  M.  A l a reqi K .   M at eur,  H .   D a hou 4,   L .   Hlou,     A   N ew  P h o to vo ltai Bl ock s   M u t u alizati on  Sys t em  f o r   M icro-Grid s   U si ng   a n   Ardu in o   Bo ard  an d   L abv i ew ,     In te rna t io na l J o urna l o f  Powe r   El ectr onics  an D r ive Sys t em  ( I JP ED S ) ,   Vo l . 9 No. 1 March   20 18 p p . 9 8-1 0 4   [4]  B.   L i u ,   S .   D uan   an T .   C a i ,   " P h o t ovo lt aic  DC-Bui ldin g-M odul e-Bas e BIP V   S y s t e m Co nc ep and  Desig n   Con s i d erati o n s ,"  i n   IEEE Tra n s a cti o n s  o n  Power   El ectr o n i cs ,   vol.  26,   no.   5 ,   pp.   1 4 1 8-1 429 ,   M ay  2 0 11.   [5]  REN 2 1 , “ Renew a bles   2 015 Global   st atu s   r ep ort,”  20 14 [6]  A.   G Garganeev,  R.   A boels a ud,   a nd  A Ibrahim ,   A   N o vel  Pre dictiv Co nt ro l   A l g o rit h m   F o Auto no mo us   P o w er  S u p p l y   S ystem s ,”  i Pro c eed in gs   o f  t h e 4 t h In t e rn ati o n a Co nf eren ce  o n  Fr on ti e r s of  Ed uca tio nal T echn o l o g i es  ICFET   18,   2 01 8 ,   p p.  170 –1 75 [7]  T.   K aw amu r et al . ,   “A nal y s i s   of   M PPT   c harac t eristics   i p hoto v o lta i c   p ower  s ys te m,”   So l.  Ener gy M a t e r.  Sol.   Cell s ,   19 97 .   [8]  C.  T h u l a si ya mm al  a n d   S S u tha,   D e s i gn   a nd  co m p arati v an al ys is   o f   d c -d bo os and   si ng le-end ed  p rim a ry - in du ctan ce  con v e rter co n v e rters  usi n g   solar pow ered m ax im um  pow er po i n t  t racki ng alg o rit h ms ,”  Am .  J.   Appl.  Sci. 20 14 .   [9]  N.   F e m ia,   G .   P etrone,  G.   S pag n uolo,  and  M.  V itelli,  tech ni que  f or  i m p rovi ng  P & M PPT   p erf o rm ances  o do ub le-s tage  g rid - con n ected  phot o voltaic systems,”  IEEE Tr an s.  Ind.   El ectr o n . 2009 .   [1 0]  F Liu ,   Y Ka ng ,   Z.  Y u ,   a nd   S Du a n ,   “Co m p a riso o f   P & O   a n hi ll  c lim b ing  MP PT  m etho d s   f o r   g ri d-co nnect ed   PV  c on ve rte r ,”   i n   200 3rd IEEE  Co nf eren ce on  Ind u s t ri a l   El ectr o n i cs  an d  A pplica t i ons, ICIEA 2 008 ,   200 8.   [1 1]  A .   Sa fa ri   a n d   S .   Me k h ile f ,   “Inc re m e nta l   c on d u c t a n c e   MPPT   m e t hod   f or  P sy st e m s, ”  in   Ca nadian Con f eren ce  o n   El ectrica l a n d  Comp ut er  E ngin eerin g , 2 01 1 .   [1 2]  H .   Pa te a n V.  A ga r w a l “M ATLA B-based   mo de ling  to  s tudy  t he  e ff ects   o f   p arti al  s h a d i ng   o P V   a rray  chara c t e ristics , ”  IEEE Tr an s.  En e r gy  Conver s. ,   2008 .   [13 ]   K .   Chen ,   S .   T i a n,   Y .   Chen g,   a nd   L .   Bai,   An   i m p rov e M PPT  co nt roll er  f o r   p h o t o v o lt aic  sy ste m   u n d er  p arti al  sh adi n g   con d ition, ”  IEE E  Tr ans.   S u s t ain.  En erg y 20 14 [1 4]  S Ob uk ho v ,   A .   Ib ra him,  a n d   Ra e f   A bo e l so ua d ,   Ma x i mu Po we P o i n t   Track in O F   P arti all y   S hadi ng   P s y stem  Using   Particl e   S wa rm  O pt i m ization,”  4th  In t .  Co nf.  Fr on t.  Educ.  T ech nol . Proc.   ,   M osc o w,   J u n e   2 5 -2 7,  2 01 8.   -   New   Yo rk A CM,   p p.  1 61 –1 65,   2 0 1 8 .   [1 5]  C Be n   Sa la a n d   M.  O ua li,  Co mp a r iso n   o fu z z lo gic   a n n e u r al   n etw o rk  i maxi mum   pow er  p oi nt   t racker  f or   PV sy s tems,”  E l e c t r.  Po w e r   S y s t .   Re s .   V o l . 8 1   (1),   P P.   4 3-50  (2 011).   [16 ]   S yaf a ru ddi n ,   E K a ra t e pe,  an T .   H i y am a ,   Art i fi cial  n eura l   netw ork - po lar  coo r di nated   f u zzy   c o n t r oller  bas e ma x i mu m   po w e r   p o int  tr acking   con t ro u nder  part ially  s haded   con di tio ns,   IE T Renew.  P o wer  Gener   Vol.3 (2) (2009) .   [17 ]   R .   Ram a prab ha  a nd   B .   M a th ur,   G en eti c   A lg orith m   B a s ed  M ax i m u P o wer  P o int   Tracki n g   f o P a rti a ll S h ad ed  Sol a Photovol tai c  Array,”  Int.  J.   Res.  Rev.  In f .  Sci.   2 (1),  P P .   1 6 1 -163  (201 2).     [ 18 S .   O b u k hov   a nd   R .   A .   I brahi m A,   M a xim u P o w e P o in Tra cking  OF  P arti a lly  S hadi ng  P V   sys t e m   Using  P a r t ic l e   S wa r m   O pt im i z a t io n,   4 t h  Int .  Co n f .   F r ont.  Ed uc .   T echn o l.  Pr oc.   Mosc o w Ju ne   2 5 - 2 7 20 18   -   N e w   Y ork   ACM pp 16 1– 1 6 (2 01 8).  [19 ]   K .   S u n d aresw a ran,  P S a nk ar,  P.  S R.  N ayak S .   P .   S i m o n ,   an S .   P alan i,  " E n h a nced   e n e rgy   o u tp ut  f rom   PV  sy st e m   u nder  part ia ll y   sh aded  c on di tio n t h ro ug h   art i fi cial  b ee   c o l on y,”   IEEE Tran s.  Su sta i n. En e r gy .   6 (1),  p p.   19 8– 20 2 0 1 5 ).   [20 ]   J .   Ahmed   and   Z.  S al a m A   M axi m u m   P o w er  P oi nt  T racki n g   (M P PT f o PV   s ys tem   usi n g   Cucko o   S earch  w ith  part ial shadi ng capabi lity,”  App l .  E n ergy ,   20 14 .   [21 ]   L aag ou bi ,   T. ,   M .   B ouzi ,   a nd   M .   Bench a gr a,     M P P T   a n d   P ow er   F actor  C o n t r ol  f or  G ri Co nnect ed  P S y st em with   F u zzy  L ogic  Cont rollers ”  Int e rna t i o n a l  Jou r n a l  of Power   E l ectr o n i cs  a nd D r ive  Sys t ems   ( I J P EDS) ,.   9 ( 1 ):   p 10 5-  113 ,   2 01 8   [22 ]   S .   J a fari,   O.   B o z org - Had d ad,   an X .   C hu,   Cuck oo  o p timi z at ion  al gorith (COA),   i n   S t u d i e s in   Com put a tio nal  Int e ll ig ence ,   2 018.   [23 ]   A .   M.   R ey no ld and  M .   A .   F r y e ,   F ree-fli ght  odor  t rackin in  D rosophil a   is   c onsis t ent   w ith  a opt i mal  intermi t tent   scal e-f r ee search ,   PL o S  O n e ,   20 07 [24 ]   X .   S.   Y ang   and  S .   D eb,  Cucko o S e a r ch  via  L évy Fl ig h t ,   N atu r Bi ol ogicall y   I n s p i red  Co mp utin g ,   2 009 Na BIC 20 09 . W o r ld  Con gre s s   o n . 2 00 9.   [2 5]  H .   So ne j i   a nd   R C.  S a n gh v i Towar d s  t h e imp r ovement  o f   Cucko o  s e arch  a l g o r ith m ,”   i Proc e e di ng of  t h e   2 0 1 2   Wo rld  Con g ress  o In f o rm ati o n   a n d   Comm unicat io T echno lo g i es,  W I CT 20 12 ,   20 12      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t   P o w   Elec  &  D r i   S y st   I S S N 2088- 86 94       Max i m u m  po w e r po in t tr ack i ng o f   p a r t i a l l y   sha d i ng  PV sy stem  usi ng  Cuc k oo  Se arc h  …  ( A I b rah i m )   1 089 BIOGRAPHI E S  OF  AUT HORS      S.  O b u k h o v   ( Pr ofe s sor)  wa b o r n   i To msk ,   R u ssia   in   1 96 3.  I 19 89   h e   de fe nd e d   h is  t he sis  a n received   P h d e gree  f r o m   N at ional   Research   T o m sk   P ol y t echn i U n i v ersity T o m s k ,   R ussia  an continued  his  career  a the  depa r t men t   i the  position  o f   s enio res earcher.  Th r e s earc h   i n t erest  cov e rs d iff e rent  ty p es  o ren e wab l e en ergy.  E-mai l:  sero b99 @ m ai l. r u .           A.  I brahim  ( Teach in As si stan t)  w a s   b o r in   E L-S h arkia,   E gy p t   i 19 87 He  r ece iv ed  t h e   B . S c.  f r o m   t he  F acu lty  of   E ng in eeri n g ,   Z agazi U n ivers ity,  Egy p t   in  2 00 9.   A n d   M . S c.   f rom  th e   F acult of  E ngin eerin g,  Z agazig   Un iversit y Egy p t   in  2 01 3 .   N ow   h e   i teachi n g   assistant  in  Nat i on al  R es earch  T o m sk  P o l ytechni Un iv ersity,   Toms k ,   R u ssia.   Th research  i nt erest  covers   diff e r en ty pes   o f   r en ewabl e   e n e rgy ,   p arti cle  sw arm  optimizat io n,   n eu ral  netw ork s ,   cuck oo  op tim i zati ons  a nd   its  a p p li cation s   i ren e wabl en ergy .   H e   i a   s t uden t   m em ber  in   I EEE.  E-mai l: ibragi m@t p u.ru       Ra e f   A b o e l sa ud   ( Te a c hing   A ss ista n t wa bo rn   i n   Za ga z i g,  E g y p t,   i n   19 87.   H rec e iv ed  t h e   B.S c d e gree  (with   h o n o r s)  a n d   t he  M .S c.   d eg re e   in   e lectri cal  e n g i n eerin f r om  Zag a zi Un iv ersit y ,   Z a gazig ,   E g y pt ,   in  2 0 0 9   and  20 13 ,   res p ectiv el y.   H is   c u r rent ly  w o r k i ng   to ward  t he  P h.D.  D egree  in  e lect rical  e n g i n eerin a t   T o m s k   P o l y t echn i Univ ersi ty,  Toms k ,   Rus s ia .   His  current   r es earch   i nt eres ts   i nclu de  power  e l ectron i c   c onv erters   a nd   c on tro l   s yste m s   app lied   to  r en ewabl e   e nerg co nv ersio n   a n d   e n e rgy   st orag e,  H e   i st ud ent   m e mb er  i n   IEEE. Ema il:  r s ahmed@eng.zu. e du. eg.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.