T E L KO MNIK A , V ol . 15 ,  No. 1,  Ma r c h  20 1 7,  p p.  7 9~ 92   IS S N: 1 69 3 - 6 93 0 ,  accr ed ited   A   by  DIK T I,  Decr ee  No:  58 /DI K T I/K ep /20 13   DOI:   10.12928/TE LK OM N IK A .v 1 5 i 1 . 3160   â—¼    79       Rec ei v ed   S ep te mb er 19 ,  2 01 6 ;  Rev i s ed   Dec e mb er  9 ,  20 1 6 ; A c c ep t ed   J a nu ary  3 ,   20 1 7   MP PT  fo r P V S ystem  Base d o n  Var iable Ste p Si z e P&O  Algo ri th m          Aw ang  Jusoh * 1 ,  Ro z ana  Alik 2 , T an Ka r  G u an 3 , To le  S u t ikno 4   1 ,2 ,3 Dep a r tm e n t  o f  Po wer  E l e c t ro n i c s ,  Un i v e rs i t i  T e k n o l o g i  M a l a y s i a ,  J o h o r,  M a l a y s i a   4 Dep a rt m e n t  o f  El e c tr i c a l  En g i n e e ri n g ,  Un i v e r s i t a s  A h m a d  D a h l a n ,  Yo g y a k a rta ,  In d o n e s i a   *C o rre s p o d i n g  a u t h o r,  e - m a i l :  a wan g @fk e .u t m . m y       Ab strac t   Th i s  p a p e r p re s e n ts  s o m e  i m p ro v e m e n t s  o n  t h e  Pe r tu rb  a n d  Obs e rv e  (P&O ) m e th o d  t o  o v e rc o m e   th e   c o m m o n   d ra w b a c k s   o f   c o n v e n ti o n a l   P&O   m e t h o d .   Th e   m a i n   a d v a n ta g e   o f   th i s   m o d i fi e d   a l g o ri th m   i s   i t s   s i m p l i c i t y   wit h   h i g h e r  a c c u ra c y   re s u l ts ,  c o m p a re d   to   th e   c o n v e n t i o n a l   m e th o d s .  Th e   o p e r a ti o n   o f   th e   e n ti r e   s o l a r   M a x i m u m   Po wer  P o i n t  Tra c k i n g   (M PPT)  s y s te m   wa s   o b s e rv e d   th r o u g h   two   d i ff e re n t  a p p r o a c h e s ,   whi c h   a re   th r o u g h   M ATL AB/Si m u l i n k   s i m u l a ti o n   a n d   h a r d wa re   i m p l e m e n ta t i o n .   A  s m a l l   s c a l e   o f  h a rd war e   d e s i g n ,   whi c h   c o n s i s ts   o f   s o l a r  PV  c e l l ,   b o o s t   c o n v e rte r   a n d   Ard u i n o   M e g a 2 5 6 0   m i c ro c o n t ro l l e r,   h a d   b e e n   u ti l i z e d   f o r  f u rth e r   v e ri f i c a ti o n   o n   t h e   s i m u l a ti o n   r e s u l ts .  T h e   s i m u l a t i o n   re s u l ts   th a t   wa s   c a r ri e d   o u t   b y   t h i s   m o d i fi e d   P&O   a l g o ri t h m   s h o w e d   i m p ro v e m e n t  a n d   a   p r o m i s i n g   p e r fo rm a n c e :  f a s te r  c o n v e r g e n c e   s p e e d   o f   0 .6 7 s ,  s m a l l   o s c i l l a t i o n   a t   s t e a d y   s t a te   re g i o n   a n d   p r o m i s i n g   e ff i c i e n c y   o f   9 5 . 2 3 % .   B e s i d e s ,   fro m   t h e   h a rd ware   re s u l t s ,  th e   c o n v e r g e n c e   ti m e   o f  t h e   p o wer   c u r v e   was   a b l e   to   m a i n ta i n   a t  0 .2 s   a n d   g i v e   a l m o s t   z e ro   o s c i l l a t i o n   d u r i n g   s te a d y   s ta te .   It   i s   e n v i s a g e d   th a t   th e   m e th o d   i s   u s e f u l   i n   fu t u re   re s e a r c h   o f   Ph o to v o l t a i c  (PV)  s y s t e m .       Key w ords :  p e r tu rb   a n d   o b s e r v e ,  M PPT,   v a ri a b l e  s t e p  s i z e ,  p h o to v o l ta i c  s y s te m       Copy righ t  ©  2 0 1 7  Uni v e rsi t a s  Ahm a d  D a hl a n.  All   righ t s  r e s e rve d .       1.  Int r o d u ctio n   T od ay ’ s   s c i en t i s ts   an d  en g i ne ers   ha v e  i ntro du c ed   nu me r ou s   r es ea r c he s   an d  de v el op m en t  w i th  r eg ard  t o  r en ewa bl e  en ergy ,  i n  or de r   to  ov erc om e  t he   i nc r e as i ng   n eg a ti v e  i mp ac ts   c au s ed   by   the   c on v en ti o na l   en ergy   s ou r c es .  T he r e  i s   a   m aj or  d em a nd   i n  s ol ar  e ne r gy   as   us ab l e  al t ernat i v e  en erg y   s ou r c e,  du e  t o  i ts   s us tai n ab i l i ty ,   c l ea nn es s ,  ea s y   m a i nte na nc e   a nd   no i s e - fr e e  c ha r ac teri s t i c s .  Mo r eo v er,  t he r e  are  ma n y   tr op i c al   c o un tr i es   i n  t hi s   wor l d  wh i c h  r ec ei v e d i r ec t s ol ar i r r ad i at i on  ar o un d  10 00   W /m 2   [1 - 4] .   Des pi t e  th e  f ac t  th at  s o l ar  en ergy   i s   a  prom i s i n g  e ne r gy ,  i t   s ti l l   ha s   s om e  di s ad v an ta ge s   i n  t erm  o f  i ts   pe r for ma nc e.   Refe r e nc e  [ 5]   s tat es   tha t,  the   e ffi c i en c y   of   the   s ol ar  P V   to  tr a ns fer  s un l i gh t  i nt o  el ec tr i c al   en er gy   i s   qu i t e  l ow,  a pp r ox i ma t el y   12 %  un t i l   2 0%.  T h e  s ol ar  P V   o pe r at es   ac c ordi ng   t o  th e  s un l i g ht  i nte ns i ty ,  c el l   t em pe r atu r e  an d  arr ay   c on f i gu r ati on   [6 ] .  Numb ers   of  me th od s   ha v e  b ee n  i ntro d uc ed   by   r es ea r c he r s ,  an d  on e  of  t he   m os t  po p ul ar  a pp r oa c h  i s   the   ma x i m um   p ower  p oi nt  tr a c k i ng   ( MP P T ) .  A   c o nv en t i on a l   M P P T   s y s tem   c on s i s ts   of  a  s wi tc h - mo de   po w e r   c on v erter ,  p l a c ed   i n  b etwe en   of  the   s o l a r   P V   an d  the   l o ad .  T h e  du t y   c y c l e  of  the   c on v erter   i s   me as ured  by   a   c on tr o l   a l go r i th m,  t o  a l l ow  tr ac k i ng   of  t he   ma x i mu m   p ower  p oi nt  [ 7] .  T he r e  are  mo r e   th an   19   d i s ti nc t  M P P T   t ec hn i qu es   av ai l ab l e  an d   b ei ng   r es ea r c h ed   i n   th e  p as t   few y ea r s   [8] .   T he   e as i es t  way   to   a pp l y   t he   M P P T   c i r c ui t  a nd   ob t ai n   the   ma x i mu m  p ower  po i nt   ( MP P )   i s   F r ac ti on al   O pe n   Ci r c ui t  V ol tag e  ( F O CV )   m eth od   [9] .  It  i s   al s o  k n own  as   a  c o ns tan t  v o l ta ge   tec hn i qu e  whi c h  em p l oy s   t he   l i ne ar  r el at i o ns hi p  be tw e en   v ol t ag e  at  M P P   ( V MPP )   a nd   op en   c i r c ui t  v ol ta g e  ( V OC )   as   V MPP   =  K1   ×  V OC .  L i k ewi s e ,  F r ac ti o na l   S ho r t  C i r c ui t  C urr en t  ( F S CC)   tec hn i qu e  uti l i z es   th e  s am e  c on c e pt  as   F O CV   m eth o d.  T h e  e q ua ti on   us ed   f or  F S CC  i s   V MPP   =  K2   ×  V OC   where  a  l i ne ar  r el at i o ns hi p  be twe en   th e  P V   s ho r t  c i r c ui t  c urr en t  ( I SC )   an d  c urr en t  at   MP P   ( I MPP )   i s   s ho wn  i n  t hi s   m eth od .  T h e   v al ue   of  proport i on al i ty   c o ns tan ts   ( K1   an d  K2 )   are  af fec ted   by   the   ty pe s   of  s ol ar  P V ,  s urr ou n d i ng   t em p erature  a nd   i r r a di a nc e  [10] .  A c c ordi n g  to  r efe r en c e  [11 ] ,  the   r an ge   v al ue   for  K1   i s   b et ween   0. 71   un ti l   0.7 8   w hi l e  K2   i s   r a ng i ng   b etwe en   0.7 8   a nd   0.9 2.   Howev er,  th es e  tec hn i qu e s   un ab l e  to  tr ac k   the   ac c u r ate   MP P   be c a us e  es ti ma t i on   i s   us e d  to  i de nti fy  t h e  l i ne ar r e l at i o ns h i p a s   de s c r i be d b y  r efe r en c e  [12 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             â—¼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO MNIK A    V ol .   15 ,  No .  1,  M arc h 2 0 17   :    79   –   92   80   It  i s   wi de l y   k no wn  t ha t  P ert urb  an d  O bs erv e  ( P & O )   as   wel l   as   Hi l l   Cl i mb i n g  ( HC)   MP P T   are  the   mo s t  fav or ab l e  me tho ds   to  be   us e  i n  fi nd i ng   the   r ea l   ma x i mu m  p ower  p oi nt  ( M P P )   o n  the   P V   c urv e  [13] .  T he   ma i n  ad v a nta g e  of  t he s e   tec hn i qu es   i s   r e l at i v el y   s tr ai gh tf orw ard  c om pa r e d  t o  t he   oth er  art i f i c i al   tec hn i q ue s   [ 14 ] .   B es i d es ,  th es e  t ec hn i qu es   are   a l s o  ea s y   t o  be   i mp l e me nt ed   i n   prac ti c a l   a pp l i c ati on   wi t ho ut   pri or  k no wl ed ge   on   P V   c el l ’ s   c h ara c teri s t i c s   an d   i t   c an  be  us ed  i n a ny  m i c r oc on tr ol l er or   Di gi t al   S i gn al   P r o c es s i ng  ( DS P )  s y s tem   [ 15 ] .  Non eth e l es s ,   P & O   al go r i t hm   i s   a l s o  r e fe r r ed   as   H i l l   C l i mb i ng   ( HC)   MP P T   by   s o me   r es ea c he r s   s i nc e  i t  us es   the   s am e  c on c e pt  i n  p ertur bi n g  the   M P P   [ 16 ] .  T he   o nl y   di ffe r en c e  i s   the   ou t pu t  c on tr ol   v ari ab l e;   P & O   M P P T   prov i d es   r efe r en c e  v ol t ag e  t o  th e  po w er  c on v erter   wh i l e  HC  M P P T   y i el ds   t he   c ha ng e   fr om   the   du ty   c y c l e .  In  f ac t,  r efe r e nc e  [1 7]   s ta t ed   th at  t he   tr a ns i e nt  r es po ns e  of  P & O   i s   be tte r   th an   HC.   Y et,   th es e  me th od s   ha v e   two   m aj or  d r awba c k s :  os c i l l a ti o n  prob l em   arou nd   the   MP P   a nd   un ab l e  to   tr ac k   t he   r e al   M P P   d urin g  f as t  c ha ng i n g  o f  w ea t he r   c o nd i ti on   w hi c h   b ee n  ex pl a i ne d i n d eta i l   i n  the   S e c ti on   4.    Inc r em en tal   Con du c ta nc e  ( INC)   me t ho d  i s   an o the r   v er s i on   of  Hi l l   C l i mb i ng   ( HC) .  I t  us es   the   ba s i c   c on c e pt  of  HC  wh i c h  the   s l o pe   of  P - V   c urv e  wi l l   be   z ero  at  th e  M P P ,  p o s i ti v e  at  th e  l ef t  s i de   an d  n eg a ti v e   at   th e  r i gh t   s i d e  of  the   c urv e.  T h e  c ha r ac t eris ti c   of  INC   c o mp en s a te   the   weak ne s s es   of  P & O   m eth od   as   i t  c a pa b l e  t o  tr ac k   the   M P P   du r i ng   r ap i d  v a r i ati on   of  s u n   i r r ad i an c e   [9,   1 2] .   Nev erth el es s ,  i t   i s   di ffi c u l t   to   ob tai n  a   c on s t an t   M P P   i n  prac t i c al ,   p l us ,   th i s   me th od   r e qu i r ed   a dd i ti on a l   s en s ors   s uc h  as   c urr en t  an d  v o l ta ge   s e ns or  wh i c h  i nc r ea s es   th e  c os t a nd  c o mp l ex i ty  o f th e  s y s tem .    F uz z y   Lo gi c   Co ntrol   ( F L C )   i s   the   m os t  po pu l ar  art i f i c i a l   c on tr o l   m eth o d  d ue   t o  the   i nv en t i o n  o f  m i c r oc on tr o l l er,  wh ereby   a ny   c om pl i c ate d   c od i ng   or  a l g orit h m   c an   be   ea s i l y   progr am me d  an d  i m pl e me nte d.  T he   m ai n  ad v an tag e  of  F LC  i s   a bl e  to  ha nd l e  n on - l i ne arit y   an d  i mp r ec i s e  i np ut.   Mo r eo v er,  fas t  c on v erg en c e  s p ee d   a n d  r ob us t  pe r f orma nc e  o f  fu z z y   l og i c   ha v e  be en   de m on s tr at ed   du r i ng   s ud de n  c h an g e  of  s urr ou n di n g  c on d i ti on   as   s tat ed   i n  r efe r en c e  [1 8] .  B es i d es ,  A r ti fi c i al   Ne ural   Network   ( A NN)   i s   an o t he r   tec hn i qu e  tha t  f i ts   th e  op erat i o n  of  mi c r oc on tr o l l er  an d  d i g i ta l   s i gn a l   proc es s or.  Refe r en c e  [19]   pro po s e d  a  s ol ar  s y s tem   wi th  m ul t i - l ev el   ne ur o - fuz z y   mo de l   fo r   MP P T .  T he   s y s tem   h as   be en   prov en   c a pa b l e  i n  pr od uc i ng   b ett er   eff i c i en c y   a nd   r e pres en t i n g   no n l i ne ar  c ha r ac ter i s ti c   o f   P V   arr ay   un d er  w i de   r an g e  of   op erati on   c i r c um s tan c e c o mp are d t o  c on v en ti on a l   ne ura l   ne tw ork  al g orit h m.  H owev er,  i t  i s   un de ni ab l e t ha t   the  s y s tem  w i th  A NN  ne ed s  to  be   pe r i od i c al l y  trai ne d  t o g u arant ee   t he  h i g he s t a c c urac y .   B as i c a l l y ,  th e  c on v en t i o na l   al go r i t hm s   are  r at he r   s i mp l e  me t ho ds .  Y et,   t he y   us ua l l y   c au s e  po or  eff i c i e nc y .  O n   the   oth er  ha nd ,  s o ft  c om pu ti ng   al go r i t hm s   are   m ore  c om p l ex ,  bu t   de l i v er  hi gh er  ef fi c i en c y   [2 0] .  In  r e l at i on   t o  the   as s um pti o n,  th i s   pa p er  i s   foc us i n g  on   m od i fy i n g   an d  i m prov i n g  t he   P & O   MP P T   to   ov erc om e  t he   drawbac k s   es pe c i al l y   t he   s tea dy   s ta te  os c i l l ati on   probl em .   T he   c o nv en ti on a l   P & O   al go r i t hm   i s   mo d i fi ed   t o  h av e  v aria bl e   s tep   s i z e  wi t h   s om e  c om bi na t i on   of  HC  me th od   w i l l   be   d es c r i be d   i n  de t ai l   i n  S ec ti on   4  as   w e l l   as   v erif i c a ti on   throug h s i m ul ati on   MA T L A B /S i m ul i nk  a nd  h ardwar e  i mp l em e nta t i o n i n S ec ti o n 5 .       2.  P h o t o volt ai c (P V )  Mod e lling     A   s i ng l e   d i od e  mo d el   ( F i g ure  1( a))   i s   the   m os t  s u i t ab l e  mo d el   for   M P P T   r es ea r c h,  r eg ardl es s   of  a l l   we l l - es ta bl i s h ed   P V   c el l   m od e l l i n g   c i r c ui ts   fr om   oth er  r efe r e nc es   [21 ,  22 ] .  F urthermor e ,  s om e  r es ea c he r s   ha d  c om e  ou t  wi th  s ev eral   P V   mo de l l i ng   c i r c u i t s   s uc h  as   two   di o de  m od el  ( F i gu r e  1(b) )  a nd  s i m pl i f i ed   mo d el  ( F i gu r e  1(c ) ) .    It  i s   no ti c e ab l e  th at  tw o - di od e  c o nfi gu r at i on   of  P V   p r ov i de s   h i gh   ac c urac y   of  ou tp ut  r es po ns e  be c au s e   i t  i nv o l v es   the   v aria nc e  i n   l o w  l ev el   c urr e nt  fl o w  i n   the   s em i c o nd uc t or‟ s   de p l et i on   r eg i on   [ 23 ] .   Y et,   i t  i s   di f fi c u l t  t o  i m pl e me nt  t h e  e qu at i o n  i n   r ea l   l i f e  s i t ua t i on .   L i k ewi s e ,  the   s i mp l i f i ed   mo d el   of  P V   ab l e  t o  n eg l ec t  th e  pr es en c e  of  s h un t  r es i s tan c e,  he nc e  the   ma th em a ti c a l   eq u ati on   m o r e  fea s i b l e  [ 24 ] .  N ev erthe l es s ,  the   s i ng l e  d i od e  mo d el   s ti l l   of fers   a   be tte r   ba l an c e  be tw ee n  s i m pl i c i ty  an d a c c urac y .    A   de ta i l ed   a na l y s i s   an d  eq ua ti on s   are  prov i d ed   by   r ef erenc e  [21]   t o  i d en t i fy   the   v al u e  of  ea c h  c om po n en t   of  t he   s i ng l e  d i od e  P V   mo de l .  T he   c ha r ac teri s ti c   eq u ati on s   o f  s i ng l e  di od e   mo de l   d i s pl ay ed   i n  th e  eq u ati o n s   be l ow  ar e  di v i de d  i n to  fou r   ty p es ;  the   ou tp ut  c urr en t  of  s o l ar  P V   ( I PV ) ,  c urr en t  ge ne r at e d  by   l i gh t  ph ot on   ( I PH ) ,  c e l l   r ev ers e  s atu r at i on   c urr e n t  ( I S )   an d  c el l   s atu r ati on  c urr en t a t re fere nc e t em pe r at ure ( I RS ).   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO MNIK A    IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   â—¼     MP P T  fo r   P V   S y s tem   B as e d o n  V ar i ab l e  S te p S i z e  P & O  A l g orit hm  ( A wan g J us oh )   81     F i gu r e  1.   S ol ar P V  m od el l i n g:  ( a) S i ng l e  di od e  mo de l  ( b) T wo d i od e m od e l  ( c )  S i m pl i fi e d m od e l       O utp ut  c urr e nt  of  s ol ar  P V  ( I PV ):     I PV   =  I P   –   I S   [ e q (V PV   +  I x R S )/k T C A   –   1]   –   [ q (V PV   +  I  x  R S ) /R SH ]         ( 1)     I PV   c an  a l s o b e repr es en te d  as  i n  E q ua t i on  ( 2):     I PV   =  I  –   ( A 1/ A 2)                   ( 2)       A 1 =  I PH   –   I  –   I S   [e q (V PV  +  I x R S )/kT C A   –   1]             ( 3)       A 2 =   –   I  –   I S   [e q ( V PV  +  I x R S )/kT C A   –   1]  [q  ( R S ) /k T C A]           ( 4)     Cur r en t g en er ate d  by  l i gh t  ph ot on  ( I PH ):     I PH   =  [I SC   +   K i   (T C   –   T ref ) ] G               ( 5)     Cel l  r ev ers e s atu r a ti o n c urr en t (I S ):     I S   =I RS   (T C /T ref )  3/ A  [e qE G   (1/T r ef  –   1/T C )/kA ]             ( 6)     Cel l  s atu r a ti o n c urr en t  at  r e ferenc e t em p erature  ( I RS ):     I RS  =  I SC/ [e qV OC /kAN s T C   - 1]                 ( 7)     G R s h R s I P H I D 1 I s h I P V V P V G G R s h R s I P H I s h I P V D 1 D 1 I D 1 I D 1 V P V D 2 I D 2 I D 2 R s I P H I D 1 I P V V P V D 1 a ) b ) c ) G R s h R s I P H I D 1 I s h I P V V P V G G R s h R s I P H I s h I P V D 1 D 1 I D 1 V P V D 2 I D 2 R s I P H I D 1 I P V V P V D 1 a ) b ) c ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             â—¼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO MNIK A    V ol .   15 ,  No .  1,  M arc h 2 0 17   :    79   –   92   82   where,    I SC   : S h ort c i r c ui t c urr e nt  of  s ol ar c el l     V OC   : O pe n c i r c ui t v o l ta ge  o f s ol ar c el l   R S   : E q ui v a l en t  s erie s     R SH   : S h un t res i s tan c e   G   : S u n i r r ad i at i o n   A   : Id e al i ty  fa c tor   N S   : Num be r  of  c el l s  i n s er i es   q   : E l ec tr on  C ha r g e,  1. 6 Ã—  10 - 19   C   k   :  B o l tz ma nn ‟ s  c on s ta nt,  1. 3 8 Ã—  10 - 23  J / K   T C   : Cel l  Te mp er atu r e   T ref   : Ref ere nc e Te mp era ture   K i   : Temp erature  Coe ffi c i en t‟ s  Curr en t       Regu l arly ,  s o me   of  t he   P V   pa r am ete r s   s uc h  as   o pe n  c i r c ui t  v o l ta ge ,  s h ort  c i r c ui t  c urr en t   an d  te mp erature  c oe ffi c i en t  ha v e  be e n  prov i de d  i n  t he   da t a  s he et  of  s ol ar  P V   ba s ed   on   t he   S tan da r d   T es t  C on d i t i on   ( S T D) :  10 0 0W /m 2   of  s ol ar   i r r ad i ati on   an d   2 5° C  of  t em p erature.   A l l   th e   eq ua ti o ns  me nti on e d a bo v e we r e  us ed   i n t he   MA T L A B /S i m ul i nk  s i m ul ati on   l at er i n S ec t i on  5.       3.  S w it ch ed Mod e  DC - DC  Bo o st Co n ve r t e r       DC - DC  c on v erter   i s   l oc at ed   b etwe en   the   r efe r r ed   ph ot ov ol t ai c   mo d ul e   an d  l oa d  i n  MP P T   s y s tem   th at  al t ers   a   DC  v ol tag e  to   an oth er  l ev el   o f  DC   v ol t ag e.   It  i s   i mp o r tan t  t o  d es i gn   the   DC - DC  c o nv erter   c orr ec tl y   i n  or de r   t o  e ns ure  t he   P V   s y s tem   i s   op erati n g  at  th e  be s t  eff i c i en c y   as   r eq u i r ed .  T h ere  are  thre e  ma i n  ty p es   tha t   fr eq ue ntl y   us e d  ac c ordi ng   to  the   s y s tem   ap p l i c at i on :  s te p  up   the   i n pu t  v o l ta ge   ( bo os t   c on v ert er) ,  s tep   do w n  t he   i np ut   v ol tag e  ( b uc k   c on v erter )  or c om b i n ati on  o f b ot h o p erati on s  ( bu c k - bo o s t c on v erter )   [25] .    B uc k   c on v erter   an d  B o os t  c on v erter   are  the   mo s t  p op ul ar  c i r c ui t  an d  c o mm on l y   us ed   i n   the   s o l ar  MP P T   s y s tem   d ue   t o  t he   s i mp l i c i ty   an d  l o w  c os t  i mp l em en t ati on   [16] .  Non eth el es s ,  bo os t  c o nv erter   i s   mo r e   pr efe r ab l e   c om pa r e   to   the   b u c k   c on v erter   s i nc e   t he   ou t p ut  P V   v ol tag e   are  us u al l y   l ower   th an   the   de s i r ed   v ol tag e  at  t he   ex ter na l   l oa d .  A dd i t i on al l y ,  t he   c on fi gu r at i o n  o f  bu c k   c on v erter   ( s wi tc h i ng   c om po n en t   i s   p l ac e  at  i np ut  s i d e  a nd   s eri es   wi t h  i np ut  v ol t ag e)  ha d   c au s ed   d i s c on ti nu ou s   c urr en t  f l ow  i ns i de   t he   s y s tem   an d  r es u l t  i n  e ne r gy   l os s es   du r i n g  p ower   ge ne r ati on   proc es s .  Co ns eq ue ntl y ,   bo os t  c on v ert er  pres en ts   a   gre at  ad v an tag es   i n   ter ms   of   c os t s av i ng  a nd   hi g h e f fi c i e nc y   [26] .    T he r efo r e,   i n   th i s   pa pe r ,   b oo s t  c on v ert er  i s   c ho s e n  t o  l ev el   u p  t he   i np ut   v ol tag e  a nd   c on tr ol   th e  l ev e l   of  o utp u t  po wer   to  t he   l o ad .  F u nd a m en ta l l y ,  th e  bo os t  c on v ert er  i s   c on s i s ts   of  an   i n du c tor,  a  di od e ,  a  h i g h  fr eq u en c y   po wer   MO S F E T   s wi tc h  an d  c a pa c i t or.  T h e  i np ut  v ol tag e  of  bo os t  c on v erter   i s   c on tr ol l ed   by   the   P V   m od e l l i n g  c i r c ui t  a nd   t he   d uty   c y c l e  f or  the   c o nv erter   i s  v arie d  ac c ordi ng   to  t he   o utp ut  of   MP P T . F i gu r e 2  i l l u s tr ate s  th e  ba s i c  c i r c ui t  of  b oo s t c on v erter   us ed  fo r  t hi s  p ap er.    T he   o pe r at i o n  of  a  bo os t   c on v erter   i s   ma i n l y   r e l y   o n  th e  op e ni ng   an d   c l os i ng   of   the   s wi tc h .  T h e  c h argi ng   s ta te  i s   oc c urr ed   wh en   the   s wi tc h   i s   c l os ed   an d   s ec on d  m od e  of   op erat i on   ( di s c ha r gi ng   s tat e)  wi l l   b e  i ni t i ate d  by   op en i ng   t he   s wi tc h.  T he   eq ua t i on   us ed   to  ob ta i n  th e  du ty   c y c l e f or thi s  c o nv erter  i s  s ho wn  i n  the   E q ua t i on  ( 8).    In  ord er  to  en s ure  t he   bo os t  c on v erter   o pe r at es   at  c o n ti nu ou s   c urr en t   mo de   ( CC M),  the   s i z e  of   i n du c tor  us ed   pl a y s   an   i mp ort an t   r ol e.He n c e,  the   v al ue   of  the   i nd uc tor  mu s t   be   c al c ul a ted   prec i s el y .  B es i d es ,  th e  c a pa c i t or  i s   ne c es s ary   to  di mi ni s h   th e  r i pp l e   a nd   no i s e  a t  t he   ou tp ut  s i de   of  the   bo os t  c on v erter   a nd   f urther   s mo oth e n  o ut  t he   l o ad   v ol t ag e  an d  c urr en t  s i gn a l s .  E qu ati on   ( 9)   an d  ( 10 )   are   th e  us ef ul   eq ua t i o ns   to  c o mp u te  t he   v al u e  o f  i n du c tor  an d   c ap ac i tor r es p ec ti v e l y .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO MNIK A    IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   â—¼     MP P T  fo r   P V   S y s tem   B as e d o n  V ar i ab l e  S te p S i z e  P & O  A l g orit hm  ( A wan g J us oh )   83       F i gu r e  2.   A  DC - DC  B o os t C on v erter       Duty  c y c l e,     D =  1  –   (V S/ V o )                   ( 8)     Ind uc tor,     L =  ( V S D/∆ i o f)                   ( 9)     Capa c i tor,     C =  ( V o D/∆ V o Rf)                 ( 10 )     where,   V S   : In p ut  v ol tag e f r om  s ol ar  P V   V o    : O utp ut  v ol t ag e  at   l oa d s i d e   ∆i o   : Ri p pl e o u tpu t  c urr en t    ∆V o   : Ri p pl e o u tpu t  v ol t ag e       4.  De sign  V ar i able  S t ep S iz e P &O  Algo r it h m   T he   o pe r at i o n  for   P & O   a l go r i th m  i s   th eo r et i c al l y   a b ou t  pe r turb i n g  or  s h i ft i ng   t he   P V   op erat i o n  p oi nt  ba s e d  o n  th e  s i g n  of   the   l as t  i nc r em en t   of   P V   po w er  [ 27 ] ,   as   pres e nte d   i n  F i gu r e  3(a) .  In  oth er  wor ds ,  the   o p erati o n  po i nt  k ee ps   i nc r ea s i ng   as   the   P V   po wer   i nc r ea s es .  O nc e  the   P V   po wer   s t arts   to   d ec r ea s e,  t he   op erati on   po i nt   g oe s   i n  r ev ers ed   di r ec t i on .   E v en t ua l l y ,  i t  k e ep s   os c i l l ati ng   aro un d  the   M P P   wi th  a  fi x e d  s tep   s i z e.  F i g ure  3(b)   i l l us tr ate s   th e  o pe r ati on   for  P & O   al g orit h m t o war ds  th e s ol ar  P V   un de r  c on s ta nt  i r r ad i ati on   [2 8] .    T ec hn i c a l l y ,  l arg er  s tep   s i z e  c on tr i bu t es   to  hi gh er  po w er  l os s es ,  s i nc e  th e  tr ac k e d  po i n t  i s   away   fr om   the   r ea l   M P P .  T he r efo r e,  t o  tr i m  do wn  t he   os c i l l at i on   a t  the   po wer   pe ak ,  s ma l l er  s tep   s i z e  i s   c ho s en   f or  the   P & O   a l go r i th m.  Nev ert he l e s s ,  the   tr an s i e nt  r es po ns e  of  the   s y s tem   i s   s l ow  an d   i nfl ue nc es   the   ov eral l   p erfor ma nc e  of  s o l ar  P V .   B es i d e s ,  th e  c o nv en t i o na l   a l go r i thm   i s   un ab l e  to  w ork   wel l   u nd er  v ario us   we ath er  c on d i ti on s ,   as   wr on g   pe r t urbat i on   c ou l d  ha pp e n  a nd   c au s e  the   op erati ng   p oi nt   to  m ov e  furth er  aw ay   fr om   th e  p ea k   po i nt .  In  s h ort,  the s e   two   c on di t i o ns  ha v e  be c om e t h e c r i ti c a l  draw ba c k s  of  th e  c on v en ti on a l   P & O   me t ho d.     Refe r en c e  [29]   propos e d   a  v ol tag e  ho l d  o pti mi z a ti on   of  P & O   me t ho d  w h ere  an   ad d i ti on a l   s tag e  of   de c i s i on   i s   ne e de d  to  v er i fy   the   c h a ng es   of  i r r ad i an c e   l ev e l .  T h e  ou t pu t  of  P V   v ol tag e  ( V PV )   i s   be i n g  h ol d  un ti l   t he   i r r ad i an c e   v aria ti on   i s   s t op   i n   order   to   av oi d   an y   wr on g   tr ac k i ng   d i r ec ti o n.  T he   s t ep   s i z e  i s   r eg u l arly   d ec r ea s ed   as   the   tr ac k i n g  i s   ap proac h i ng   MP P .  T he   r es ul ts   de p i c ted   t he   ap pl i ed   s y s tem   ha d  l ow  os c i l l ati o ns   an d  r ea l   M P P   wa s   s uc c es s ful l y   ob ta i ne d i n rea l - ti me   un d er  v ario us  i r r a di a nc e l ev el .   F urthermor e ,  th e  three  p oi nts   w ei g ht  P & O   m eth o d  an d  two  s ta ge   a l g orit h m  are  s ug ge s te d  by   r ef erenc e  [ 1 5]   to  prev en t   fa i l i ng   du r i ng   r ap i d   v aria t i o n  of   i r r ad i at i on .  I n  fac t,  an   i ns tan tan eo us   s am pl i ng   an d  pe ak   c urr en t  c on tr ol   a pp r oa c he s   tha t  de p en d  o n  th e  c ha ng es   of  r efe r en c e   c urr en t   ha s   al s o   be en   r ec o mm e nd e d  by   r ef erenc e  [30 ,   3 1]   to  fi n d  a  tr a d eo ff   b etwe e n  the  w ea k ne s s es  of   P & O  s y s tem .     I n d u c t o r D i o d e S w i t c h C a p a c i t o r R e s i s t o r I n d u c t o r D i o d e S w i t c h C a p a c i t o r R e s i s t o r Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             â—¼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO MNIK A    V ol .   15 ,  No .  1,  M arc h 2 0 17   :    79   –   92   84       F i gu r e  3.  O p erati on  f or P ertur b a n d Obs erv e M P P T  Te c hn i q ue  ( a) F l owc ha r t  for P & O  A l go r i th m  ( b) P& O  Tr ac k i n g o n t h e P - V  Curv e  un d er Cons t an t Irr ad i ati on       B y   r efe r r i n g  al l   ex i s t ed   m et ho ds ,  th i s   pa pe r   prop os ed   a  mo d i f i ed   al go r i t hm   c om e s   wi th  three  c on di t i o ns ,  whi c h  ar e  A ,  B   an d  C,  as   s ee n  i n   the   f l owc ha r t  ( F i gu r e  4).  T hs   me th od   i s   ba s i c al l y   c om b i n i ng   t he   i de a  of  ha v i ng   v ari ab l e  s tep   s i z e  of  P & O   a l g orit h m  an d  p r i nc i p al   of  H C  me th od .  T he   S ec ti on   A   s i gn i fi es   th e  os c i l l at i o n  s up pres s i on   s ta ge .   A s   t he   p ower  p ea k   i s   att a i ne d,  t he   s t ep   s i z e   of   th e  du ty   r ati o  i s   d i v i d ed   by   a  c on s tan t  nu mb er,   ß ,  i n  ord er  to  r e du c e   i t   to  ne arly   z ero  an d  c l os er  t o  the   r e al   MP P .  T h e  c on s t an t  ß   i s   r a nd o ml y   p i c k ed   a s   l on g  as   i t  i s   l arger   t ha n   1.  S i nc e  th e  r ea l   pe ak   po i nt  i s   i nc o nc ei v ab l e  to  b e  ac h i ev e d,  a  m argi n  of  p ower  v aria ti on   ha d  be en   de fi n ed ,   whi c h  wer e  fr o m  - 0.0 0 1W   to  0.0 0 1W .  T he n,  s ta ge   A   wi l l   be   i ni t i at ed   as  th e c o nd i ti o n i s   me t.   Se c ti on   B ,  as   de p i c ted   i n  F i gu r e  4  i s   uti l i z ed   t o  s en s e  the   r ap i d  v aria t i o n  of  s urr o un d i ng   c on di t i o ns .  T he   i de a  c o me s   fr om   the   I - V   c urv e  o f  the   P V   p an el ,  as   s ho wn  i n  F i g ure  5.  T he   DC   l oa d  l i ne   s ho wn  i n  the   f i gu r e  r ep r es en ts   th e  eq u i v a l en t   r es i s tan c e  fr om   th e   i np ut  at  the   s pe c i fi c   v al ue   of  du ty   l on g  as   r at i o.  F r om   th e  fi gu r e,  whe n   the   s un   i r r ad i ati on   w as   50 0  W /m 2 ,  the   op erat i n g  p oi nt  was   l oc at e d  at   A .  W h en   th e  s u n  i r r a di at i o n  r a pi dl y   c h an g ed   to   75 0   W / m 2 ,   th e   op erat i n g  p oi nt  c ha ng ed   a nd   w as   l oc ate d  at   p oi n t  B .   T he r ef ore,  i t  c a n  be   c o nc l ud ed   th at,   the   ma gn i tu de   of  P V   c urr en t  an d  P V   v ol t ag e  w ou l d  ei t he r   i nc r ea s e  or  de c r ea s e  s i mu l tan eo us l y   when   s urr ou nd i ng   c o nd i ti o n s   c ha ng e  r ap i d l y .  Henc e ,  fr om   s ec ti o n  B   i n  F i gu r e  4 ,  a   c on di t i o n  ha d  be en   s et,   i n  ord er  to  s e ns e  the   r ap i d  c ha ng es ,  by   w hi c h  i f  th e  s urr ou n di ng   w a s   s ub j ec ted   to  r ap i d c h an ge , t he  w ho l e a l g orit h m wo ul d  be   i n i t i al i z ed   i n o r de r  t o o bta i n f as t trans i en t res po ns e.   In  ad di t i on ,  S ec ti o n  C  i n  F i gu r e  4  prov i d es   the   v ari ab l e  s tep   s i z e  p ertur b ati on ,  w he r eb y   the   v a l u e  of   s tep   s i z e,   α  i s   v arie d  by   d i v i d i ng   or  mu l ti pl y i ng   α  w i th   1.1   [3 2]   de p en d   on   the   v al ue   of  th e  s l op e   P V   c urv e,  ∆ P / ∆V.  A s   th e  s l o pe   of  t he   c urv e  de c r ea s e,   th i s   m ea ns   t h at  th e  o pe r at i n g  po i nt  i s   ap pr oa c h i n g  th e  MP P ;  as   a  r es ul t,   th e  s te p   s i z e  w i l l   au to ma t i c al l y   r ed uc e  s o  t ha t   an   ac c urate M P P  c an  b e t r ac k ed .         a ) b ) S t a r t M e a s u r e   V [ n ] ,   I [ n ] ,   V [ n - 1 ] ,   I [ n - 1 ] P [ n ]   =   V [ n ]   –   I [ n ]     P [ n - 1 ]   =   V [ n - 1 ]   –   I [ n - 1 ] ∆   P   =   P [ n ]   –   P [ n - 1 ]     ∆   V   =   V [ n ]   –   V [ n - 1 ] ∆ P   = 0 ∆ P   >   0 ∆ V   >   0 ∆ V   <   0 V o l t a g e   I n c r e a s e V o l t a g e   d e c r e a s e R e t u r n Y e s Y e s Y e s N o N o N o S t a r t M e a s u r e   V [ n ] ,   I [ n ] ,   V [ n - 1 ] ,   I [ n - 1 ] P [ n ]   =   V [ n ]   –   I [ n ]     P [ n - 1 ]   =   V [ n - 1 ]   –   I [ n - 1 ] ∆   P   =   P [ n ]   –   P [ n - 1 ]     ∆   V   =   V [ n ]   –   V [ n - 1 ] ∆ P   = 0 ∆ P   >   0 ∆ V   >   0 ∆ V   <   0 V o l t a g e   I n c r e a s e V o l t a g e   d e c r e a s e R e t u r n Y e s Y e s Y e s N o N o N o a ) b ) S t a r t M e a s u r e   V [ n ] ,   I [ n ] ,   V [ n - 1 ] ,   I [ n - 1 ] P [ n ]   =   V [ n ]   –   I [ n ]     P [ n - 1 ]   =   V [ n - 1 ]   –   I [ n - 1 ] ∆   P   =   P [ n ]   –   P [ n - 1 ]     ∆   V   =   V [ n ]   –   V [ n - 1 ] ∆ P   = 0 ∆ P   >   0 ∆ V   >   0 ∆ V   <   0 V o l t a g e   I n c r e a s e V o l t a g e   d e c r e a s e R e t u r n Y e s Y e s Y e s N o N o N o Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO MNIK A    IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   â—¼     MP P T  fo r   P V   S y s tem   B as e d o n  V ar i ab l e  S te p S i z e  P & O  A l g orit hm  ( A wan g J us oh )   85       F i gu r e  4.  P r op os e d M od i fi e d P & O  M P P T       F i gu r e  5.  I - V  Curv e w i th  DC  Lo a d  L i ne   [28]     Y e s S T A R T S T A R T D   =   0 . 5 ,   ∆ D   =   0 . 0 2 D   =   0 . 5 ,   ∆ D   =   0 . 0 2 V [ n ] ,   I [ n ] V [ n ] ,   I [ n ] P [ n ]   =   I [ n ]   *   V [ n ] P [ n ]   =   I [ n ]   *   V [ n ] ∆ P   =   P [ n ]   -   P [ n - 1 ] ∆ P   =   P [ n ]   -   P [ n - 1 ] ∆ P < 1   & &   ∆ P > - 1   ∆ P < 1   & &   ∆ P > - 1   ∆ P > 0 ∆ V [ n - 1 ] < 0   & &       ∆ I [ n - 1 ] > 0   ∆ P / ∆ D > 0 D [ n ]   =   D [ n - 1 ]   +   ( α × 1 . 1 )   D [ n ]   =   D [ n - 1 ]   –   ( α / 1 . 1 )     ∆ D   =   ∆   D [ n - 1 ]   /   ß   N o N o Y e s Y e s N o A B C Y e s S T A R T S T A R T D   =   0 . 5 ,   ∆ D   =   0 . 0 2 D   =   0 . 5 ,   ∆ D   =   0 . 0 2 V [ n ] ,   I [ n ] V [ n ] ,   I [ n ] P [ n ]   =   I [ n ]   *   V [ n ] P [ n ]   =   I [ n ]   *   V [ n ] ∆ P   =   P [ n ]   -   P [ n - 1 ] ∆ P   =   P [ n ]   -   P [ n - 1 ] ∆ P < 1   & &   ∆ P > - 1   ∆ P < 1   & &   ∆ P > - 1   ∆ P > 0 ∆ V [ n - 1 ] < 0   & &       ∆ I [ n - 1 ] > 0   ∆ P / ∆ D > 0 D [ n ]   =   D [ n - 1 ]   +   ( α × 1 . 1 )   D [ n ]   =   D [ n - 1 ]   –   ( α / 1 . 1 )     ∆ D   =   ∆   D [ n - 1 ]   /   ß   N o N o Y e s Y e s N o A B C Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             â—¼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO MNIK A    V ol .   15 ,  No .  1,  M arc h 2 0 17   :    79   –   92   86   5.  S i mu latio n  ( Ma t l ab/S im u link)   T he   MP P T   al go r i thm   i s   i mp l em en te d  us i n g  M A T LA B   fu nc ti on   b l oc k ,  wh i l e  t he   S i m po wer   s y s tem  l i brar y   i s  us e d t o c r ea te  th e s u bs y s tem   bl oc k s   for P V  c el l   an d  b oo s t c o nv e r ter. S i m pl i fi ed   mo de l l i n g  c i r c ui t  of  P V   c el l s   i s   ap p l i ed   to  an a l y s e  th e  c ha r ac teri s t i c s   of  t he   p a ne l .  T he   b as i c   l ay ou t  of  t he   MA T L A B /S i m ul i nk  i s  d i s pl ay ed   i n F i gu r e   6.          F i gu r e  6.  M A T L A B /S i m ul i n k  La y ou t       T he   propos e d  al go r i t hm   i s   pl ac e d  at  the   M P P T   b l oc k   be twe en   th e  s o l ar  P V   an d   bo os t  c on v erter   wh i c h  P V   c urr en t  an d  v o l tag e  ( I a   an d  V a )   a r e  the   i np u ts   wh i l e  t he   du t y   c y c l e  i s   t he   r eq ui r e d  ou t pu t  f or  the   M P P T   s y s tem .  T he   pa r a me t ers   us ed   for  bo os t  c on v erter   are:  22 0µF   of   c ap ac i tor,   30 mH  of  i n du c tor  an d  3 1k Hz   of   s wi tc h i ng   fr e qu e nc y .  F urth ermor e,  a   c on s ta nt   i r r ad i ati on   o f  10 00   W / m 2   a n d  r ap i d   c ha ng e   of  i r r ad i ati o n  fr om   80 0   W / m 2   t o  10 00   W /m 2   ha d  be en   ap p l i e d  to   the   s y s tem .  T h e  r es ul t  of  t he   o utp ut  p ow er  wav efo r m   was   o bs erv e d  throu gh   t he   s c op e f or c om pa r i s o n.    T he   s i m ul a ti o n  h ad   b ee n  c arr i ed   o ut  w i th  v ari ou s   s tep   s i z es ;  l arge  s t ep   s i z e,  s m a l l   s te p  s i z e  an d  v ari ab l e  s tep   s i z e s .  T he   r es ul ts   of  th e  s ol ar  c el l   p ower  are  pres e nte d  i n  F i gu r e  7(a) ,  7(b) ,  7(c )   an d  7(d) ,  r es pe c ti v el y .Fr om   t he   ob tai ne d  r es ul ts ,  the r e  wer e   s om e  i mp r ov e me nts   s ho wn  by   the   v ar i ab l e   s tep   s i z e  ov er  t he   c on v e nt i on al   me t ho d  ( s m al l   or  l arg e  s te p  s i z e).  W he n  s ma l l   s te p  s i z e   was   us ed ,  al th ou g h  t he r e   was   j us t  a   s ma l l   os c i l l ati on   du r i ng   m a x i mu m   p ower,  the  s y s tem ’ s  c o nv ergenc e   s pe ed  was  r el a ti v e l y  s l o w,   whi c h  to ok  aro un d  0. 5s  to  b e a t  t he  s t ea dy   s tat e.  O n  th e  ot he r   ha nd ,  when   t he   s y s tem   w as   ap p l i ed   w i th  l arg e  s tep   s i z e ,  th e  c on v erge nc e  s pe ed   ha d  i mp r ov ed   to  0. 05 s .    How ev er,  t he   s t ea dy   s tat e   os c i l l at i o n  be c am e  wor s e  w i th   the   r i pp l e  p ower  of  13   m W .  B o th  c a s es   de m on s tr ate d  th e   ge ne r a l   dra wbac k s   of  c on v en ti o na l   P & O   al g orit h m.    In  ord er  to   s ol v e   th i s   i s s ue ,   v aria b l e   s tep   s i z e  a l g orit h m  was   ap p l i ed ,   wi t h  pr ov en   r es ul t   as   s ho wn  i n  F i g ure  7(c )   r eg ardi ng   i ts   eff i c i en c y   an d  e ffe c ti v en es s .  B y   us i n g  v ari ab l e  s tep   s i z e  al g orit h m,  c on v erg en c e  s p ee d  c ou l d  be   s uc c es s ful l y   ma i nta i ne d  i n  0.0 5s ,  wh i l e  the   os c i l l a ti o n  was  s up pres s ed   du r i ng  s te ad y  s tat e.     T he   s y s tem   was   al s o  s i m ul ate d  u nd er  r ap i d  c ha ng e d  of  i r r ad i at i on   l ev el   fr o m  80 0   W /m 2   to  1 00 0   W /m 2   a t  s i mu l at i o n  t i me   of   1 .0 s ,  by   us i ng   v aria b l e   s tep   s i z e   a l go r i thm .  T he   r es u l t  of   po wer   c urv e  i s   de m on s tr ate d  i n  F i gu r e  7(d) .    R e s ul t  i n  F i gu r e  7( d)  s ho ws   the   s at i s fy i ng   pe r forma nc e  fr o m  v aria bl e  s tep   s i z e  P & O   al g orit h m  i n  de a l i ng   w i th  r a pi d  c ha ng e  of  s un   i r r ad i ati on   l ev e l .       I p v V p v I a V a I a 1 P p v D u t y D u t y + V i n - V i n + V o u t - V o u t P m o d S o l a r   P V B o o s t   c o n v e r t e r 1 2 : 3 4 D i g i t a l   C l o c k M P P T 1 0 0 0   Ω I p v V p v I a V a I a 1 P p v D u t y D u t y + V i n - V i n + V o u t - V o u t P m o d S o l a r   P V B o o s t   c o n v e r t e r 1 2 : 3 4 D i g i t a l   C l o c k M P P T 1 0 0 0   Ω Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO MNIK A    IS S N: 1 69 3 - 6 93 0   â—¼     MP P T  fo r   P V   S y s tem   B as e d o n  V ar i ab l e  S te p S i z e  P & O  A l g orit hm  ( A wan g J us oh )   87       F i g ure  7.  S ol ar Ce l l   P o wer   Cur v e wi t h D i ffe r e nt  S tep  S i z e (a)  La r ge S tep   S i z e (0. 1 V )  ( b) S ma l l   S tep  S i z e (0.0 1V )  ( c )  V aria bl e  S te p  S i z e (d)   V ari ab l e  S tep  S i z e w i th  R ap i d I r r ad i an c e V aria ti o n       F i gu r e  8(a) ,  8(b)   an d  8(c )   de pi c t  th e  v aria ti o n  of  d uty   c y c l e  s tep   s i z e  wi th  r es pe c t  t o  ti m e   for  al l   thre e  c as es .  B as e d  on   th e  fi gu r es ,  i t  c a n  be   c on c l u de d  t ha t,  the   op t i mu m  v al u e  of  d uty   c y c l e  was   0. 65 ,   i n  ord er  to   en s ure   th e  m ax i m um   ou t pu t  po w er  to   be   ex tr ac te d  fr om   t he   s o l ar   c el l .   A s   i n   F i g ure  8(c ) ,  t he   s te p  s i z e   was   au t om ati c a l l y   v ari ed   whe n  t he   op erat i n g  p oi nt   ap pro ac he d  the   ma x i mu m  pe ak  p ower p oi nt.   F r om   al l   thre e  c as es ,  the   p erfor ma nc e  of  th e  M P P T   w as   c areful l y   ob s erv ed   thro u gh   the   po wer   c urv e  fr o m  th e  ou tp ut  term i na l   o f  s ol ar  c el l ,  a s   s ho wn  i n  9(a) ,  9( b)  an d   9(c ) .   In  the s e  fi gu r es ,   y el l ow   c o l ou r   l i ne   r ep r es en ts   the   o utp ut  po w er  fr om   th e  s o l ar   c el l   t ermi na l ,  wh i l e  pu r p l e  c ol ou r   l i ne  r ep r es en ts  th e o utp ut  po w er r ec ei v e d b y  th e l o ad .   Dur i n g  t he   ap p l i c a ti o n  of  t he   s m al l   s te p  s i z e ,  t he   c o nv ergenc e   s pe e d  w as   s i gn i fi c a ntl y  s l ow,  ar ou n d  0. 75 s ,  w i th   s ma l l   os c i l l a ti o n  at   th e  ma x i m um   po w er  po i nt.   In   c on tr as t,  th e  c on v ergenc e   s pe e d  was   i mp r ov ed   fr om   0.7 5s   to   0.3 s   when   l ar ge   s te p  s i z e   wa s   gi v en   to  the   s y s tem .    Howev er,  i t  c on ta i ne d  a  l o t  of  r i pp l e  a nd   os c i l l a ti o ns ,   es pe c i a l l y   du r i ng   s te ad y   s tat e.   La s tl y ,  9(c )   de mo ns tr at es   the   p ower  c urv e  du r i ng   th e  ap p l i c ati on   of  v ar i ab l e  s tep   s i z e  P & O   al g orit h m.   T he   fi gu r e   c l e arl y   s ho ws   t he   i mp r ov em en t   an d   pro mi s i ng   pe r for ma nc e  d el i v ered   by   thi s   m od i fi ed   P & O   a l go r i t hm ,  s h owi ng   r e l a ti v e l y   fa s ter  c on v ergenc e   s pe ed   of  0. 65 s ,  s m al l   os c i l l ati on  a t s tea dy  s tat e r eg i on  a nd   prom i s i n g e ff i c i e nc y  of  95 . 23 %.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
             â—¼                IS S N: 16 93 - 6 93 0   T E L KO MNIK A    V ol .   15 ,  No .  1,  M arc h 2 0 17   :    79   –   92   88   0 . 7 0 . 6 0 . 5 0 . 4 0 . 3 0 . 2 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 . 0 S i m u l a t i o n   T i m e   ( s ) D u t y   C y c l e a ) 0 . 7 0 . 6 0 . 5 0 . 4 0 . 3 0 . 2 0 0 . 5 1 . 0 2 . 0 S i m u l a t i o n   T i m e   ( s ) 0 . 8 0 . 9 1 . 0 b ) 0 . 6 0 . 5 0 . 4 0 . 3 0 . 2 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 . 0 S i m u l a t i o n   T i m e   ( s ) D u t y   C y c l e c ) O p t i m u m   d u t y   c y c l e   =   0 . 6 5 O p t i m u m   d u t y   c y c l e   =   0 . 6 5 O p t i m u m   d u t y   c y c l e   =   0 . 6 5 0 . 7 0 . 6 0 . 5 0 . 4 0 . 3 0 . 2 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 . 0 S i m u l a t i o n   T i m e   ( s ) D u t y   C y c l e a ) 0 . 7 0 . 6 0 . 5 0 . 4 0 . 3 0 . 2 0 0 . 5 1 . 0 2 . 0 S i m u l a t i o n   T i m e   ( s ) 0 . 8 0 . 9 1 . 0 b ) 0 . 6 0 . 5 0 . 4 0 . 3 0 . 2 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 . 0 S i m u l a t i o n   T i m e   ( s ) D u t y   C y c l e c ) O p t i m u m   d u t y   c y c l e   =   0 . 6 5 O p t i m u m   d u t y   c y c l e   =   0 . 6 5 O p t i m u m   d u t y   c y c l e   =   0 . 6 5   F i gu r e  8.  D uty  Cy c l e w i th  D i ffe r e nt  S tep  S i z e (a)  S ma l l   S tep  S i z e (0.0 1V )     ( b) Large  S te p S i z e (0. 05 V )  ( c )  V aria b l e  S te p  S i z e           F i gu r e  9.  P ow er Cur v e a t  o utp ut  c el l  te r m i n al   an d  l o ad   wi th  Di ff erent  S t ep   S i z e    ( a) Sm a l l  S t ep   S i z e ( 0.0 1 V )  ( b) Large  S t ep   S i z e (0 .05 V )  ( c )  V aria b l e  S te p S i z e     0 . 0 7 0 . 0 6 0 . 0 5 0 . 0 4 0 . 0 3 0 . 0 2 0 . 0 1 - 0 . 0 1 0 0 . 2 5 0 . 5 0 . 7 5 1 . 0 1 . 2 5 1 . 5 1 . 7 5 2 . 0 0 S i m u l a t i o n   T i m e   ( s ) P o w e r   ( W ) a ) 0 . 0 7 0 . 0 6 0 . 0 5 0 . 0 4 0 . 0 3 0 . 0 2 0 . 0 1 - 0 . 0 1 0 0 . 3 0 . 6 0 . 9 1 . 2 1 . 5 2 . 0 0 S i m u l a t i o n   T i m e   ( s ) b ) 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 . 0 0 . 0 7 0 . 0 6 0 . 0 5 0 . 0 4 0 . 0 3 0 . 0 2 0 . 0 1 - 0 . 0 1 0 S i m u l a t i o n   T i m e   ( s ) P o w e r   ( W ) c ) O u t p u t   p o w e r   f o r   s o l a r   P V P o w e r   r e c e i v e d   b y   l o a d 0 . 7 5 s 0 . 3 s E f f i c i e n c y   =   9 5 . 2 3 % 0 . 6 5 s 0 . 0 7 0 . 0 6 0 . 0 5 0 . 0 4 0 . 0 3 0 . 0 2 0 . 0 1 - 0 . 0 1 0 0 . 2 5 0 . 5 0 . 7 5 1 . 0 1 . 2 5 1 . 5 1 . 7 5 2 . 0 0 S i m u l a t i o n   T i m e   ( s ) P o w e r   ( W ) a ) 0 . 0 7 0 . 0 6 0 . 0 5 0 . 0 4 0 . 0 3 0 . 0 2 0 . 0 1 - 0 . 0 1 0 0 . 3 0 . 6 0 . 9 1 . 2 1 . 5 2 . 0 0 S i m u l a t i o n   T i m e   ( s ) b ) 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2 . 0 0 . 0 7 0 . 0 6 0 . 0 5 0 . 0 4 0 . 0 3 0 . 0 2 0 . 0 1 - 0 . 0 1 0 S i m u l a t i o n   T i m e   ( s ) P o w e r   ( W ) c ) O u t p u t   p o w e r   f o r   s o l a r   P V P o w e r   r e c e i v e d   b y   l o a d 0 . 7 5 s 0 . 3 s E f f i c i e n c y   =   9 5 . 2 3 % 0 . 6 5 s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.