Internati o nal  Journal of Ele c trical   and Computer  Engineering  (IJE CE)  V o l.  6, N o . 2 ,  A p r il  201 6, p p 56 7 ~ 58 I S SN : 208 8-8 7 0 8 D O I :  10.115 91 /ij ece.v6 i 2.9 204          5 67     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJECE  A Review on Phot o Volt aic MPP T  Algori t hms       Sa ra va na  Selva n * ,  Prat ap Na ir* ,   Umaya l**  * Faculty  of  Eng i neer ing and  Co mputer Technolog y ,  AIMST Un iversity , Bedong , Ked a h, Malay s ia  ** Graduated  in  Anna University Chennai, India      Article Info    A B STRAC T Article histo r y:  Received Aug 12, 2015  Rev i sed  No 25 , 20 15  Accepted Dec 16, 2015      photovoltaic generator exhibits  nonlin ear vo ltage- curren t  ch aracteristics  and its maximum power point varies  with  solar radia tio n and cel l   temperatur e. A  Dc/Dc power  converter   is used  to match  the p hotovoltaic  s y stem to the load and to operate  th e PV (photo voltaic) cell array   at  ma xi mum po we r poi nt .  Ma xi mum Po wer Poi n t Tracking (M PPT) is a  process which tracks one maximum po wer p o int from PV  array  inpu t,  var y ing th e rat i o  between  the v o ltag e  and curr e n t deliv ered  to  get the m o st  power it can.  Th ere ar e diff eren t techn i ques prop osed with lot of  algorithms  are be ing us ed i n  the M P P T  controlle r to ext r ac t  the m a xim u m  power.  It is   ver y  diff icul t f o r the pho to v o ltai c  d e s i gners ,  res ear chers   an d ac adem ic   experts to select a partic ular M PPT technique  for a particu l ar  application  which requires  the backgroun d knowledge and comparative features of   various MPPT algorithms . This  paper will be av aluab l e source f o r those who   work in the pho to volta ic g e ner a tion ,  so  its obj ect ive is to r e vi ew the m a in   M P P T  algorith m s  in practi ce  and an al yz es  th e m e rits  and  d e m e rits  with   various factors. Keyword:  Direct   Ind i rectIn tellig en ce tech n i q u e s   MPPT algorithm s   PV a rray   Copyright ©  201 6 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d Co rresp ond i ng  Autho r Sara van Selva n   Facul t y  o f  E n g i neeri n g a n d C o m put er Tec h n o l o gy   AIMST Un iversity,   B e do n g , Ke da h,  M a l a y s i a   Em a il: sarav a nan @ aim s t.ed u . my       1.   INTRODUCTION  Our  world  is  witn essin g  a lo o f  en erg y  crisis an d  en v i ronmen tal p o llu tion ,  t o  so lv e it the ren e wab l energy is the  alternate sources of  e n er g y .  Sol a r e n e r gy  has t h e a dva nt age s  o f   m a xim u m  reserve ,  i n   exha ust i b l e nes s , an d i s  f r ee  fr om  geog ra ph i cal  rest ri ct i o n s , t h us m a ki n g   ph ot o v o l t a i c  (P V)  t ech nol ogy  a   po p u lar resea r ch topic. C u r r e ntly   m o re research  wo rk s has been foc u ss ed on ho w to  extract m o re powe r   effectively from the PV cells. At co nst a nt  uni f o rm  i rrad i ance, t h e P V   array has a current -  voltage  (I-V)  ch aracteristic lik e th at sho w n in  fi gu re  1. In that curve, t h ere is a  un iqu e  po in t called  t h e m a x i m u m   p o wer  poi nt  (M PP ),  at  whi c h t h array   operates  at  m a xim u m efficiency  and  pr odu ces outp u t  pow er . B u t th p r ob lemis wh en  t h e PV array  is d i rec tly conn ected to  a lo ad , t h e system  op erating   po in is no t ex actly at th MPP rath er than  th at th e in tersectio n of th I-V curv of the PV array an d lo ad  lin e can happe n   as  s hown i n   figu re 1. An d also  at th e ti me o f  p a rtially sh ad ed  cond itio n  or ch ang e  in  weat h e r co nd itio n s  i.e, so lar  irradiation a nd atm o spheric t e m p eratur e, t h e syste m  can  not  operate at   th e PV a rray  MPP.  It is  not ed that  u n d e r p a rtial sh ad i n g  con d itio n s , th e P-V ch aracteristics  of th e PV array g e t m o re co m p lex  and  b e ar mu ltip l e   peak s as  sh o w n i n  fi gu re  1.   To  o v erc o m e  thi s   pr obl em , M a xi m u m  power  p o i n t  t e c h ni q u es  (M PPT ) are  em pl oy ed  i n   ph ot o v o l t a i c   syste m s to   m a k e  fu ll u tilizati o n   o f  PV array  o u t p u t  pow er  [1-5 ]. Max i m u m Po wer Po i n t Track i n g   (MPPT) is  a pr ocess  w h i c h t r ac ks o n m a xim u m  po wer  p o i n t  (M P P ) f r om  ph ot o  vol t a i c  (P V)  array  i n put T h e m a i n   ch allen g b y   MPPT techn i qu es is t o  au tomatical ly fin d   th e vo ltag e  V M PP  or c u r r ent   I M PP  at which a PV a rray   sh ou l d   o p e rate  to  ob tain  t h e m a x i m u m  p o w er ou tpu t  P MPP  un der  a  gi ve n t e m p erat ure a n d   i rradi a n ce  [1 - 2 ] .    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S SN 2 088 -87 08  IJEC E V o l .  6, No . 2, A p ri l  20 16   :    56 7 – 5 8 2   56 8 In  o r de r t o  l o c a t e  an d t r ac k t h e M P of  t h e  PV  ar ray ,  MPPT algorit h m s   are  used  in th e techn i qu e.  Sev e ral   t echni q u es  an d  al g o ri t h m s  ha ve  bee n   pr op os ed i n  t h i s  area  t o   ove rc om e t h e d r aw bac k of  t h e s o l a r  P V  s y st em   [3 -5] .  T h e M a xim u m  Powe r Point Trac kin g  (M PPT) is us ua lly u s ed  as o n lin e co n t ro strateg y  to  track  the  m a xim u m  out put   po we r o p e rat i ng  p o i n t   of t h e P hot ov ol t a i c  gene rat i on  (P V G fo r  di ff ere n t  o p e r at i n g   con d i t i on  of i n sol a t i o n an d  t e m p erat ure  of t h PV G.  Ho hm  D, R opp M  c o m p ares and e v al ua t e s t h e   perce n t a ge  of  po we r ext r act i on wi t h  M PPT and wi t h o u t  M PPT [22] Her - Ter n gYa u  [23]  uses t h e  M PPT   tech n i qu es  with  th e PV syst e m  fo op ti m a l ch arg i ng   o f   Li -i on B a t t e ry . T he a u t h ors  [ 2 4]  [2 5]  p r o p o s e s t h e   m odi fi ed t w o b a si c M PPT al gori t h m s  l i k e pert ur b an d o b se r v e an d Inc r em ent a l  con duct a nce w h i c h sh o w s t h e   l a t e r one i s   ver y  com p l e x t o  i m pl em ent  and  t h e fo rm er one  i s  very  easy  t o  im pl em ent  but  not  rel i a bl e .  S a l a m   Zai n al  [8]  an al y zes t h e per f o r m a nce of s o ft  com put i n g  based M P P T  al gori t h m s  unde r pa rt i a l  shade d   co nd itio n wh ich  creates a tran sien ou tpu t  in   h i work. Th e ap p lication   o f  in tellig en t t ech n i q u e s lik e fu zzy   l ogi c,  neu r al  n e t w o r k i n  t h M PPT t ech ni q u e t o  t r ac k t h e  M PP i s  achi e ved  by  t h res earhe rs i n  t h i s  pape r   [2 7] .           Figure  1. PV-IV Characteristi cs of  uni form  sola r irra diance  and under pa r tial sh ad ed conditio n  [1     There a r e lot  of MPPT trac ki ng tec hni ques  are in  practice  and t h e com p a r ison of m o st of t h e MPP T   t echni q u es  wi t h   resp ect  t o  t h e am ount   of  e n er gy  e x t r act e d   fr om  t h e P V   pan e l  ha ve   been   pr op ose d  i n  t h literatu re [1 -5 ] . W ith  t h is in   min d ,  th ere are m a n y  MPPT alg o rith m s  h a v e  b e en   d e velo p e d  an d in t e n s iv researc h   has been carried  out  to optim ize the techniques.  The  pape r re vi ews t h e va ri ous M PPT al g o ri t h m   t echni q u es t h at  ha ve bee n   use d  f o r  P hot ov ol t a i c  sy st em  at  chan ges i n  i r rad i ance an d t e m p erat ure .  It   di sc usses   the technical a s pects, m e rits,  dem e rits and a n alyzes the  pe r f o r m a nce of  ea ch m e t hod .   It   i s  very  di f f i c ul t  fo the Photo  volt a ic designe rs,  researc h ers and academ ic experts to select  a particular M PPT technique  for a  part i c ul a r  ap pl i cat i on w h i c h  r e qui res t h bac k g r ou n d  k n o w l edge a n d c o m p arat i v feat u r es o f  va ri o u M PPT   alg o rith m s Obv i uo usly th is  p a p e wo u l d   be a  v a lu ab le so urce  fo r t h ose wh o requ ire m o re in fo rm atio n  t o   desi g n  an i m prove d M PPT f o r i nve rt ers as wel l  as i t  can  also provide a conve n ient  refe r e nce f o r f u tu re  wor k   i n   P V  po we r g e nerat i o n.     I n  t h i s   pa per,  t h e sect i o di scusses  t h bas i c equi val e nt  c i rcui t  an no nl i n ear c h aract e r i s t i c s of P V   panel  i s   di sc us sed.  Sect i o n  I I I  de scri be s t h cl assi fi ca t i on o f   M PPT   Tech n i ques .   Sect i o n II I, IV & V  re vi ews   t h e w o rki n g   pri n ci pl of  v a ri o u s M P PT  al go ri t h m s  b a sed  o n  t h e  t echni que  a n d  bei n g  com p are t h e   perform a nce of each tec h niques with critical param e ters.      2.   R E SEARC H M ETHOD  A so lar PV cell is  b a sicall y  a p - n  ju n c ti o n  fabricated  in  a th in  wafer o f  sem i co nd u c t o r. The  electr o m a g n e tic r a d i atio n   o f  so lar  en erg y  can  b e   d i r ectly co nv er ted  to  electr icity  th r ough  ph o t o v o ltaic ef f ect.  B e i ng e x p o se d  t o  t h e s unl i g h t , ph ot o n wi t h  ene r gy  g r eat er t h e n  t h ba nd - g ap e n er gy  of t h e sem i cond uct o r   creates so m e  electro n-ho le  p a irs  p r op ortion a l to  th e in ci dent  i r ra di at i on. T o  ac hi eve  hi g h er  v o l t a g e  an d   cu rren t, m u ltip le cells are u s ed  as n eeded. Th e PV cell can  b e  represen ted b y  a si m p le  e q u i v a len t  circuit with   the series re sistance Rs re pre s ents  th e in tern al lo sses  du to  th e curren flow, whe r eas  the shunt resis t ance  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       A Review on  P hot o V o ltaic M PPT Al gorithms   ( Sar ava n  Sel v an)   56 9 Rsh c o rres ponds t o  the  leakage c u rren t t o  th g r ou nd  an d it is no rm ally ig n o red. Th o u t p u t  curren t is a  fu nct i o of  sol a r ra di at i o n, t e m p erat ure,  wi n d  s p ee d a n d   coefficients  t h at are partic u l ar to  th e cell techno log y Th e au tho r [6-7 ] presen ted  a d e tailed  an aly s is o f  so lar  cel l and its electrical equivale nt  m odel is created in  Matlab / Si m u li n k . Th n e cu rren t equ a tio n (Eqn   1 . 1 )  o f  th PV  cell is th e d i fferen c e b e t w een  th ph ot oc u rre nt  I p h  an d t h no r m al  di ode  cu rr ent  I D .     1 exp c s o ph D ph mkT IR V e I I I I I        Eq n 1. 1     whe r e:   m  - Id ealizin facto r   - B o l t z m a nn’ s gas  co nst a nt   Tc-  Absol u te te m p erature  of t h e cell  e- Electronic c h arge   V-  Vo ltag e  imp o s e acro s s th e cell  Io  - D ar k sat u ra t i on c u r r ent   PV m odul es have  uni que  cur r ent  v/ v o l t a ge (I - V charact e r i s t i c s. From  t h e P-V an d I - V   ch aracteristics, as sh own  in fi g u re  2 a   &b [5 ], it is cl ear t h at the PV syste m m u st be operated at a  m a xim u m   po we poi nt  ( M PP)  of  s p eci fi c cu rre nt  a n d  v o l t a ge  val u e s  so as t o  inc r ease the  PV efficiency. T h volta ge   th at correspo n d s  t o  th e m o d u le  m a x i m u m  p o w er  v a ries wi th  tem p eratu r an d in so latio v a riation s so a MPP  tracking syste m   is neede d  t o   ens u re t h at we   stay  as close as  possible t o  the  m a xim u m  power point.  Fo r an y PV  syste m , th e ou tp u t   po w e r  can b e  in crea sed  by trac king the MPP  (Maxi m u m  Powe Poi n t )  o f  t h PV m odul e by  usi n g a co nt r o l l e r co nne ct ed t o  a dc - dc  con v e r t e r ( u s u al l y  boost  co n v ert e r ) .   Howev e r, th MPP ch ang e with  in so latio n lev e l and  te mperat ure due  to  the  nonlinea r cha r acteristic of  PV  m odul es. Eac h  t y pe o f  P V  m o d u l e   has i t s   o w n  speci fi c ch aract eri s t i c . I n   gene ral ,  t h ere  i s  a si n g l e   poi nt  o n  t h e   V-I or V-P curv e, called  th e Max i m u m  Po wer Po in t (M PP), at wh ich   th e en tire PV syste m  o p e rates wit h   m a xim u m  effi ci ency  an pr o duce s  i t s  m a xim u m  out put   p o we r.  Thi s   p o i n t  can  be  l o ca t e d wi t h  t h h e l p  o f   M PPT (M a x im um  Powe r P o i n t Trac ke rs) .  P V  sy stem  with M PPT c ont roll er  has  been  s h o w n  in  fig u re  3 .           Figure  2. (a ) PV c h aracteristi c at constant  i n sol a t i o n  an di ffe rent  t e m p era t ures  [ 5 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S SN 2 088 -87 08  IJEC E V o l .  6, No . 2, A p ri l  20 16   :    56 7 – 5 8 2   57 0     Figure  2. (b) IV c h aracteristi c at constant  i n sol a t i o n  an di ffe rent  t e m p era t ures  [ 5 ]           Fi gu re 3.   B l oc k di ag ram   of M PPT  t ech ni q u es [1 0]       3.   CLAS SIFI C A T ION OF MP PT  TECH N I Q UES   The classificat ion  of comm only use d  MPPT techni que  in th e PV system   is sh own in figu re  4 .  Th fo llowing  secti o n will briefly  rev i ewed th main  MPPT tech in iqu e s.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       A Review on  P hot o V o ltaic M PPT Al gorithms   ( Sar ava n  Sel v an)   57 1     Fi gu re  4.  C l assi fi cat i on  of  co m m onl y  used   M PPT Tec h ni q u e       3. 1   Offline Technique  The  of fl i n e t echni que i s  c o m m onl y  cal l e d as i ndi rect  t e chni que  si nce  t h i s  al go ri t h m   i s  wo rke d  i n   o f flin e i.e.  n o t  o n  th real time. In  th is tech n i q u e , th er e is a n ecessity o f  prio requ iremen t o f  p a rticu l ar  PV  p a n e d a ta su ch  as th e m a th ematical   m o d e lin g, I-V, P- V c u rve, etc. T h basic in di rect  t echni que s o f   M PPT  are o p en ci rc ui t  vol t a ge an d Sh ort  ci rcui t  cur r ent  m e t hod [5] .  I n  b o t h  t h m e t hods, a  DC / D C  co nve r t er wi t h   th e d r iv er circu it is co n t ro lled  b y  th m i cro c o n t ro ller or  DSP o p e rates eith er in  Bu ck /Bo o s t m o d e  is req u i red.  The  dut y  cy cl e of t h e s w i t c hi ng c o nv ert e r c a n b e  va ri ed  b a sed  on t h e c o m put at i on of  t h e o p e n  ci rc ui t  vol t a g e   or  sh ort  ci rcui t   cur r ent  t o  t r ac k  t h e m a xim u m  po we poi nt  ( M PP).     3. 1. 1   Open Circuit Vol t age  Technique   In t h i s  t ech ni q u e, t h e val u e o f  Vm pp un der  di ffe re n t  so lar in so lation  and  te m p eratu r e is calcu lated  app r oxi m a t e ly  by  t h e e q uat i o n:     V m p p =   K 1 V o c           E q n . 3 . 1     Wh ere  Vo c is t h e op en  circu it v o ltage,  K1  is  th e co e ffi ci ent  val u e ran g es fr om   0.71  t o  0. 9 depe n d i n g   up o n  t h e  c h ar act eri s t i c s of  t h panel .  T h e  val u e   of  Vm pp  i s  c o m put ed  by  m easuri n g t h e   val u o f  V o c   peri odi cal l y .     3. 1. 2   Shor t  Circuit Current  Technique   Thi s  t ech ni q u e  i s  al so sim i l a r t o  t h e pre v i o u s  i ndi rect  m e t hod i n st ead  of  v o l t a ge co nt r o l l e d he re t h com put at i on i s  based  o n  t h v a l u e o f  sh ort  ci rcui t  cu rre nt  Is c of P V   panel .   The  peak  val u e of c u r r ent   Im pp i s   com put ed  by  t h fol l o wi n g  e quat i o n a s :     I m p p   =   K 2   I s c           E q n . 3 . 2     Whe r e K2 is the coe fficient  valu e ra n g es f r om  0.7 3  t o  0 . 9 5  de pe ndi ng  on t h e cel l  m a t e ri al  and   charact e r i s t i c s of t h e PV  pa ne l .  B y  co m put i n g t h val u es  of  Im pp, at  di ffe r e nt  sam p l e d va l u es o f  Isc ,  t h dut y   cycle of the  DC/DC conve rter is increased or dec r ease d   so   th at th e ou tpu t   cu rren b e co mes equ a l to   Imp p .Th e   i m p l e m en tatio n   o f  t h is algo ri th m  resu lts reviewed  i n  th e lit eratu r e repo rts  th at regard ing   th e co st  wise i s  v e ry  effect i v e  b u t  t h per f o r m a nce wi se i s   n o t   go o d   du ri n g   d i ffere nt  i r radi a n ce  of  su n a n di ffe re nt  o p e rat i n g   te m p erature  of  the pa nel.    3. 2   Online Techni que   The popula r  online techniques use d  directl y  for  t h e m a xi m u m  powe r  p o i n t  are Pe rt u r b an d O b se rve   Techn i qu e (P&O) an d  In cremen tal co n d u c tan ce Techn i que (IN C )  [1-4 ].  In  th e d i rect te ch n i q u e s, th ere will b e   an o n l i n e m easurem ent  of  vol t a ge an d m easurem ent  of t h panel   peri odi c a l l y  for com p u t i ng t h dut y  c y cl e of  t h e co n v ert e r t o  t r ac k t h e m a xi m u m  powe r   poi nt  M PPT .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S SN 2 088 -87 08  IJEC E V o l .  6, No . 2, A p ri l  20 16   :    56 7 – 5 8 2   57 2 3. 2. 1   P&O MPPT Algorithm   Th is algo rith m  is an  iterativ e tech n i qu e an d   v e ry sim p le o n e. It m easu r es th e p a n e l op erat in g   v o ltag e   and curre nt  pe riodically and  calcula tes  th e in stan tan e ou s p o wer p ( n ) Th is  in stan tan e ou s po wer  co mp ares  wi t h  t h e  p r e v i o us  out put   p o w e r P ( n ) - P ( n - 1 ) ,  t h en  t h o p era t i ng  vol t a ge  X ( n+1 )  i s   det e rm i n ed a n d c h an g e by   chan gi n g  t h dut y  rat i o  o f  t h e co nve rt er  X( n+c)  or  X( n-c ) . T h e si g n  of cha n ge o f  out p u t  p o we r  i s  al so   o b s erv e d  to  track  th e MPP. If th e ou tpu t  p o wer in cr eases b y  in creasin g  th e op eratin g  vo ltag e , th en  the  o p e rating   v o ltag e  is  furth e pertu r b e d  in th e sam e  d i r ectio n   u n til it reaches th p o i n t  of MPP  o r   dp /dv=0 .   If  t h o u t put  p o w e r decrease s  by   i n crea si n g   t h e  ope rat i n g vo ltag e , i.e th e op eratin g   po in t is i n  th n e g a tiv slo p e   regi on  of t h PV cu r v e. T h e n  t h e o p er at i n g v o l t a ge i s  pe rt ur be d i n  t h reve rse di rect i on t o  t r a c k t h e  M PP.    Th flow ch art  o f  th P&O algo rith m  is sho w n  in th figu re  5 .             Fi gu re  5.  Fl o w  cha r t  o f  P &   al go ri t h m  [12]       The m a i n  advant age o f  t h i s  t echni que i s  ve r y  sim p l e  and easi l y   im pl em ent e d. B u t  t h e d i sadva nt age   is th e op erating  po in t is  h i gh ly o s cillated   aroun d   t h e M PP po in t and   n o t   fix e d   o n  t h e ex act MPP. Th literatu re rev i ew  rev eals th at  if we in crease  th e step  size  of th e algo rith m ,  th e o s cillation s  aroun d th MPP  will b e  m o re an d d y n a m i c. If we redu ce th step  size,  t h e co nv erg e n ce speed   will b e   v e ry less and  canno t ab le  to  track  t h e M PP at  v a ri ou s at m o sp h e ric con d ition s . Sev e ral research ers i n  the rev i ew su gg ested   o r  mo d i fied  th e P&O al g o ri th m  to  h a v e  b e tter effi ciency  com p are to t h e  conve ntional.    3. 2. 2   Incremen tal Conduc tance Algorithm   (I NC)  Th is is a m o st po pu lar MPPT algo rith m  an d wi del y  use d The  di sa d v a n t a ges  o f  t h P&O  M PPT   alg o rith m  is o v e rco m e an d  eli m in ated  b y  t h is INC techn i q u e  bu t it is  m o re co m p lex  and  very  d i ffi cu lt to   im ple m ent. The theory  of the  increm ent a l  con d u ct ance i s   t o  det e rm i n e the va ri at i on  di rect i on  of t h out pu t   t e rm i n al  vol t a ge of t h e P V   m odul es by   m easuri ng a nd c o m p ari n g  t h e i n crem ent a l  cond uct a n ce and   instantane ous conductance   of  PV m o du les. If th e v a l u of in crem ental conductance  a n d th e in stan tan e ou conductance a r e equal ,  then it represents the ope rating poi nt reaches  the MPP  m a xim u m  power  poi nt.  Com p are to the offline techniques ,  th e onli ne techniques l i ke increm enta l conducta nce  (INC) algorit h m s  ar e   adva nt age o us  un de r rapi dl y  chan gi n g  at m o sph e ri c co ndi t i ons  but  i t  i n v o l v es c o m p l e x cal cul a t i on w h i c h   increases  the  hardware  re quire m ent and c o st.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       A Review on  P hot o V o ltaic M PPT Al gorithms   ( Sar ava n  Sel v an)   57 3 The  basic c onc ept of  Inc r em e n tal conductance on a PV  curv e is sh own  in f i gu r e  6. Th slo p e   of  the  P-V c u rve is zero at the MPP, increas i n g o n   t h e l e ft  of t h e M PP and  decre a si ng  on t h e R i ght  si de  of t h M PP.   Th b a sic eq uatio n s   o f  th is m e th od  are as  fo llo ws.          Fi gu re  6.  C o nc ept  o f   Inc r em ent a l  co nd uct a n ce al go ri t h m       dP/ d V = 0  at   MPP   d P /d V>0  left o f  MPP  dP/ d V < 0  ri ght   of   MPP   dP/ d V  =  d( V I ) / d( V) = I +  V* d I / d V         E q n .   3 . 3     Th d P /dV is  d e fi n e d  as Max i m u m  p o w er  p o i n t  id en tifier factor. By  u tilizin g  th is  fact o r , th INC  m e thod is propose d to effecti v ely track the  MPP of P V  m o dule. T h e followi ng  defi nitions a r e considered to  track t h e MPP.    I/ V = -I/ V     at M PP,  V n = 0        E q n .   3 . 4     I/ V > -I/ V     left of  M P P ,   Vn=  +  δ       E q n .   3 . 5     I/ V < -I/ V     rig h t o f  M P P,  Vn=  - δ       E q n .   3 . 6        Whe r Vn  is th e ch an g e  in  t h e op erating   vo ltag e  of n t h  iteratio n  an d   δ  s i gn indicates the increa se  or de crease the  step size of the conver t e r .  C onsi d er t h nt h  i t e rat i on of t h e al gori t h m  as  a refere nce, a n d t h e n   n+1 i t e rat i o p r oces s can  be d e t e rm i n ed by   u s i ng t h e a b ove  equat i o ns . The  M PPT re gul at es t h e P W M  c ont rol   sig n a l of th e DC/DC p o wer co nv erter un til t h e con d ition :   (d I/ d V ) + (I/V)  = 0  is satisfied . Th e Flow chart o f   i n crem ent a l  cond uct a nce  M P PT al g o ri t h m  i s  sh ow n i n  fi g u re  7.  Thi s  t e chni que  gi ves  go o d  re sul t s   d u ri ng  rap i d l y ch ang i n g  en v i ron m en t co n d ition s  wi th   m i n i m a l o s cillatio n s . Bu t t h e co m p lex  com p u t atio n  p r o c ed ure  o f  th is algorithm   mak e s th e i m p l e m en tatio n  v e ry d i ffic ult  and converge nce towa rds  the  MPP  is not  acc urate.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S SN 2 088 -87 08  IJEC E V o l .  6, No . 2, A p ri l  20 16   :    56 7 – 5 8 2   57 4     Fi gu re 7.   Fl o w chart  of   I n cr e m ental conductan ce algorithm [4]      3. 2. 3   Slide Mode  Control   Th is con t r o l tech n i q u e  is u s ed  f o r  no n  lin ear  syste m s. I t  p r o v i d e s con t ro l o f  pow er  conver t er  wh ich  t r acks t h e M P P un de r t h e con d i t i on  of  va ry i ng i r radi a n c e . Sl i d e m ode cont r o l  al go ri t h m s   i s  based on t h e   on/ of f c ont rol l i ng t h po wer  swi t c o f  t h e  Dc- D c c o nve rt er  whi c h c o nt i n u o u sl y  t r a c k t h e  M PP,   so t h e   efficien cy  o f  this alg o rith m  is v e ry  h i gh . Th e MPPT sp eed  will b e   faster  wh en  i n creasing  t h e switch i ng of the  con v e r t e r b u t  t h e p o we r o u t p ut  and  vol t a ge  out put  fl uct u at i on i n cr eases.  The sl i d i n g m o de co nt r o l  con s i s t s  of  sliding s u rface  and c ont rol la w desi gn. The  sliding s u rf ace  is define d base d on Increm ental Conductanc e (IC)  MPPT algorithm  [9]. From  the Incr em ental conductance  algorithm .     ( d I / d V )   +   ( I / V ) = 0           E q n   3 . 7     The st at e e q uat i on  s f o r t h e  B u ck -B o o st  c o n v ert e r  i s   gi ve by     L V D L V D dt dI o p L ) 1 ( .         E q n   3 . 8     Wh ere, IL is the in du ctor cu rren t Vp is th e PV  p a n e vo ltage,    D is t h d u t y ratio  of th e swit ch Vo  is t h ou pu v o ltage.  The i nve rsi o of  t h e e q uat i o n  ( 3 . 7 ) i s  gi ven   by     - d V p / d I p =   V p / I p           E q n   3 . 9   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       A Review on  P hot o V o ltaic M PPT Al gorithms   ( Sar ava n  Sel v an)   57 5 In  th e equ a tio n (3 .9), th p a rameter -d Vp /dIp  is called  as in stan tan e ou s resistan ce (Rp)  an d   Vp /Ip  i s   called as inc r e m ental resistance (rp). s o  t h e equation no.3.9  ca n reform ulated  as     δ =   R p -   r p           E q n   3 . 1 0     The differe n ce  of these resist ance value is  define d the sliding s u rface of MPPT.  Whe n e v er  δ  val u e   becom e s zero whi c h i ndi cat e s  t h e achi e vem e nt  of m a xim u m  power  poi nt  (M PP). T h e c ont rol  l a w i n p u t  [1 6]  fo r M P P T  ca be  defi ned  by  t h fol l o wi n g  e quat i o n.       X ( t )   =   X e q ( t )   + X n ( t )          E q n   3 . 1 1     W h er X e q ( t)   is d e f i n e d as t h e system  b e hav i ou r   on  slid i n g sur f ace.  X n ( t )  is  k now n as no n lin ear  swi t c hi n g  i n p u t s. Xe q(t )   i s   o b t a i n ed  f r om  i nva ri ant  c o ndi t i on a n d i t  i s   gi ven  as      ( δ = 0,  d δ 0)   i s   bi e qui val e nt   t o   (X=  Xe q)        Eq 3. 12     Th d e ri v a tiv o f  equ a tion  (3 .1 0)  with   resp ect to  tim e can  b e   written  as  d δ =d R/d t - dr/dt, th en    Mu ltip ly b o t h   sid e b y  dIp / d t , b e co m e s   d δ = ( dR / d I p -  d r / I p) .   d I p/ dt   d δ = ω   dI L/ d t                 w h e r e   I L =   K .   I p           E q n   3 . 1 3     whe r e k  i s  p r o p o r t i o nal   co nst a nt .   By substituting equation (3.8 in equation  (3.13), the tim e derivativ of sliding surface is  obtaine d a s   L V t x L V t x d o p )). ( 1 ( ). (        Eq 3. 14     Co n s i d er i n g equ a tio n 3.14  and  eq u a tion   3 . 12 , t h e eq u i v a len t  con t ro l input is ob tain ed as    Xeq ( t )   =   V o   /   ( V o   +V p)          Eq 3. 15     Now  Xn (t) is ch oo sen  so  t h at  th e Lyapun ov   stab ility criteri a  (d δ  . δ  <  0)  is  m e T h e  cho o s en   Xn ( t ) a s        ) 1 ( 1 M V V V t X p o o n         E q n   3 . 1 6     Wh ere M is t h e co n t ro l sign al wh ich  is calcu l ated  throu g h  Lyap uno v stab ility crite ria. Th en  add i n g  t h equat i o n ( 3 . 1 5 )   &( 3. 1 6 )     X ( t )   =   1 /   ( 1 + M )           E q n   3 . 1 7     B y  consi d eri n g  t h ope rat i n g   poi nt  o f  sy st e m   i s  ‘a’ whi c h i s  s h o w n i n  f i gu re n o .  si nce  t h gra d i e nt   i s  negat i v e ,  m ovi ng t h e o p e r at i ng p o i n t  t o  t h e ri ght  si de c a uses i n c r easi n g i n  t h e c u rre n t  of P V  ar ray ,   whi c h   resu lts in d e creasin g   of Rp   an increa sing of  rp, t h ere f ore ,  ( Rp / Ip<0 ,  ( rp/ I p > 0 ).  Al so,  m ovi ng  t h ope rat i n poi nt  t o  t h e  l e ft  si de  causes  dec r ea si ng  i n  t h e c u r r e nt  o f   PV  ar ra y ,  w h i c res u l t s  i n  i n creasi n g   of  R p   and dec r easing of rp, the r efore, ( Rp / Ip >0 ,  ( rp/ Ip< 0 ). for  positive  sliding surface ( δ >0  ) ;     p p o p p o p dI dV V I V V V ) .( ) 1 (         E q n   3 . 1 8     whe n  ( δ <0  ) ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S SN 2 088 -87 08  IJEC E V o l .  6, No . 2, A p ri l  20 16   :    56 7 – 5 8 2   57 6 p p o p p o p dI dV V I V V V ) .( ) 1 (         E q n   3 . 1 9     From  t h e e quat i on  ( 3 . 1 8 )  &  ( 3 .1 9) , t h e  co nt r o l  l a w M  ca be  ch oo sen  as     p p o p p dI dV V I V M ) .( ) 1 (         E q n   3 . 2 0     Sub s titu tin g equ a tio n (3 .20 )  i n  eq u a tion   (3 .17 ) , th e con t ro in pu t is  o b t ained  as      1 ) 1 ( ) .( 1 ) ( p p o p p dI dV V I V t X        Eq 3. 21     The  duty cycle m u st be lie in  0<D< 1,    D =    ) ( 1 , 1 1 ) ( 0 ), ( 0 ) ( , 0 t X t X t X t X     3. 3   Intellig ent Technique  In tellig en t MPPT con t ro llers are v e ry robu st th an  conv en ti o n a n o n lin ear co n t ro llers an d it is ab le to  effectively improve the dy na m i c response  and stea dy  st at e perf orm a nc e of t h e P V  sy st em s. The fol l owi n sectio n  is  b e i n g   rev i ewed b y   th e m a in  In tellig en t al g o rith ms.    3. 3. 1   F u zzy  Lo g i c   C o n t ro The Fuzzy logic controller us es the fuzzy logics to  m a ke the deci si o n s a nd t o  c ont r o l  t h e o u t p ut  of   t h e co nt r o l l e r.  The  m a i n  com ponent s i n  f u zzy  l o gi c ba s e d M P P T  c o n t rol l e r a r e f u z z i f i cat i on,  r u l e -bas e ,   infere nce and defuzzification  as s h o w n i n  fi gu re  8.           Fi gu re 8.   F u zz y   l ogi c bl oc k d i agram       Th ere are two  i n pu ts t o  th e con t ro lle r – error e(k) a n d c h ange in error  Δ e ( k) . T h e F u zzi fi cat i on  bl oc k   con v e r t s  t h e cri s p i n p u t s  t o  fu zzy  i nput s. T h e rul e s are fo r m ed i n  rul e  ba se and are ap pl i e d i n  i n fere nc e bl ock .   The defuzzific a tion  c o nve r ts the  fuzzy  o u t p ut  t o  t h e cri s out put .  T h e f u zzy  i n fere nce i s  carri e d   out   b y  usi n g   M a m d ani s m e t h o d   [1 0] , a n t h def u zzi fi ca t i on  uses  t h c e nt re  o f   gra v i t y  t o  c o m put e t h out p u t  o f  t h i s  FLC   whic h is t h e c h ange  in  duty cycle.  The i n puts t o  t h Fuzzy c o ntroller a r e c h a n ge in  PV array  Power ( Δ P P V )  an d c h a nge  i n  PV  ar ray   current ( Δ IPV) co rresp ond ing to  th e two  sam p l i n g  tim in st ant s . T h e t w o i n put s a r pr ocesse d by  t h e  Fuzzy   co n t ro ller an d   th e ou tpu t  of th e Fu zzy con t ro ller is th e in crem en tal referen ce curren t  ( Δ Iref). Th is outp u t  is  gi ve n t o  t h e  D c -Dc  p o w er  co nve rt er.  T h fi rst  i n put  va ri abl e  ( Δ P p v)  f o r  t h fuzzy  l ogi c co nt r o l l e r i s   di vi d e d   in to  sev e n  Fuzzy sets: PB  (Positiv e Big ) , PM (P o s itiv e Med i u m ), PS (Po s itiv e Sm all), ZZ (Zero), NS  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.