I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute r  E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   8 ,   No .   1 ,  Feb r u ar y   201 8 ,   p p .   1 4 1 ~ 1 4 9   I SS N:  2088 - 8708 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 8 i 1 . p p 1 4 1 - 1 4 9           141       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 JE C E   A  S i m pli fied  Desi g n and  Mo deling   o f  Bo o st Conv erte r f o r  Photo v o ltaic Sy te m       Arj y a dh a ra   P ra dh a n ,  B ha g a ba t   P a nd a   S c h o o l  o f   El e c tri c a l  En g in e e ri n g ,   KIIT   Un iv e rsit y ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   3 0 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Dec   2 0 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   J an   4 ,   2 0 1 8     T h e   P h o to v o lt a ic  sta n d a l o n e   sy st e m   is  g a in in g   it s  h ig h   im p o rtan c e   m o stl y   f o r  ru ra l  a p p li c a ti o n   li k e   p v   w a ter  p u m p in g ,   so lar  l ig h ti n g ,   b a tt e ry   c h a rg in g   e tc.Co n sid e ri n g   e n v iro n m e n tal  e ff e c ts  a n d   sc a rc it y   o f   f o ss il   f u e l  th e   tren d   h a s  d e v e lo p e d   to w a rd s  th e   u se   o f   m o re   a n d   m o re   re n e wa b le  e n e rg y . In   th is  p a p e r  a   b a sic   c ir c u it   o f   b o o st  c o n v e rter  is  d e sig n e d   in   M A TL A B/S i m u li n k   w it h   c o n sta n t  d c   so u rc e   v o lt a g e .   Ho w e v e r  a   c o m p a ra ti v e   stu d y   h a s  a lso   b e e n   d o n e   f o r  th e   c o n v e rter  c o n n e c ted   w i th   p v   sy ste m   d irec tl y   w it h   th e   c o n v e rter  c o n n e c ted   w it h   m p p t  trac k in g   t e c h n iq u e .   P e rtu r b   a n d   Ob se rv a n c e   (P & O)  a lg o rit h m   is   i m p le m e n ted   f o r  p ro v id in g   th e   n e c e ss a r y   d u t y   p u lse   a n d   m a k e s  th e   sy ste m   o p e ra te  a t  m a x i m u m   p o w e r  p o in t. T h e   b o o st  c o n v e rter  c o n n e c ted   w it h   P V  sy ste m   w it h o u t  m p p t  o p e ra tes   a t  a n y   o th e r  p o i n t  o th e r  th e n   th e   m a x i m u m   p o w e r  p o in t  a n d   h e n c e   th e   o u t p u t   v o lt a g e   d e c re a se s.Bu t  w it h   m p p t  th e   p r o p o se d   sy ste m   p e r f o r m s b e tt e r.   K ey w o r d :   C o n v er ter   Fu zz y   I r r ad ian ce   Kn ee   p o in t   Sn u b b er   Co p y rig h t  ©   2 0 1 8   In stit u te o f  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 l  rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   A r j y ad h ar a  P r ad h an ,     Sch o o l o f   E lectr ical  E n g i n ee r i n g ,   KI I T   Un iv er s i t y ,   KI I T   R o ad ,   B h u b n esh w ar ,   Od is h a,   I n d ia.   E m ail:  ar y aa . d h ar aa @ y ah o o . c o m       1.   I NT RO D UCT I O N     T h e  o v er   d ep en d en ce   o f   r e n e w ab le  e n er g y   li k e  co al,   o il,  g as  ca u s es  g lo b al  w ar m i n g   an d   en v ir o n m e n tal  d e g r ad atio n   wh ich   g r ea tl y   a f f ec t s   t h e  w o r ld   p o p u latio n .   I n   co m p ar is o n   to   o th er   r en e w ab le   en er g y   p h o to v o ltaic  s o u r ce   is   a  b ig g est  s o u r ce   o f   co n tr ib u t io n   to   w o r ld   elec tr icit y   g e n er atio n   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   So lar   p o w er   ca n   b e  u tili ze d   in   t w o   w a y s   s o lar   p h o to v o ltaic s   an d   s o lar   th er m al.   D u e  to   v ar y i n g   w ea t h er   co n d itio n   th e  o u tp u t   o f   t h e  p an e l  al w a y s   v ar ie s   d ep en d i n g   o n   ir r ad ian ce   a n d   te m p er atu r e.   As   a  r esu l t  o f   w h ic h   a   co n s ta n t  d c  v o lta g e  ca n n o t  b e   s u p p lied   to   th e   lo ad .   Hen ce   b o o s t  co n v er ter s   ar e  u s ed   to   b o o s t  u p   t h e  v ar iab le   d c  v o ltag e  to   f i x ed   d c  as  d esir ed   b y   th e  lo ad .   B u t  in   ca s e  o f   ac   lo ad   an   ad d itio n al  i n v er ter   is   u s ed   to   co n v er t   d c  v o ltag e  to   ac   v o lta g e  [ 3 ] ,   [ 4 ] .   T h e  o u tp u t  p er f o r m an ce   o f   th e  s o lar   ce lls   i n   ter m s   o f   e f f i cien c y   d ep en d s   o n   v ar io u s   f ac to r s   li k e  te m p er at u r e,   s o ilin g ,   s h ad i n g   w h ic h   r ed u ce s   t h e  p er f o r m a n ce s .   He n ce   m ax i m u m   p o w er   p o in t  tr ac k in g   is   t h e  s o lu tio n   f o r   o p er atin g   th e  P V  s y s te m   a t   a  u n iq u e  p o in t  ca ll ed   k n ee   p o in t  w h ich   p r o v id es  th e  m a x i m u m   p o w er   ir r esp ec tiv e  o f   an y   w ea t h er   o r   lo a d   co n d itio n s   [ 5 ] .   Var io u s   au th o r s   h av e  s u g g e s ted   d if f er e n t  t y p e s   o f   MP PT   t ec h n iq u es.  So m e  ar e  li k e  P er tu r b   an d   o b s er v an ce   m e th o d ,   I n cr e m e n tal   co n d cu ctan ce   m et h o d ,   co n s t an t  v o l ta g e  m et h o d ,   s h o r tci r cu it  cu r r e n t,  f u zz y   lo g ic  m et h o d   an d   ANN     m et h o d   [ 6 ] .   Am o n g   a ll  t h is   m et h o d s   P   an d   O  tec h n iq u e  i s   s i m p le  a n d   m o s t   w id el y   u s ed .   T h e  I n c  m et h o d   o p er ates m o r e  s u cc es s f u ll y   d u r in g   t h e  ch a n g i n g   w ea th er   co n d itio n s   b u t a t t h e  s a m e  ti m e  t h e  co m p le x it y   o f   t h e   cir cu it  also   i n cr ea s e s   [ 7 - 1 0 ] .   T h e  o th er   m eth o d s   ar e  al s o   u s ed   d ep en d in g   o n   th e ir   co m p u tatio n a l  ti m e  an d   s y s te m   r eq u ir e m e n t.   Fo r   MP PT   im p le m e n tatio n   a  d c - d c  co n v er ter   is   n ee d ed   i n   t h e  s y s te m .   W h e n   th e   lo ad   r eu ir e m en t  i s   h ig h er   v o ltag e  w e  ca n   g o   f o r   e ith er   b o o s t c o n v er ter   o r   b u ck - b o o s t c o n v er ter   o r   cu k   co n v er t er   b u t si m p le  b o o s t  co n v er ter   is   m o r e  e f f icien c t  d u e  to   less   co m p le x   cir cu i tr y   i n   co m p ar is o n   to   o th er   co n v er ter s .   S.Da is o n   et  al   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   1 ,  Feb r u ar y   201 8   :   1 4 1   –   1 4 9   142   h as  d e s ig n ed   a   co n v er ter   w it h   a  f lo atin g   s w itc h   in   ac ti v e   s ta te  w h ich   ca n   is o late   th e   i n p u t   f r o m   th e   P V  p an el  u n d er   t h e  co n d itio n   w h e n   th e   ac   u n it   is   i n   o f f   s tate.   T h is   e f f icien c y   o f   t h i s   co n v er ter   i s   f o u n d   to   b e  ar o u n d   9 5 . 3 %.  Ho w ev er   t h i s   i n cr ea s e s   t h e  co m p le x it y   in   th e   cir cu i t  [ 1 1 ] .   T h is   p ap er   r ep r esen ts   t h e  d esi g n   o f   b o o s t   co n v er ter   to   g et  i n cr ea s ed   v o l tag e. A s   s h o w n   in   Fig u r e  1   a  p h o to v o ltaic  s y s te m   is   u s ed   t o   s u p p l y   th e  s tep   u p   co n v er ter   an d   f u r th er   t h e  b o o s t  co n v er ter   is   co n n ec ted   to   th e  lo ad .   T h e  n ec ess ar y   d u t y   p u l s e  to   th e  co n v er ter   s w itc h   is   o b tain ed   f r o m   m p p t  u n i t b y   u s i n g   P an d   O  alg o r it h m .               Fig u r e  1 .   R ep r esen tatio n   o f   B o o s t c o n v er ter   co n n ec ted   w it h   s o lar   p v   s y s te m   in   b lo ck   d iag r a m       2.   B O O ST   CO NVER T E R:   F UNDA M E NT AL   P R I NC I P L E   B o o s t c o n v er ter   is   a  h i g h l y   e f f icien t p o w er   elec tr o n ic  d ev ice  in   w h ich   th e  i n p u t  v o lta g e  is   s tep p ed   u p   w it h o u t  th e  u s e  o f   tr an s f o r m er .   B u t  in   th e  p r o ce s s   o f   s tep - u p   th e  to tal  p o w er   in p u t  to   th e  s y s te m   i s   m ai n tai n ed   f i x ed   to   th at  o f   t h e  o u tp u t  o f   th e  s y s te m   w h ic h   is   ac h ie v ed   b y   r ed u ci n g   th e  c u r r en t.  T h e   p r o ce s s   o f   en er g y   tr an s f er   is   ca r r ied   o u t  b y   v a r io u s   ele m e n ts   li k e  in d u cto r ,   p o w er   s w itc h ,   d io d e  an d   f ilter ca p ac ito r .   T h e   elec tr o n ic  s w itc h   ta k en   h er e  is   m o s tl y   p o w er   MO S FET   b u t  s tu d ies  al s o   s h o w s   th at  I GB T   c an   also   b e  u s ed   f o r   s w itc h in g   p u r p o s e.   Gen er all y   f o r   s i m p le  d esig n   cir cu it s   p u ls e  w id t h   m o d u lat io n   tech n i q u es  ar e  u s ed   f o r   s w itc h in g   p u r p o s e.   T h er e  a r e  t w o   d if f er en t  m o d es  o f   o p er atio n   o f   B o o s t  c o n v er ter   i.e   C o n t in u o u s   co n d u c tio n   m o d e,   C C M  an d   Dis co n tin u o u s   co n d u ct io n   m o d e,   DC M.   Fig u r e  2   s h o w s   th e  b asic  d iag r a m   s h o w i n g   t h e   w o r k i n g   o f   b o o s t c o n v er ter           Fig u r e  2 .   B asic d iag r a m   s h o w i n g   t h e  w o r k i n g   o f   b o o s t c o n v e r ter       3.   B O O ST   CO NVER T E R:   O P E RA T I O N  ANA L Y SI S   T h e  DC - D C   s tep   u p   co n v er ter   o p ea r ates  in   t w o   m o d es.T h e   b asic  d if f er en ce   i n   b o th   th e  m o d es  is   th e   f lo w   o f   i n d u cto r   cu r r e n t.  I n   th e  f ir s t   m o d e  t h e  c u r r en t  th r o u g h   t h e  i n d u cto r   f lo w s   co n ti n u o u s l y   w h er e  as   i n   t h e   s ec o n d   m o d e  th e  cu r r en t  th r o u g h   t h e  in d u cto r   co m es  to   ze r o   f o r   an   in ter v al  o f   ti m e  b ef o r e  th e  n e x t  tu r n   o n   o f   th e  s w itc h   ( Fi g u r e  5   a n d   Fig u r e  6 ) .   A g ai n   t h e  C C M  m o d e  o p er ates  in   t w o   w a y s   i.e   T UR N  ON  m o d e  ( Mo d e   1 )   an d   T UR N  OFF  m o d e  ( Mo d e  2 ) .   Du r in g   m o d e  1   th e  p o w er   s w i tch   i s   m ad e  ON  as  d ep ic ted   in   Fig u r e  3 .   As   a  r esu lt  w it h   th e  t u r n i n g   o n   o f   th e  s w itc h   th e  s u p p l y   c u r r en t  in p u t  to   th e  cir cu i t  f o llo w s   a  p ath   th r o u g h   th e   in d u cto r   co n n ec ted   in   s er ie s   an d   th e  p o w er   s w itc h .   I n   th i s   m o d e  t h e  en er g y   g ets  s to r ed   in   th e  I n d u cto r   w h er e   as  th e  r esi s tiv e  lo ad   as  s h o w n   in   th e  F ig u r e  3   is   s u p p lied   b y   th e  ca p ac ito r   cu r r en t.   Mo d e  2   o p er atio n   s tar ts   as  p o w er   s w itc h   is   s w itc h ed   OF F.  I n   th is   m o d e  as  th e  s w itc h   is   tu r n ed   o f f   n o   m o r e  cu r r en t   w ill  f lo w   th r o u g h t   th is   p ath   w h er e  a s   t h e  c u r r en t  w il l ta k e  t h e  p at h   t h r o u g h   i n d u cto r ,   d io d e,   ca p ac ito r   an d   r esis ti v e  lo ad .   Fi g u r e  4   s h o w s   th e   p ath   o f   f lo w   o f   cu r r en t  d u r in g   tu r n   o f f   p r o ce s s .   Ag ai n   d u r in g   t h is   p er io d   th e   en er g y   w h ic h   w a s   s to r e  in   th e   i n d u cto r   d u r i n g   o n   ti m e   g et s   d i s ch ar g ed   to   t h e  r esis ti v e  lo ad . T h u s   th e   v o lta g e  at  t h e  ter m i n al  i s   h ig h er   t h an   t h e  s u p p l y   v o lta g e   as th e  n a m e  s u g g e s t step   u p   o r   b o o s t c o n v er ter .   I n   th e  C C M  m o d e  th e  c u r r en t  f lo w i n g   t h r o u g h   th e  i n d u cto r   n ev er   co m e s   to   ze r o .   Hen ce   v alu e  o f   I n d u cta n ce   ca n   b e  ca lcu lated   b y   th e  g i v en   eq u a tio n   as  s h o w n   b elo w :                                                                ( 1 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       A   S imp lifi ed   Desig n   a n d   Mo d e lin g   o f B o o s t Co n ve r ter fo r   P h o to vo lta ic  S ytem   ( A r jya d h a r a   P r a d h a n )   143       Fig u r e  3 .  T u r n   ON/ OFFo p er atio n             Fig u r e  4 .  T u r n   OFF o p er atio n         I n   th e  E q u atio n   ( 1 )   L m in   i s   th e  m i n i m u m   v al u e  o f   in d u ct an ce ,   s o   w h ile  ca lcu lati n g   t h e  v alu e  o f   in d u cta n ce   o f   i n d u cto r   ca r e  s h o u ld   b e  tak e n   t h at   th e   v a lu e   is   m o r e  t h an   t h e  m i n i m u m   v al u e.   R o   r ep r esen t s   i s   th e  r esis ta n ce   o f   t h e  lo ad   an d   Fs   th e  s w i tch i n g   f r eq u e n c y .   Si m i lar il y   t h e  ca p ac itan ce   lea s t  allo w ed   v a lu ei. e.   C m in   i s   g i v e n   b y   th e  r elat io n :                                                    ( 2 )     Fro m   th e  E q u at io n   ( 2 )   Vr f   is   t h e  v o lta g e  r ip p le  f ac to r   w h ic h   is   g i v e n   b y   th e  e x p r ess io n                                      ( 3 )             Fig u r e  5 .   W av ef o r m s   at  C o n t i n u o u s   co n d u ctio n   m o d e  o f   B o o s t c o n v er ter     Fig u r e  6 .   W av ef o r m s   at  Dis co n ti n u o u s   co n d u ctio n   m o d e  o f   B o o s t c o n v er ter       Fig u r e  5   an d   Fi g u r e  6   r ep r esen ts   t h e  w a v ef o r m s   o f   v o lta g e  an d   cu r r en t  i n   t h e  o p er atio n   o f   b o o s t  co n v er ter   i n   C C M  a n d   D C M   m o d e.   I n   D C M  m o d e  f r o m   F i g u r e  6   it   is   c lear l y   s ee n   th a t  t h e  c u r r en t  t h r o u g h   th e  h as  f i n ite  v al u e  d u r i n g   n e g ati v e  i n d u cto r   v o lta h e  b u t  g o es  ze r o   d u r in g   th e   ti m e  p er i o d   o f   ze r o   in d u cto r   v o ltag e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   1 ,  Feb r u ar y   201 8   :   1 4 1   –   1 4 9   144   4.   P RO P O SE D  SYS T E M   A   b a s ic  s tep   u p   d c - d c  co n v er t er   is   d esi g n ed   o p er atin g   i n   co n ti n u o u s   s tate.   I n itiall y   t h i s   wo r k   s h o w s   m o d eli n g   o f   a  s i m p le  b o o s t  c o n v er ter   w i th   f i x ed   d c  i n p u t  v o ltag e   to   s t u d y   t h e  s tep p in g   u p   f u n ctio n   o f   t h e   co n v er ter   an d   its   v ar io u s   p ar a m eter s   ca lc u latio n   p r o ce d u r e. I n   th e  s ec o n d   ap p r o ac h   th e   co n v er ter   is   g i v e n   s u p p l y   f r o m   t h e  p v   s y s te m   w i th o u t   t h e  u s e   o f   co n s ta n t   d c  s o u r ce .   I n   b o th   t h e  ca s e s   th e   d u t y   p u l s es   ar e  g iv e n   f r o m   P W M  p u ls e  g en er ato r .   F in all y   t h e  B o o s t  co n v er ter   is   m o d eled   w it h   a  p v   p an el  a s   i n p u t  a n d   Ma x i m u m   p o w er   p o in t  tr ac k i n g   s y s te m   i. e  P er tu r b   an d   Ob s er v an ce   m e t h o d   f o r   p r o v id in g   t h e  n ec e s s ar y   d u t y   p u l s e  to   th e  co n v er ter   s w itc h .     4 . 1 .   Select io n o f   P o w er   s w it ch   As  s h o w n   in   F ig u r e  2   th e  p o w er   s w itc h   co n s id er ed   m u s t  b e  h av i n g   h i g h er   v o ltag e  a n d   cu r r en t  r atin g   th an   t h e  i n p u t.   He n ce   i n   t h i s   s y s te m   t h e   I GB T   is   u s ed   f o r   s w itc h i n g   p u r p o s e.   Fo r   t h e  d esig n   p u r p o s e  t h e   v alu e s   o f   i n ter n a l r esis ta n ce   ta k en   i s   1 0 0 0 m Ω   a n d   th e  s n u b b er   r esis tan ce   i s   tak e n   as 1 0 5   Ω.     4 . 2 .   Select io n o f   Dio de   I n   t h is   s y s te m   f o r w ar d   b iased   d io d e  is   co n s id er ed .   T h e  v ar io u s   o th er   c h ar ac ter is tic s   r eq u ir ed   f o r   t h e   s elec tio n   o f   d io d e  ar e  lik e  f ast  s w itc h i n g ,   s u f f icie n t  p ea k   an d   av er ag e  cu r r en t  h a n d lin g   ca p ac it y ,   less   f o r w ar d   v o ltag e  d r o p   [ 1 5 ] . T h u s   t h e  v al u e  o f   r esi s tan ce   o f   d io d e  is   s et  as 0 . 0 0 1 Ω   an d   s n u b b er   r esis ta n ce   as 5 0 0   Ω.     4 . 3 .   P a ra m et er   C a lcula t io n   I n   th is   p ap er   f i v e  b asic  p ar a m eter s   ar e  ca lcu lated   f o r   th e  m o d ellin g   o f   t h e  p r o p o s ed   s y s te m . T h e  d ata  u n d er   co n s id er atio n   ar e  Ou tp u t  v o lta g e  Vo   is   1 6 4   v o lt,  I n p u t  v o ltag e  Vi n   as  4 3   v o lt,  Ou tp u t  cu r r en t  I o   is     1   a m p er e,   s w itc h in g   f r eq u e n c y   ( Fs ) :  2 5 k Hz,   Vo ltag e   r ip p le  f ac to r   5 %  a n d   as  p er   I E C   s t an d ar d   th e  c u r r en t   r ip p le  f ac to r   m u s t r e m ai n   w it h in   3 0 % h e n ce   f o r   th i s   s t u d y   it  is   ch o o s ed   as 2 0 %.     4 . 3 . 1.   Dut y   Cy cle  ( D)                                        ( 4 )                                             ( 5 )     4 . 3 . 2.   Ripp le  C urre nt  ( ΔI O )                                                  ( 6 )     4 . 3 . 3.   Va lue o f   I nd uct o r  ( L )                                               ( 7 )                                                              ( 8 )     4 . 3 . 4.   L o a d Re s is t na ce   ( Ro )                                    ( 9 )                                            ( 1 0 )     4 . 3 . 5.   Ca pa cit a nce  ( C)                                                    ( 1 1 )     4 . 4 .   P V  Sy s t e m   a n d M P P T   T ec hn iqu e   T h e  P V  s y s te m   i s   d esi g n ed   i n   s u ch   a  w a y   t h at  1 2   ch an n el s   ar e  co n n ec eted   in   s er ies  w it h   ea ch   s i x   n u m b er   o f   s o lar   ce lls   in   s er ies   co n n ec tio n   to   g iv e   a  to tal  o u t p u t  v o lta g e  o f   4 3 . 2   v o lt.  T h e  s h o r t  cir cu it  c u r r en t   o f   ea ch   s o lar   ce ll  is   7 . 3 4   a m p er e  an d   th e  o p en   cir cu it  v o lta g e  is   0 . 6   v o lt.  T h e  s o lar   ir r ad i an ce   v al u e  ta k en   i s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       A   S imp lifi ed   Desig n   a n d   Mo d e lin g   o f B o o s t Co n ve r ter fo r   P h o to vo lta ic  S ytem   ( A r jya d h a r a   P r a d h a n )   145   1 0 0 0   w at t/ m 2 .   T h e  s y s te m   p r o d u ce s   a  m a x i m u m   v o lta g e  o f   2 4 0   w att.   T h e  MP P T   s y s te m   u s e s   P er tu r b   a n d   Ob s er v an ce   alg o r it h m   as   s h o w n   i n   F i g u r e  7 .   T h is   m e th o s   is   s i m p le,   ea s y   to   i m p le m en t   an d   lo w   co s t   h e n ce   u s ed   i n   th is   s y s te m .   I n   t h is   ap p r o ac h   th e  in s ta n tan eo u s   v al u es o f   v o ltag e  a n d   cu r r en t a r e  r ec o r d ed   an d   th en   th e   o u tp u t  p o w er   i s   ca lc u lated .   T h en   t h e  o p er atin g   p o in t  i s   p er tu r b ed   b y   a   s m all   a m o u n t.  I f   t h e  p o w er   i n cr ea s e s   th en   it  c h ec k s   w ea t h er   c h an g e   in   v o lta g e  is   p o s i tiv e,   if   y e s   it   in cr e m en t s   t h e  d u t y   c y cle  o r   else  it  m o v e s   i n   t h e   o p p o s ite  d ir ec tio n .           Fig u r e  7 .   A l g o r ith m   o f   P an d   O  m et h o d       5.   M O DE L L I N G   AND  S I M UL AT I O N   T h e  d esig n   o f   th e  p r o p o s ed   s y s te m   is   d o n e  u s in g   M A T L A B   u s in g   v ar io u s   b lo ck s   o f   Si m   p o w er s y s te m s .   I n   t h e  b elo w   s h o w n   Fi g u r e   8   r ep r esen ts   th e  s i m u lat io n   d esi g n   o f   a  co n s ta n t  d c  s o u r ce   f ed   s tep   u p   co n v er ter   w it h   s i m p le  r es is tiv e  lo ad .   I GB T   s w itc h   i s   u s e d   as   p o w er   s w itc h   f o r   cir cu it  o n   an d   o f f   p r o ce s s .   T h e  n ec ess ar y   g ate  p u ls e  f o r   tr ig er r in g   t h e  cir cu it  i s   p r o v id ed   b y   p w m   p u ls e  g en er ato r .   I n   F ig u r e   9   th e   co n v er ter   is   co n n ec ted   to   t h e  s o lar   s y s te m   m ad e  o f   s er ies  c o n n ec ted   s o lar   ce lls .   Fig u r e   1 0   r ep r esen ts   clea r l y  th e  p r o p o s ed   m o d el  o f   t h e  s te p   u p   co n v er ter   co n n ec ted   w it h   p v   s y s te m   a n d   th e  MP P T   co n tr o l  u n it.   Fig u r e   11  an d   Fig u r e  1 2   s h o w s   t h e  s u b s y s te m   f o r   p v   s y s te m   a n d   m p p t   co n tr o l u n it.           Fig u r e  8 .   Mo d el  o f   b asic c o n v er ter   ( B o o s t)   in   Si m u li n k   Fig u r e  9 .   P V  s y s te m   co n n ec te d   b o o s t c o n v er ter   w it h o u t  m p p t       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   1 ,  Feb r u ar y   201 8   :   1 4 1   –   1 4 9   146         Fig u r e  10 .   P r o p o s ed   m o d el  in   Si m u li n k       Fig u r e  11 .   Si m u lin k   m o d el  o f   th e  MP PT   s y s te m   u s i n g   P an d   O  tech n iq u e       6.   RE SU L T S  A ND  AN AL Y SI S   T h e  an al y s is   h as   b ee n   ca r r ie d   o u t  to   v er i f y   th e   o p er atio n   o f   b o o s t  co n v er ter   w i th   th e  p ar am eter s   ca lcu lated   as  ab o v e  an d   co m p ar e  t h e  p er f o r m an ce   o f   th e  p r o p o s ed   s y s te m   i.e   th e  co n v er ter   w ith   t h e   co n tr o lled   p u ls es   ( m p p t)   an d   t h at  t h e  s y s te m   w it h o u t  m p p t.  Fi g u r e  1 2   s h o w s   t h e  o u tp u t  v o ltag e  w a v ef o r m   o f   th e  s i m u lat io n   a s   s h o w n   i n   F ig u r e  8   f o r   r esi s ti v e  lo ad .   W ith   t h e  ca lc u lated   p ar a m et er s   o f   t h e  I n d u cto r ,   ca p ac ito r ,   lo ad   r esis tan ce   a n d   ap p r o p r iate  ch o ice  o f   v o lta g e  a n d   cu r r en t   r ip p le  f ac to r   i t  is   f o u n d   t h at  t h e   o u tp u t  v o ltag e  ac r o s s   t h e  r esi s tiv e  lo ad   is   1 6 4   v o lt  w it h   f i x ed   d c  in p u t  v o ltag e  ta k e n   as   4 3   v o lt.  Hen ce   th e   d esig n ed   s tep   u p   co n v er ter   s te p s   u p   th e  d c  v o lta g e.           Fig u r e  12 .   Ou tp u t v o lta g e  w a v ef o r m   o f   s i m p le  b o o s t c o n v er ter           Fig u r e  13 .   W av ef o r m s   o f   ca p a cito r   cu r r en t,  v o lta g e  ac r o s s   ca p ac ito r   an d   in p u t v o lta g e  f o r   t h e  s i m u latio n   a s   s h o w n   in   F ig u r e  8     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       A   S imp lifi ed   Desig n   a n d   Mo d e lin g   o f B o o s t Co n ve r ter fo r   P h o to vo lta ic  S ytem   ( A r jya d h a r a   P r a d h a n )   147                                ( a)                                       ( b )     F ig u r e  1 4 .   ( a)   I V  cu r v e  f o r   th g e  P V  s y s te m ,   ( b )   P V  cu r v e  f o r   th e  s y s te m             Fig u r e  15 .   Ou tp u t v o lta g e  w a v ef o r m   o f   co n v er ter   as  s h o w n   in   F ig u r e  9     Fig u r e  16 .   Ou tp u t v o lta g e  w a v ef o r m   o f   t h e  p r o p o s ed   m o d el  a s   r ep r esen tated   in   F ig u r e  1 0           Fig u r e  17 .   Du t y   p u l s es  g en er a ted   u s i n g   P   an d   O  tech n iq u e       Fig u r e  1 3   s h o w s   t h e  ca p ac ito r   v o ltag e,   ca p ac ito r   c u r r en t,  f ix ed   d c  in p u t  v o ltag e   an d   co m p ar e s   t h e  n atu r e  o f   th e  w a v e f o r m   w i th   th at  o f   f i g u r e  5   s h o w n   f o r   co n tin u o u s   co n d u ct io n   m o d e.   Fig u r e  1 4 ( a )   an d     Fig u r e  14 ( b )   s h o w s   t h e  p v   a n d   iv   c u r v e  o f   t h e  p h o to v o ltai c  m o d u le  d e s ig n ed   co n s id er in g   7 2   s o lar   ce lls   i n   s er ies.   F ig u r e  1 5   s h o w s   t h e  o u tp u t   v o lta g e   o f   th e   co n v er ter   i.e .   is   1 3 0 . 1   v o lt  f o r   th e   s y s te m   d es ig n ed   w it h o u t   u s i n g   m p p t .   Fi g u r e   1 6   r ep r esen ts   t h e  o u tp u t  v o lta g e  w a v e f o r m   o f   t h e   d esig n ed   m o d el  as  p r o p o s ed   i.e   th e   b o o s t  co n v er ter   co n n ec ted   w it h   p v   a n d   m p p t  s y s te m .   Fro m   t h e  f ig u r e  t h e  v o ltag e  i s   f o u n d   to   b e  1 6 4   v o lt  f o r   a   r esis ti v e  lo ad .   Fig u r e  1 8   s h o w s   th e  d u t y   p u l s es  g en er ated   as  p er   th e  s i m u latio n   s h o w n   i n   F i g u r e  1 2 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   1 ,  Feb r u ar y   201 8   :   1 4 1   –   1 4 9   148   7.   CO NCLU SI O N   T h e  b asic  f u n c tio n   o f   b o o s t  c o n v er ter   to   s tep   u p   v o lta g e  f r o m   a  lo w er   f i x ed   v al u e  to   a  h ig h er   v al u e   ca n   b e  u s ed   f o r   v ar io u s   p h o to v o ltaic  s ta n d alo n e  as  w e ll  as  g r id   co n n ec ted   ap p licatio n s .   I n   g r id   s y s te m   u s e  o f   in v er ter   i s   r eq u ir ed   to   co n v er t  d c  to   ac .   B u t  h er e  in   t h is   s tu d y   f u n d a m e n tal  cir cu it  is   co n s i d er ed   f o r   s im p lici t y   in   d esi g n   a n d   to   m a k e  t h e  s y s te m   less   co m p lex .   De tailed   an al y s is   o f   t h e  B o o s t  co n v er t er   w as  d o n e  i n   t h i s   p ap er .   T h e  b asic  b o o s t  co n v e r ter   w a s   d esig n ed   as  p er   th e  ca lcu lated   p ar a m eter s .   P W M   p u ls es  ar e  u s ed   f o r   s w itc h in g   t h e  cir cu i t.  I n   t h e  p r o p o s ed   m o d el  u s in g   m p p t  co n tr o l  alg o r ith m   th e  o u tp u t  v o lta g e  is   m o r e  th e n   t h e   co n v er ter   d esig n   co n n ec ted   with   P V  w i th o u t  m p p t.  A s   m p p t  tech n iq u e  h elp s   to   tr ac k   t h e  m ax i m u m   p o w er   p o in t  m a k i n g   t h e  s y s te m   t o   o p er ate  at  th e  u n iq u e  p o in t   a ll  th e   ti m e  ir r esp ec ti v e  o f   th e  lo ad   an d   w ea t h er   co n d itio n s .   B u t  i n   t h e  co n v er t er   w i th o u t  m p p t  ca n   g et   t h e  i n p u t  v o lta g e  f r o m   P V  at  a n y   o t h er   p o in t  o t h er   t h an   m p p   p o in t.  He n ce   th e  s y s te m   ef f ic ien c y   d ec r ea s es.   Fu r t h er   it  is   s u g g ested   th a t  v ar io u s   o th er   m p p t  m et h o d s   ca n   b e  i m p le m en ted   i n   th e  p r o p o s ed   s y s te m   to   g et  b etter   r es u lts .       ACK NO WL E D G E M E NT S     M y   s in ce r e   th a n k s   an d   g r atit u d e  to   E lectr ical  d ep ar t m e n t,   K I I T   Un i v er s it y   to   g i v e  m e   o p p o r tu n it y   to   co n d u ct  all  k i n d   o f   test s   in   s o f t w ar e  an d   lib r ar y   f ac i lit y   to   r ef er   g o o d   b o o k s   an d   jo u r n als  f o r   co m p let in g   m y   w o r k   s u cc e s s f u ll y .     RE F E R E NC E S   [1 ]   E.   F ig u e re s,  G .   Ga rc e r a ,   J.  S a n d ia,  F .   G o n z a lez - Esp in ,   a n d   J.  C.   Ru b i o , “ S e n siti v it y   stu d y   o f   th e   d y n a m ics   o f   th re e - p h a se   p h o t o v o lt a ic  i n v e rters   w it h   a n   L CL   g rid   f il ter,”  IEE E   T ra n s.   In d .   El e c tro n . ,   v o l.   5 6 ,   n o .   3 ,   p p .   7 0 6 – 7 1 7 ,   M a r.   2 0 0 9 .   [2 ]   Q.  L i  a n d   P .   W o lf s,  “ A   re v ie w   o f   th e   sin g le  p h a se   p h o t o v o lt a ic  m o d u le  i n teg ra ted   c o n v e rter  to p o lo g ies   w it h   th re e   d if fe re n t  d c   li n k   c o n f ig u ra ti o n s,”  IEE E  T ra n s.  P o we r E lec tro n . ,   v o l .   2 3 ,   n o .   3 ,   p p .   1 3 2 0 – 1 3 3 3 ,   M a y   2 0 0 8 .   [3 ]   E.   Ko u tr o u li s,  K.  Ka laitza k is  a n d   N.  C.   V o u lg a ris,   “ De v e lo p m e n t  o f   a   m icro c o n tro ll e r  b a se d   p h o t o v o lt a ic   m a x i m u m   p o w e r  p o in t  trac k in g   sy ste m , ”   IEE E  T ra n s.  O n   P o we r E lec tro n ics ,   v o l.   1 6 ,   n o .   1 ,   p p .   4 6 - 5 4 ,   2 0 0 1 .   [4 ]   S .   C.   T a n ,   “ Co n sta n t - F re q u e n c y   Re d u c e d - S tate   S li d i n g   M o d e   Cu r re n t  Co n tro l ler  f o r  Cu k   Co n v e rters , ”   IET   Po we r   El e c tro n ics ,   V o l .   1 ,   No .   4 ,   2 0 0 8 ,   p p .   4 6 6 - 4 7 7 .   [5 ]   S a ra v a n a   S e l v a n ,   P ra tap   Na ir,   U m a y a l   U m a y a l,   “ A   Re v ie w  o n   P h o t o   Vo lt a ic  M P P T   A lg o rit h m s”   In ter n a ti o n a l   jo u rn a l  o f  E lec trica l  a n d   Co mp u t e r en g in e e rin g , IJ ECE ,   Vo l  6 ,   No   2 ,   p p . 5 6 7 - 5 8 2 ,   A p ril   2 0 1 6 .   [6 ]   J.  Kn ig h t,   S .   S h irsa v a r  a n d   W .   H o ld e rb a u m ,   “ A n   I m p ro v e d   Re li a b il it y   Cu k   Ba s e d   S o lar In v e rter  w it h   S li d i n g   M o d e   Co n tr o l, ”   IEE E  T ra n sa c ti o n s  o n   Po we r E lec tro n ics ,   Vo l.   2 1 ,   No .   4 ,   2 0 0 6 ,   p p .   1 1 0 7 - 1 1 1 5 .   [7 ]   D.  B.   Co sta   a n d   C.   M .   C.   Du a rte,  “ T h e   ZV S - P W M   A c ti v e - Cla m p in g   Cu k   Co n v e rte r, ”   IEE E  T ra n sa c ti o n s  o n   In d u stria l  El e c tro n ics ,   Vo l.   5 1 ,   N o .   1 ,   2 0 0 4 ,   p p .   5 4 - 6 0 .   [8 ]   B.   R.   M c Ge e   a n d   R.   M .   Ne l m s,   “ Us in g   a   Cu k   Co n v e rte r  to   In ter fa c e   a   Pu lse d   L o a d   to   a   Fu e l   Ce ll , ”   En e rg y   Co n v e rsio n   En g in e e rin g   C o n f e re n c e ,   2 9 - 3 1   Ju ly   2 0 0 4 ,   p p .   3 1 3 - 3 1 8 .   [9 ]   Nu r   M o h a m m a d ,   M .   Qu a m ru z z a m a n ,   M .   R.   T .   Ho ss a in ,   M .   R.   A la m ,   2 0 1 3 ,   “ P a ra siti c   Ef f e c ts  o n   t h e   P e rf o rm a n c e   o f   S EP IC   Co n v e rter i n   P h o t o v o lt a ic M a x i m u m   P o w e r  P o in t   T ra c k i n g   A p p li c a ti o n s ” ,   In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f  S m a rt   Gr id   Ren e wa b le E n e rg y ,   Vo l.   4 ,   No .   1 ,   p p .   1 1 3 - 1 2 1 ,   USA .   [1 0 ]   N.  F e m ia,  G .   P e tr o n e ,   G .   S p a g n u o lo   a n d   M .   V i telli ,   “ Op ti mizi n g   S a m p li n g   R a te  o f  P& O  M P PT   T e c h n iq u e , ”   P r o c e e d in g s o f   IEE E  P o w e r  El e c tro n ica l  S p e c ial  Co n f e re n c e ,   Vo l.   3 ,   2 0 0 4 ,   p p .   1 9 4 5 - 1 9 4 9 .   [1 1 ]   S . Da iso n   S tallo n ,   K. V in o th   Ku m a r,   S . S u re sh   K u m a r,   “ Hig h   Eff ic ien t  M o d u le  o f   Bo o st   Co n v e rter  in   P V  M o d u le,   In ter n a t io n a l  J o u rn a l  o f  E lec trica l  a n d   C o mp u ter   En g in e e rin g ,   IJ E CE   Vo l  2 ,   No   6 ,   p p   7 5 8 - 7 6 5 ,   De c e m b e r  2 0 1 2 .   [1 2 ]   C. - X .   L iu   a n d   L . - Q.  L iu ,   “ A n   I mp ro v e d   Per tu rb a ti o n   a n d   Ob se rv a ti o n   M PP T   M e th o d   o f  Ph o to v o lt a ic  Ge n e ra te   S y ste m,”   4 t h   IEE E   Co n f e re n c e   o n   In d u strial  El e c tro n ics   a n d   A p p li c a ti o n s,  2 5 - 2 7   M a y   2 0 0 9 ,   p p .   2 9 6 6 - 2 9 7 0 .   [1 3 ]   Am iru ll a h   Am iru ll a h ,   Ag u s  Kis w a n to n o ,   “ P o w e r  Qu a li t y   En h a n c e m e n t  o f  In teg ra ti o n   P h o t o v o lt a ic  G e n e ra to r  to   G rid   u n d e r  V a riab le  S o lar  Irra d ia n c e   L e v e l  u sin g   M P P T - F u z z y ” ,   I n ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f  El e c trica l   a n d   Co m p u te r   En g i n e e rin g ,  IJ ECE ,     Vo l  6 ,   N o   6 ,   p p   2 6 2 9 - 2 6 4 2 , De c e m b e r  2 0 1 6 .   [1 4 ]   J.  H.  R.   En slin ,   M .   S .   W o lf ,   D.  B.   S n y m a n   a n d   W .   S w ieg e rs,  “ In teg ra ted   p h o t o v o lt a ic  m a x i m u m   p o w e r  p o in t   trac k in g   c o n v e rter,”  IEE E  T ra n s .   On   In d u stra il   El e c tro n ics ,   v o l  4 4 ,   n o .   6 ,   p p .   7 6 9 - 7 7 3 ,   1 9 9 7 .   [1 5 ]   A rj y a d h a ra   P ra d h a n ,   Dr.  S . M . A li ,   “ A n a l y sis  o f  so lar  P V   p e rf o rm a n c e   w it h   c h a n g e   in   te m p e ra tu re ”  In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f  A p p li e d   En g i n e e rin g   R e se a rc h   , Vo lu m e   1 1 ,   Iss u e   7 ,   1   M a y   2 0 1 6 .     [1 6 ]   A rj y a d h a ra   P ra d h a n ,   S . M . A li ,   S . K.S   P a ra sh a r,   G a u ra v   Ba n e rjee “ Eff e c t   o f   p a n e l  o rien tatio n   o n   th e   p e rf o rm a n c e   o f  P V   sy ste m ” ,   J o u rn a l  o f    A d v a n c e me n t  in   M a ter ia l  E n g i n e e rin g ,   V o lu m e   3 ,   Iss u e   1   p p - 1 - 6 ,   M a y   2 0 1 6 .   [1 7 ]   A . P ra d h a n ,   R. Bh o l,   S . M   A li ,   “ En v iro n m e n tal  e ffe c t  a s se s m e n t  o n   p e rf o r m a n c e   o f   P V   p a n e l. ” ,   IEE E  In ter n a t io n a l   Co n fer e n c e   o n   Circ u it ,   Po we r  a n d   Co m p u ti n g   T e c h n o lo g ies ,   ICC P CT   2 0 1 5 ,   Ka n y a k u m a ri,   T a m il n a d u , 1 9   M a rc h .   [1 8 ]   A rj y a d h a ra   P ra d h a n ,   Dr.S . M . A li ,   Dr.S . K.S   P a ra sh a r  “ S tu d y   o f   v a r io u s  m e th o d s  f o r  im p ro v in g   th e   p e rf o r m a n c e   o f   so lar  P V   m o d u le”   IEE E   S COPE S - 2 0 1 6 ,   3 - 5 th   Oc t o b e r  a t  P a rlek h m u n d i.           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       A   S imp lifi ed   Desig n   a n d   Mo d e lin g   o f B o o s t Co n ve r ter fo r   P h o to vo lta ic  S ytem   ( A r jya d h a r a   P r a d h a n )   149   B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       Ar jy a d h a r a   P r a d h a n   is  c u rre n tl y   w o rk in g   a s  A s sista n t  P ro f e ss o r  in   S c h o o l  o f   El e c tri c a l   En g in e e rin g ,   KIIT   Un iv e rsity ,   Bh u b a n e sh w a r,   Od ish a .   S h e   is  c o n ti n u i n g   h e r  P h . D  i n   KIIT   Un iv e rsit y .   S h e   h a s  c o m p lete d   h e r  M . T e c h   in   th e   a re a   o f   so lar   p v   s y te m   w it h   th e   f o c u s  o n   m a x i m u m   p o w e r  p o in t  trac k in g .     S h e   w a s  a wa rd e d     w it h   th e   " In stit u ti o n a l  a w a rd "   f o r  b e st  p a p e r   f ro m   In stit u ti o n   o f   En g in e e rs,  Od ish a   in   t h e   y e a r  2 0 1 2 .   He r  b ro a d   w o rk in g   a re a   is  S o lar  P h o t o v o latics   a n d   re n e w a b le  e n e rg y   s y ste m s.  S h e   h a s  p u b li sh e d   1 6   p a p e rs  b o t h   i n   I n ter n a ti o n a l  a n d   n a ti o n a l  jo u r n a ls.   S h e   h a s  a lso   p u b li sh e d   p a p e rs  in   3 0   In ter n a t i o n a l  a n d   n a ti o n a l  c o n f e re n c e s   a n d   a m o n g   th e m   6   n o s  o f   IEE E  c o n f e re n c e .   S h e   h a s  g u id e d   3   M . T e c h   stu d e n ts  a n d   1 2   B. T e c h   stu d e n ts.   S h e   is  a   li f e   m e m b e r  o f   v a rio u s p ro f e ss io n a l  b o d ies   li k e   S ES I,   IE,   IS T E,   IS L E,   IS C .           B h a g a b a t  Pa n d a   is  w o rk in g   a s  A s so c iate   P r o f e ss o r  in   S c h o o l  o f   El e c tri c a l  En g in e e rin g ,   KIIT  Un iv e rsit y .   He   h a s  c o m p lete d   h i s  P h . D   f ro m   Utk a l   Un iv e rsit y ,   V a n iv ih a r.   His  M . T e c h   i s  f ro m   V S S UT   Bu rla.  His  w o rk in g   a re a   is  p o w e r  q u a li t y   a n d   H y b rid   e n e rg y   s y ste m s.  He   h a s  p u b li sh e d   a   n u m b e r  o f   p a p e rs  in   in tern a ti o n a l  jo u rn a l  a n d   c o n f e re n c e s.  H e   h a s  p ro d u c e d   o n e   P h . D  S c h o lar  a n d   g u id e d   2 0   M . T e c h   stu d e n ts.   He   h a s  o n e   o n g o in g   p r o jec t  f ro m   T h e   In stit u te  o f   En g in e e rs,   Ko lk a ta.  He   h a s  o rg a n ise d   m a n y   Na ti o n a l   se m in a rs  in   th e   U n iv e rsity .   He   h a s  b e e n   a ss o c iate d   w it h   li f e   ti m e   m e m b e rs o f   v a rio u s im p o rtan t  b o d ies   li k e   IEE E,   S ES I,   IE,   I S T E .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.