I n te r n ati o n al   Jo u r n al   o El e c tr i c a l   an d   C o m p u te r   En gi n e e r i n g   (I JEC E )   V o l .   7 ,   N o .   1 F e b r ua r y   201 7 ,   pp .   29 ~ 4 0   IS S N :   2088 - 8708 D O I :   10. 1 1591 / i j e c e . v7 i 1 . pp 29 - 40             29       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s j o ur nal . c om / on l i n e / i nde x . php/ IJ E C E   A   S t u d y   o f   S h a d i n g   E f f e c t   o n   Pho t o v o l t a i c   M o d u l e w i t h   Pr o p o sed   P& O C h e c k i n g   A l g o r i t h m       R o z an A l i k 1 ,   A w an Ju s o h 2 ,   To l e   S u ti k n o 3   1 , 2 F a c ul t y   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M a l a y s i a ,   813 10   S kud a i ,   M a l a y s i a   3 D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t a s   A hm a d   D a h l a n ,   Y ogy a ka r t a ,   I ndo ne s i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   N ov   9 ,   201 6   R e v i s e J a n   15 ,   201 7   A c c e pt e J a n   29 ,   201 7       S un  i r r a di a t i o l e v e l s   a nd  a s s o c i a t e t e m pe r a t ur e   c ha ng e s   a r e   t he   m a i n   f a c t o r s   t h a t   i nf l ue nc e   t he   c o nv e r s i o o f   s o l a r   e ne r gy   i nt o   e l e c t r i c i t y .   M o s t   e ne r g y   i s   pr o duc e du r i ng   a   ho t   s unny   da y   a s   t he   s un  i r r a di a t i o i s   a t   t he   m a xi m um   l e v e l   a n u ni f o r m   t hr o ug h o ut   t h e   s o l a r   pho t o v o l t a i c   ( P V ) .   H o w e v e r ,   m o s t   s o l a r   P V   w e r e   f r e que nt l y   g e t   s ha do w e d ,   c o m pl e t e l y   o r   pa r t i a l l y ,   b y   t he   n e i g hbo ur i ng   bui l d i ng s ,   t r e e s   a n p a s s i n g   c l o uds .   C o ns e que n t l y ,   t he   s o l a r   P V   ha s   l o w e r   v o l t a g e   a nd   c ur r e nt   o ut p ut ,   h e nc e ,   m ul t i p l e   m a x i m um   po w e r   po i nt s   ( M P P )   a r e   e x i s t e o t he   P V   c ur v e ,   w hi c c o ul c a us e   c o nf us i o t o   t he   c o nv e nt i o na l   M a x i m um   P o w e r   P o i nt   T r a c ke r   ( M P P T )   t o   t r a c t h e   t r u e   M P P   f o r   t h e   P V   s y s t e m .   T hu s ,   i t   i s   i m po r t a n t   t o   e xa m i ne   t he   i m p a c t s   o f   pa r t i a l   s ha di ng   o t he   s o l a r   P V   i o r de r   t o   e xt r a c t   t he   m a xi m um   po s s i bl e   po w e r .   T hi s   pa p e r   p r e s e n t s   a   M A T L A B - ba s e m o de l l i ng   f o r   s i m ul a t i o a nd  e xp e r i m e n t a l   s e t up  t o   s t udy   t he   I - V   a nd  P - c ha r a c t e r i s t i c s   o f   a   s o l a r   m o dul e   un de r   a   no n - uni f o r m   i r r a d i a t i o due   t pa r t i a l   s ha di ng   c o ndi t i o ( P S C ) .     F ur t he r m o r e ,   t h i s   s t udy   i s   a l s o   pr o po s e a e f f e c t i v e   m e t ho ( a   v a r i a bl e   s t e p   s i z e   o f   P & O   w i t h   c he c ki ng   a l g o r i t hm )   t ha t   i s   l o w   c o s t   a nd  h i g he r   t r a c ki ng   e f f i c i e nc y .   T hus ,   t hi s   s t u dy   i s   e s s e n t i a l   i n   i m pr o v i ng   a nd   e v a l ua t i ng   a ny   ne w   M P P T   a l g o r i t hm   und e r   t he   P S C .   Ke y w or d:   Irra di a n c e   P a rt i a l   s h a d i n g   PV  s y s t e m   S o l a P V   C opy r i gh t   ©   201 7   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e   A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   Ro z a n a   A l i k   F a c ul t y   of   E l e c t r i c a l   E n g i n e e ri n g ,   U n i v e r s i t i   T e kn o l o gi   M a l a y s i a ,   81310  S k u n a i ,   M a l a y s i a .   E m a i l :   r o z a na 26@ l i v e . ut m . m y       1.   I N TR O D U C TI O N   M o s t   of   e n e r gy   e xpe r t s   be l i e ve   t h a t   m o r e   t h a n   5 0%  o w o r l d’s   e l e c t r i c i t y   i n   y e a r   2050  a r e   ge n e r a t e d   by   r e n e w a b l e   e n e r g i e s   a n 10%  o f   i t   a r e   c o m i ng  f r o m   s o l a r - pow e r   t e c hn o l o g y   [1] .   T h e   a pp l i c a t i o o f   s o l a e n e r gy   i n   po w e r   ge n e r a t i o h a s   a t t r a c t e t h e   r e s e a r c h   a t t e n t i o due   t o   i t s   c l e a nn e s s ,   e f f i c i e n t ,   a n d   e n v i r o n m e n t a l   r e n e w a b l e   a n s us t a i n a b l e   e n e r gy   r e s o ur c e   [2] .   It   i s   k n o w n   t ha t   M a l a y s i a   w a s   l oc a t e a t   t h e   e qua t o r   o f   t h e   e a rt h   a n r e c e i v e   pa r t i c u l a rl y   a b un da nt   o s o l a r   s o ur c e .   A n   a v e r a ge   da i l y   r a di a t i o n   t ha t   r e c e i v e by   M a l a y s i a   i s   a p p r o xi m a t e l y   i n   b e t w e e n   4 . 21 k W h / m 2   t o   5. 5 6kW h / m 2 .   T h e   t o t a l   i n s t a l l e P V   c a pa c i t y   by   2010  w a s   20493M W   w h i c h   e xpe c t e t o   r e a c h   t h e   23099M W   o f   m a xi m um - de m a nd  c a pa c i t y   i n   2020  [ 3] .   T h e   s o l a r - po w e r   t e c hn o l o g y   a r e   i n c r e a s i n gl y   ut i l i z e i s e v e ra l   a pp l i c a t i o n s   s uc a s   w a t e r   pum pi n g ,   e l e c t r i c a l   v e h i c l e s ,   P V   po w e r   pl a n t s   a n d   h y b r i s y s t e m s   a s   w e l l   a s ,   m i l i t a r y   a n d   s pa c e   a pp l i c a t i o n s   [4 ] ,   [ 5] H ow e ve r ,   e xt r a c t i n m a xi m u m   po w e r   f r o m   P V   a rr a y   i s   a   c h a l l e ngi n t a s a s   t h e   o ut put   o f   s o l a r   P V   i s   v a r y i n a c c o r di n t o   t h e   t e m pe r a t u r e   a n d   s o l a r   i n s o l a t i o n   [6] .   B a s e o n   t h e   o b s e r v a t i o n   m a de ,   t h e   d i s t i n c t i o of   o ut put   po w e r   c a us e by   t e m pe r a t u r e   i s   n o t   o bv i o us   c o m pa r e w i t h   t h e   s o l a r   P V   t h a t   b e e n   e xpo s e t o   t h e   di f fe r e nt   l e v e l   i rr a d i a n c e .   F u r t h e rm o r e ,   t h e   e xt ra c t i o n   o f   m a x i m u m   o ut put   po w e r   be c a m e   h a r de r   w h e Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   IJ E CE     V o l .   7 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2017   :     29     4 0   30   pa r t i a l l y   of   P V   a rr a y   i s   s h a de due   t o   s o m e   pa r t   o s un   ra y s   a r e   b e i n b l oc ke by   dus t ,   c l o ud,   t r e e s   a n n e a r b y   b ui l di n gs   [7 - 9] .   P a rt i a l   s ha di ng  i s   a   c r i t i c a l   c o n di t i o n   i n   p h o t o vo l t a i c   a rra y s   o pe r a t i o n .   T h e   s ha de c e l l s   w i l l   m o s t   l i ke l y   b e   dr i v e n   t o   o p e r a t e   a t   r e v e r s e - b i a s e vo l t a ge   a s   t h e   u n s h a de c e l l s   w i l l   fo r c e   t h e i r   o w n   c urr e nt   b e c a us e   of   r e c e i v i n l o w e r   i rr a d i a n c e   c o m pa r e t o   t h e   o t h e r s   [10] .   Co n s e que n t l y ,   t h e   s h a de c e l l s   w i l l   pr o duc e   h i g h   r e s i s t a n c e   w h i c h   c o n s um e   m o r e   po w e r   a n r e d uc e s   t h e   l o a c urr e nt .   T h i s   h a s   c a us e t h e   c e l l ’s   t e m pe ra t u r e   t o   i n c r e a s e ,   c a l l e h o t   s po t   ph e n o m e n o n .   T hi s   h e a t   m i g h t   d a m a ge   t h e   s ha de c e l l s   un de c e r t a i n   c o n di t i o n s .   B e s i de s ,   n o n - u n i f o r m   i rr a di a n c e   w o ul c a us e   m ul t i p l e   pe a po i n t s   o n   t h e   P ow e r - V o l t a ge   (P V c ha r a c t e r i s t i c s   [11 ] .   M a xi m um   po w e r   po i nt   t ra c ki ng  (M P P T )   i s   o n e   o f   a e ff e c t i v e   c o n t r o l   m e t h o t o   e xt ra c t   a n d   m a i n t a i n   t h e   m a xi m um   a v a i l a b l e   pow e r   f r o m   t h e   s o l a r   P V   [ 11 - 13] .   M o r e   t h a n   30  di s t i n c t   M P P T   t e c hn i q ue s   ha v e   b e e n   i n t r o duc e a n a p pl i e a l l   o v e r   t h e   w o r l [14] .   E a c h   t e c hn i que   ha s   t h e i r   ow n   f e a t ur e s   w h i c h   di f f e r   i n   t e rm s   o f   c o m pl e xi t y ,   c o s t ,   e ff i c i e n c y ,   s e n s o r   us e a nd  t ra c ki n a c c ura c y   e s pe c i a l l y   w h e n   t h e   t e m pe ra t u r e   o r   i rra d i a t i o n   v a r i e s   [15] .   M o s t   t r a c ki n c o n t r o l l e r   n o w a da y s   a r e   us i n P e rt u r b   a nd  O b s e r ve   (P & O a s   t h e   M P P T   a l go ri t hm   due   t o   i t s   s i m pl i c i t y   of   i m pl e m e n t a t i o n   a n i nde pe n de n c e   t o   P V   a rr a y   pa ra m e t e r s   [15 - 21] N e ve r t h e l e s s ,   t h e   c o n v e n t i o na l   P & O   M P P T   ha v e   t w o   m a j o dra w b a c ks ;   s t e a d y   s t a t e   os c i l l a t i o n   due   t o   f i xe d   s t e s i z e   a nd  i n c a pa b i l i t y   t o   t ra c t h e   g l o b a l   M P P   du r i n g   p a r t i a l   s h a d i n c o n d i t i o n.   T h e r e   w e r e   n um b e r s   o o t h e m e t h o ds   t ha t   a l s o   a v a i l a b l e ,   f o r   e xa m p l e ,   F ra c t i o na l   S ho r t   C i r c ui t   Cu rr e n t   (S CC)   [22]   t ha t   e n v i s a ge s   t h e   o pt i m a l   c u rr e n t   b y   us i n s h o rt   c i r c ui t   c urr e nt   a nd  F r a c t i o na l   O pe n   C i r c ui t   V o l t a ge   (O CV [23]   t h a t   e s t i m a t e s   t h e   o pt i m a l   v o l t a ge   by   pr ov i di ng  o pe n   c i r c ui t   v o l t a ge   fo r   t h e   t r a c k i n p r o c e s s .   B e s i de s ,   s e v e r a l   r e s e a r c h e r s   w e r e   s ugge s t i n t h e   s o f t   c o m put i ng  m e t h o ds   s uc h   a s   A r t i f i c i a l   N e u r a l   N e t w o r (A N N [2 4 - 26] ,   F u z z y   L o gi c   Co n t r o l   (F L C)   [27]   a n d   P a rt i c l e   S w a r m   O pt i m i z a t i o n   (P S O )   [28]   s i n c e   m o s t   o f   t h e s e   t e c hn i que s   w e r e   c a pa b l e   i n   e n s u ri n a   go o pe r fo r m a n c e   i n   a t m o s p h e ri c   c o n di t i o n s .   H ow e ve r ,   t h e   e ff i c i e n c y   of   t h e s e   m e t h o ds   w e r e   m a i n l y   de p e n di ng  o n   t h e   us e r ’s   k n o w l e dge .   T h e   us e r s   r e qui r e   t o   h a v e   a t   l e a s t   b a c kg r o un k n o w l e dge   a bo ut   s o l a P V   c o n f i gu r a t i o n   i n   o r de t o   e f fe c t i ve l y   ut i l i z e   t h e   o pt i m i z a t i o t e c hni que ,   e s pe c i a l l y   t h e   P S O   m e t h o d.     T h e r e f o r e ,   t h e   s i gni f i c a n t   o f   t h i s   s t udy   i s   t o   un de r s t a n t h e   i m p a c t s   of   pa r t i a l   s ha d i n o n   t h e   s e r i e s   c o n n e c t e c e l l s   (P V   m o dul e s a n e xa m i n e   t h e   P V   c ha r a c t e ri s t i c s   u n de r   pa rt i a l   s ha d i n c o n d i t i o n .   T h e   m o de l   w a s   s i m ul a t e us i n M A T L A B / S i m ul i n s i m ul a t i o n   m o de l   a nd  t h e   s t udy   w a s   v a l i da t e w i t h   e xpe r i m e n t a l   r e s ul t s   o f   50W   c o m m e r c i a l   m o dul e .   T hi s   pa pe r   a l s o   pr e s e nt s   a   v a ri a b l e   s t e s i z e   of   P & O   w i t h   c h e c ki n a l go ri t hm   t o   ov e r c o m e   t h e   d i s a dv a nt a ge s   o f   c o n v e n t i o na l   P & O   M P P T   fo r   pa rt i a l l y   s h a de s o l a P V .   T h i s   pa pe i s   o r g a n i z e a s   f o l l ow s :   S e c t i o n   p r e s e nt s   e xpl a na t i o n   o n   t h e   t h e o r y   of   s h a di n e f f e c t   fo r   P V   m o dul e .   S e c t i o n   e l a b o r a t e s   t h e   c h a ra c t e ri s t i c s   o f   P V   m o d e l   a s   w e l l   a s   t h e   I - V   c ha ra c t e ri s t i c   u nde u n i f o r m   a nd  n o n - uni f o r m   i rr a d i a t i o n .   T h e   i m po r t a n c e   a n a dv a n t a ge s   o f   t h e   p ro pos e a l go r i t h m   w i l l   b e   e xpl a i n e d   i S e c t i o n   4 .     S e c t i o n   pr o v i de s   t h e   s i m u l a t i o n   a nd  e xpe r i m e nt a l   m e t h o do l o g y   t o   e xpl a i n   t h e   s h a d i n e ff e c t   pr a c t i c a l l y .   N e xt S e c t i o n   6   p r e s e n t s   s i m u l a t i o a nd  e xpe ri m e n t a l   r e s ul t s   f o r   s h a di n g   e ff e c t s   o n   P V   m o dul e .   T hi s   S e c t i o n   a l s o   pr e s e n t s   t h e   s i m u l a t i o n   r e s ul t s   a nd  a n a l y s i s   fo r   P V   a n l o a o ut put s   w h e n   P V   s y s t e m   i s   c o n n e c t e w i t h   v a r i a b l e   s t e s i z e   P & O   M P P T   a n p r o po s e a l go r i t h m   u nde r   p a r t i a l   s h a d i n c o n d i t i o n .   F i n a l l y ,   S e c t i o n   hi g h l i g ht s   t h e   s i g ni f i c a nt   po i nt s   o f   t h i s   s t udy .       2.   P A R TI A S H A D I N G   C O N D I TI O N   It   i s   i n f r e que n t   t o   h a v e   uni f o r m   a n c o n s t a n t   i rra di a t i o n   a l l   t h e   t i m e s   i n   r e a l   l i f e .   T h e   ra di a t i o i n t e n s i t y   w o ul b e   v a r y   a n s o m e   s o l a r   P V   c o ul b e   pa r t i a l l y   s h a de c a us i n l e s s   e ff i c i e n c y   t o   t h e   P V   s y s t e m .   F i g u r e   i l l us t ra t e s   a e xa m pl e   o f   m o dul e   t ha t   c o n t a i n   t w o   s t r i n gs ;   e a c h   s t r i n g   h a s   t hr e e   s o l a r   c e l l s   c o n n e c t e i s e ri e s .             F i g u r e   1 .   E xa m p l e   o f   S o l a r   M o dul e   Co n f i gu r a t i o u nde P a rt i a l   S h a di n g   Co n di t i o n     B y p a s s   d i o d e S t r i n g   1 S t r i n g   2 5 0 0 W / m 2 B y p a s s     d i o d e     1 0 0 0 W / m 2 1 0 0 0 W / m 2 1 0 0 0 W / m 2 1 0 0 0 W / m 2 1 0 0 0 W / m 2 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ E CE     IS S N :   2088 - 8708       A   S t ud y   o f   Shadi ng  E f f e c t   on   P hot o v ol t ai c   Modu l e s   w i t P r opos e P & O   Che c k i ng  A l g or i t hm   ( R oz ana   A l i k )   31   B a s i c a l l y ,   w h e n   o n e   of   s o l a r   c e l l   i n   t h e   s t r i n i s   h a v i n l e s s e a m o unt   of   i rr a d i a n c e ,   i t   w o ul pr o duc e   s m a l l e r   c u rr e n t   c o m pa r e t o   t h e   u n s h a de c e l l s .   S i n c e   t h e   s o l a r   c e l l s   a r e   i n   s e ri e s   c o n n e c t i o n,   e v e r y   c e l l s   s h o ul ha v e   t h e   s a m e   a m o un t   o f   c urr e nt .   T h us ,   t h e   u n s ha de c e l l s   w i l l   i m po s e   t h e   s h a de c e l l s   t o   y i e l m o r e   c urr e n t   t h a t h e i s h o r t   c i r c u i t   c u rr e n t   a n d   c a us i n t h e   s h a de c e l l s   t o   o pe r a t e   a t   a   n e ga t i v e   vo l t a ge .   Co n s e que n t l y ,   a   n e t   v o l t a ge   l o s s   o c c ur r e i n   t h e   s y s t e m   a n d   t h e   s h a de c e l l s   w i l l   a c t   a s   a   l o a w hi c i s   a b s o r b i n po w e r   i n s t e a o pr o duc i n po w e r   t o   t h e   s y s t e m .   A s   a   r e s ul t ,   t h e   pa rt i a l l y   s h a de s t r i n w i l l   b e c o m e   o p e n   c i r c u i t   a nd  t h e   by pa s s   di o de   w i l l   be   a c t i v e   t o   a l l o w   t h e   c urr e n t   f l o w ,   h e n c e   t h e   m o dul e   w o ul ha v e   l ow e r   c urr e nt   a n d   po w e r   o ut pu t   c o m pa r e   t o   t h e   o t h e r   m o dul e s   t ha t   ha v e   uni f o r m   i n s o l a t i o [4 ] ,   [ 6 ] ,   [ 8] .   A s   t h e   s h a de c e l l s   a r e   di s s i pa t i n po w e r   a n h e a t ,   t h e   t e m p e r a t u r e   o f   t h e   s h a de c e l l s   w o ul i n c r e a s e   a nd  l e a t o   l o c a l   h e a t i n g ,   t h e rm a l   s t r e s s   a s   w e l l   a s   r e s ul t i n g   i n   t o t a l   f a i l u r e   t o   t h e   s o l a P V   [29] .   B e s i de s ,   t h e s e   ph e n o m e n o n   a l s o   c a us e t h e   c ha r a c t e r i s t i c   c ur v e s   t o   be c o m e   n o n l i n e a r   c ur v e s   a n h a v e   m ul t i p l e   pe a k   po i n t s   w hi c h   w i l l   b e   e xpl a i n e d   i de t a i l   i n   t h e   n e xt   S e c t i o n   [30] .       3.   P H O T O V O LTA I C   (P V C H A R A C TER I S TI C S   P h o t o vo l t a i c   (P V c e l l s   c a n   b e   c o n n e c t e i s e ri e s   o r   pa ra l l e l   c o n f i gura t i o n ,   g r o up  a s   a   m o dul e   a n d   c o m b i n e t o   f o r m   pa n e l s .   T h e   pa n e l s   a r e   c o n n e c t e t o ge t h e r   t o   b ui l up  t h e   e n t i r e   P V   a rr a y   [31] T h e o r e t i c a l l y ,   t h e   i de a l   s o l a r   c e l l   c a n   b e   m o de l l e a s   c urr e n t   s o ur c e   i n   a nt i - pa ra l l e l   w i t h   a   di o de   a s   s h o w n   i F i g u r e   2.   T h e   di r e c t   c urr e n t   w o ul be   ge n e r a t e a s   t h e   c e l l   i s   be e n   e xpos e t o   t h e   l i g ht .   A   s hu n t   r e s i s t o r   a nd  s e r i e s   r e s i s t o a r e   i n c l ude d   t o   i m p r o v e   t h e   s o l a c e l l   m o de l   [3 2] .   T h e   P V   c h a ra c t e ri s t i c   e qua t i o n   b a s e o n   t h e   F i g u r e   c a b e   r e pr e s e n t   a s   i n   E qu a t i o n   (1) .   T h e   e qua t i o n   e xpl a i n s   t h e   e l e c t ri c a l   b e h a v i o ur   a n de f i n e s   t h e   r e l a t i o n s hi b e t w e e n   vo l t a ge   a n c u rr e n t   s upp l i e by   t h e   P V   m o dul e   [33 ] ,   [ 34]           F i g u r e   2 .   T h e o r e t i c a l   c i r c ui t   f o r   s o l a c e l l                        (       ( (             )            )     )   ( (           )      )                   (1)     w h e r e   N s =   n um b e r   o f   c e l l s   i n   s e r i e s ,   I ph   =   c u rr e nt   p r o duc e by   t h e   ph o t o e l e c t r i c   e ffe c t ,   I s   =   r e ve r s e   s a t ura t i o c urr e n t ,   R s   =   i nh e r e n t   r e s i s t a n c e   i n   s e ri e s ,   R sh =   i nh e r e n t   re s i s t a n c e   i pa ra l l e l ,   =   B o l t z m a nn ’s   c o n s t a n t ,     α=   i de a l i t y   f a c t o r   m o di f i e d,   T   =   c e l l ’s   t e m pe ra t u r e   In  r e l a t i o t o   t h e   a s s um pt i o n ,   t h e   c o m pl e t e   b e h a v i o ur  o f   s o l a r   c e l l   i s   de s c ri b e by   f i v e   pa ra m e t e r s ,   N s ,   I ph ,   I s ,   R s   a n R sh .   B o t h   I ph   a nd  I s ,   w h i c h   v a r y   b a s e on   t h e   e n v i r o n m e n t a l   c o n d i t i o n s   (i rra di a t i o n   a nd  t e m pe ra t u r e [ 35] .   I ph   de pe n ds   o n   s o l a r   i rra di a t i o n   (G a n d   t e m pe ra t u r e   ( T w h i l e   I s   c h a nge s   b a s e o n   t h e   t e m pe ra t u r e   (T )   a s   de pi c t e i t h e   e qu a t i o n s   b e l ow ,             [                (           ) ]           (2)                            (           )       (                (           )           )             (3)     w h e r e   k i =   s h o r t   c i r c ui t   c u rr e n t   t e m pe r a t u r e   c oe ff i c i e n t ,   k v   =   o pe n   c i r c ui t   v o l t a ge   t e m pe ra t u r e   c o e ff i c i e n t ,     I ph   =   c u rr e n t   p r o duc e by   t h e   p h o t o e l e c t r i c   e ffe c t ,   I* sc   =   s h o rt   c i r c u i t   c u rr e nt   a t   s t a nda rd  t e s t   c o n di t i o n   (S T C),   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   IJ E CE     V o l .   7 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2017   :     29     4 0   32   V* oc   =   o pe n   c i r c ui t   v o l t a ge   a t   s t a nda rd  t e s t   c o n d i t i o n   (S T C),   G =   100 0W / m 2 ,   T *   =   c e l l   t e m p e r a t u r e ,     v t   =   t h e r m a l   v o l t a ge .   In  a d di t i o n,   i t   i s   c o m pul s o r y   t o   kn o w   t h e   o pe r a t i n g   v o l t a g e   a n c u rr e n t   (I - V   a n d   P - V   c u r v e f o r   c e r t a i n   s t a t e s   t ha t   t h e   s o l a P V   c a n   w o r i o r de r   t o   c o n t ro l   a n e v a l ua t e   t h e   s o l a c e l l   pe r f o r m a n c e   [31] F i g u r e   3 (a )   a n d   (b de pi c t   t h e   c h a ra c t e ri s t i c   c u r v e s   fo r   I - V   a n P - V   f o r   a   gi v e n   ra di a t i o n   i n t e n s i t y   (G )   r e s pe c t i v e l y .   T h e   m o dul e   a ppe a r e t o   ha v e   v a r i e o ut pu t   p ow e r   a s   t h e   i rr a d i a t i o n   i s   c h a n g i n g .   B e s i de s ,   i t   s h o ul b e   n o t e t ha t   t h e   m o dul e   w o ul h a s   z e r o   c urr e n t   ( no   l o a o r   i n   v a c uum a t   t h e   o pe n   c i r c ui t   v o l t a ge   (V o c p o i n t   a n d   z e r o   vo l t a ge   (s h o r t   c i r c u i t   l o a d)  a t   t h e   s h o rt   c i r c ui t   c u rr e n t   (Is c po i nt .   T h e s e   c h a ra c t e r i s t i c   c ur v e s   w o ul a l s o   de pe n o n   t h e   c e l l ’s   t e m pe ra t u r e   a s   r e f e r r e t o   E qu a t i o n   (1) .   T hi s   pa pe r   i s   n e gl e c t i n t h e   e ffe c t   of   t h e   c e l l ’s   t e m pe ra t u r e   a nd  h a s   b e e n   a s s um e t o   b e   s t a nda r t e m pe r a t u r e ,   25  ºC .   T h e   m a xi m u m   pow e r   po i n t   f o r   e a c h   c ur v e   i s   di f f e r e n t   a c c o r di ng  t o   v a ri o us   l e v e l   of   i rra di a t i o n.   H e n c e ,   i t   i s   i m po rt a nt   t o   e n s u r e   t h e   s o l a r   P V   t o   w o r a t   t h i s   po i nt   f o r   t h e   b e s t   e ff i c i e n c y .             (a )     (b )     F i g u r e   3 .   C ha ra c t e ri s t i c   C u r v e s   un de di f f e r e n t   Ir ra di a t i o n :   ( a I - C u r v e ,   ( b P - C u r v e       4.   P R O P O S ED   M P P A L G O R I TH M   R e s e a r c h e r s   n o w a da y s   a r e   t r y i n h a rd  t o   f i n s o l ut i o n   o ov e r c o m i n t h e   p r o b l e m s   c r e a t e by   pa r t i a l l y   s h a de o f   s o l a P V .   T h us ,   i t   i s   v e r y   i m po r t a n t   t o   c o m pa r e   a n d   a na l y s e   t h e   e xi s t i ng  t e c hn i que   i o r de r   t o   f i n m o s t   s ui t a b l e   a n r e l i a b l e   m e t h o d.   R e fe r e n c e   [37]   p ro pos e a   m o di f i e P & O   a l go r i t hm   t ha t   us e 85%  of   t h e   o pe n   c i r c u i t   v o l t a ge   (V oc a s   t h e   v o l t a ge   r e f e r e n c e   (V ref a n d   t h e   pe r t u r b   v o l t a ge   (ΔV i s   l a r ge   e n o ugh  s o   t h a t   t h e   c ur v e   c a n   b e   s c a nn e f a s t e r   a n e a s i e r.   T h e   a u t ho r s   m a n a ge t o   r e duc e   t h e   t ra c ki n t i m e   by   90%   c o m pa r e t o   c o n v e n t i o na l   m e t h o d.   Y e t ,   t hi s   m e t h o h a s   b e e n   v e r i f i e w i t h   P V   a rr a y   c o n f i gura t i o n   w hi c s ui t s   o n l y   fo r   g r i c o nn e c t i o a ppl i c a t i o n .     M e a n w hi l e ,   r e f e r e n c e   [38]   i n t r o duc e a   pe r t u r b a t i v e   m e t h o t h a t   us e a   pa i r   o f   vo l t a ge   a n c u rr e n t   s e n s o r s .   T h e   s i m u l a t i o n   r e s ul t s   s h o w e t h e   ove r a l l   e ff i c i e n c y   h a s   i n c r e a s e up  t o   a b ove   95%.   N o n e t h e l e s s ,   t h i s   m e t h o r e qui r e s   t w o   s e n s o r s   t o   o pe r a t e   w h i c h   c o s t   m o r e   t h a o t h e r   m e t h o d.   B y   us i n s e c o n s t a ge   e v a l ua t i o (c h e c ki n s y s t e m a s   s t a t e i n   r e f e r e n c e   [39] ,   t he   P & O   m e t h o ha v e   b e c o m e   m o r e   e f fe c t i ve   a nd  a c c ur a t e .   T h e   e xpe r i m e n t a l   r e s ul t s   s h o w   t h a t   t h e   s y s t e m   i s   c a pa b l e   t o   f i n t h e   r e a l   M P P   i n   a n y   c o n di t i o n   a n d   t h e   s y s t e m   s pe e pe r f o r m a n c e   i n c r e a s e s .   H ow e v e r ,   t h e   r e s ul t s   s h o w   s o m e   s t e a d y   s t a t e   o s c i l l a t i o n   p r o b l e m   w h i c h   l e a t o   l o w e r   e ff i c i e n c y .   M o r e o ve r ,   r e f e r e n c e   [15]   p r o po s e a   f uz z y   l o gi c   c o n t r o l   t o   c r e a t e   v a ri e t y   s t e p   s i z e   c o n ve r ge n c e   fo r   t h e   P & O   t r a c ke r.   A s   t h e   r e s ul t s ,   t h e   i m pr o v e   P & O   M P P T   h a s   b oo s t   up  t h e   s t e a d y   s t a t e   a n pe r f o r m a n c e   o f   t h e   P V   s y s t e m   b ut   s t i l l   u na b l e   t o   t ra c t h e   r e a l   M P P   w h e n   s o l a P V   u n de r go   pa rt i a l   s h a di n g   c o n di t i o n .     T h e   m a i n   i de a   o f   t h i s   p r o po s e m e t h o i s   c o m b i ni n a   v a r i a b l e   s t e s i z e   of   P & O   a l go r i t hm   [4 0]   a n d   c h e c ki ng  a l go ri t hm   [39 ] F i g u r e   s h o w s   t h e   v a ri a b l e   s t e s i z e   o f   P & O   a l go r i t h m   w h e r e   t h e   c o n v e n t i o na l   P & O   a l go r i t h m   i s   m o di f i e t o   h a v e   v a r i a b l e   s t e s i z e   i n s t e a of   c o n s t a nt   s t e s i z e   s o   t ha t   t h e   r e s po n s e   t i m e   w o ul be   i n c r e a s e   a n t h e   o s c i l l a t i o n   ra t e   a t   t h e   o ut put   s i de   w o u l be   l ow e r .   A s   t h e   a b s o l ut e   P   i s   l o w e r   t h a 0. 001 ,   i ndi c a t e   t ha t   o n e   pe a po i n t   ha s   b e e n   r e a c h e a n t ra c ke d.   Y e t ,   i t   i s   s t i l l   u n a b l e   t o   t r a c t h e   gl o b a l   M P P   w h i c us ua l l y   ge t   c o n f us e a n d   t ra ppe a t   t h e   l o c a l   M P P   a s   s h o w n   i F i g u r e   5.   T h e r e f o r e ,   t h e   a l g o ri t hm   n e e t o   b e   m o di f i e a g a i i o rde t o   e n s u r e   t h e   a l go r i t hm   i s   t r a c ki ng  t h e   r e a l   M P P .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ E CE     IS S N :   2088 - 8708       A   S t ud y   o f   Shadi ng  E f f e c t   on   P hot o v ol t ai c   Modu l e s   w i t P r opos e P & O   Che c k i ng  A l g or i t hm   ( R oz ana   A l i k )   33       F i g u r e   4 .   F l o w   C ha rt   o f   V a r i a b l e   S t e p   S i z e   o f   P & O   A l go r i t hm           F i g u r e   5 .   P - Cu r v e   u n de r   P a rt i a l   S h a di n g   w i t Ad a p t e P & O   A l g o ri t hm       T h e   c h e c ki n a l go ri t hm   (F i g u r e   6)  i s   a dde a f t e r   t h e   v a ri a b l e   s t e s i z e   of  P & O   M P P T   t de t e r m i n e   w h e t h e r   t h e   s a v e M M P   i s   t h e   gl o b a l   M P P   o r   o n l y   a   l oc a l   M P P .   A   f e w   c o n c r e t e   o pe r a t i n po i n t s   n e e t o   be   m e a s u r e a n d   c o m pa r e w i t t h e   s a v e M P P .   E qu a t i o n   c a l c ul a t e s   t h e   a p p r o xi m a t i o n   o f   m i n i m a l   di s t a n c e   b e t w e e n   M P P s   i n   o r de r   t o   e n s u r e   w h e t h e r   i t   w o ul h a v e   t o   s e n s e   t o   l o o fo r   a n o t h e r   M P P   i n   t h e   s u rr o undi n g   a r e a   o f   t h e   a l r e a dy   kn o w n   o pe r a t i ng  po i nt .                               (4)     w h e r e   V m ax   n e a r e s t   v o l t a ge   t o   t h e   o pe c i r c ui t   v o l t a ge ,   n   =   n u m b e r   o f   by pa s s   di o de   T h e   c h e c ki n g   a l go ri t hm   s t a rt s   w i t h   r e f e r e n c e   v o l t a ge ,       V s e t   f r o m   t h e   l o w e s t   po s s i b l e   v o l t a ge   v a l ue ,   V mi n .   T h us ,   a n o t h e r   o pe r a t i ng  po i nt   t ha t   n e e ds   t o   be   m e a s ur e i s   t h e   n e a r e s t   v o l t a ge   t o   t h e   s h o r t   c i r c u i t   c urr e n t .   O n c e   vo l t a ge   a n c u rr e n t   a r e   m o ni t o r e d ,   t h e   po w e r   i s   c a l c ul a t e a n c o m pa r e w i t h   t h e   s a v e M P P .   If   i t   i s   gr e a t e r ,   t h e   v o l t a ge   w i l l   be   upda t e w i t h   t h e   r e f e r e n c e   vo l t a ge   (V u p d at e d   =   V n ) .   O ppo s i t e l y ,   a   n e w   o pe r a t i ng  po i nt   i s   c a l c u l a t e d ,       N N N Y Y Y Y S t a r t C a l c u l a t e   s o l a r   m o d u l e   p o w e r ,   P p v   ( i )   =   V p v   ( i )   ×   I p v   ( i ) V   =   V p v   ( i )   -   V p v   ( i - 1 )   P   =   P p v   ( i )   -   P p v   ( i - 1 ) P   =   0   P   >   0   V   >   0   d s t e p = d s t e p   ×     α   d s t e p = d s t e p   /   α V   <   0   V o l t a g e   d o w n D   =   D   +   d s t e p   P | > 0 . 0 0 1 V o l t a g e   u p D   =   D   -   d s t e p V a r i a b l e   S t e p   S i z e   P & O   A l g o r i t m   Y V M P P   s a v e d N A N N N Y Y Y Y S t a r t C a l c u l a t e   s o l a r   m o d u l e   p o w e r ,   P p v   ( i )   =   V p v   ( i )   ×   I p v   ( i ) V   =   V p v   ( i )   -   V p v   ( i - 1 )   P   =   P p v   ( i )   -   P p v   ( i - 1 ) P   =   0   P   >   0   V   >   0   d s t e p = d s t e p   ×     α   d s t e p = d s t e p   /   α V   <   0   V o l t a g e   d o w n D   =   D   +   d s t e p   P | > 0 . 0 0 1 V o l t a g e   u p D   =   D   -   d s t e p V a r i a b l e   S t e p   S i z e   P & O   A l g o r i t m   Y V M P P   s a v e d N A   P 1 P 2 1 7 . 3 8 V 2 2 . 8 3 W 7 . 5 3   V 1 8 . 6 3 W T h e   a l g o r i t h m   t r a p p e d   a t   t h e   l o c a l   M P P P 1 P 2 1 7 . 3 8 V 2 2 . 8 3 W 7 . 5 3   V 1 8 . 6 3 W T h e   a l g o r i t h m   t r a p p e d   a t   t h e   l o c a l   M P P Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   IJ E CE     V o l .   7 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2017   :     29     4 0   34                                 (5)     w h e r e   P m p p   =   m a xi m u m   po w e r   po i n t   po w e r   ob t a i n e by   t h e   pr e v i o us   ‘P & O   s u b r o ut i n e ’,   I n   =   l a s t   m o ni t o r e d   c urr e n t .   N e xt ,   t h e   n e w   o pe r a t i ng  po i n t   i s   m e a s u r e a n c o m pa r e a ga i n   w i t t h e   s a v e M P P   v a l ue .   T h e s e   s t e ps   a r e   r e pe a t e t o   f i n t h e   hi g h e s t   pe a po i nt .   I n   o t h e r   w o r ds ,   t h e   w h o l e   c ur v e   w i l l   be   c o n t i nuo us l y   s c a nn e d.   T h e   t ra c ki n p r o c e s s   w i l l   b e   c h a n gi ng  a b r up t l y   t o   t h e   pos s i b l e   h i g h e s t   pe a po i nt   e xi s t e a s   pr e s e nt e i n   F i g u r e   7.   T h e   M P P   v a l ue s   w o ul be   upda t e a nd  o n c e   a ga i n,   t h e   v a ri a b l e   s t e s i z e   of   P & O   a l go ri t hm   t a ke s   pl a c e   t o   de t e rm i n e   t h e   m o s t   a c c u r a t e   v a l ue   f o r   M P P .             F i g u r e   6 .   F l o w   Cha rt   o f   V a r i a b l e   S t e p   S i z e   o f   P & O   w i t C h e c ki n g   A l go r i t h m           F i g u r e   7 .   P - Cu r v e   u n de r   P a rt i a l   S h a di n g   w i t Ad a p t e P & O   Al go ri t hm   a n d   C h e c ki n g   A l g o r i t h m       Y Y Y N N Y C h e c k i n g   A l g o r i t h m   A C a l c u l a t e   m i n i m a l   d i s t a n c e   b e t w e e n   M P P s , d m i n   =   V m a x   /   n V n     >   V M P P   -   d m i n V n   =   V m i n P n     >   P M P P   V n   =   V M P P   +   d m i n V n     >   V m a x   P n     >   P M P P   V n + 1   =   P M P P   /   I n V u p d a t e d   =   V n R e t u r n V u p d a t e d   =   V M P P   N N Y Y Y N N Y C h e c k i n g   A l g o r i t h m   A C a l c u l a t e   m i n i m a l   d i s t a n c e   b e t w e e n   M P P s , d m i n   =   V m a x   /   n V n     >   V M P P   -   d m i n V n   =   V m i n P n     >   P M P P   V n   =   V M P P   +   d m i n V n     >   V m a x   P n     >   P M P P   V n + 1   =   P M P P   /   I n V u p d a t e d   =   V n R e t u r n V u p d a t e d   =   V M P P   N N   P 1 P 2 1 7 . 3 8 V 2 2 . 8 3 W 7 . 5 3   V 1 8 . 6 3 W P 1 P 2 1 7 . 3 8 V 2 2 . 8 3 W 7 . 5 3   V 1 8 . 6 3 W P 1 P 2 1 7 . 3 8 V 2 2 . 8 3 W 7 . 5 3   V 1 8 . 6 3 W C h e c k i n g   a l g o r i t h m   t r a c k e d   t h a t   t h e r e   i s   h i g h e r   p e a k   p o w e r   p o i n t     P 1 P 2 1 7 . 3 8 V 2 2 . 8 3 W 7 . 5 3   V 1 8 . 6 3 W C h e c k i n g   a l g o r i t h m   t r a c k e d   t h a t   t h e r e   i s   h i g h e r   p e a k   p o w e r   p o i n t     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ E CE     IS S N :   2088 - 8708       A   S t ud y   o f   Shadi ng  E f f e c t   on   P hot o v ol t ai c   Modu l e s   w i t P r opos e P & O   Che c k i ng  A l g or i t hm   ( R oz ana   A l i k )   35   5.   S I M U LA TI O N   A N D   EX P ER I M EN TA P R O C ED U R E   F O R   S H A D I N G   EF F EC T     T o   e xa m i n e   t h e   s ha di ng  e f fe c t   o n   t h e   s o l a r   m o dul e s ,   a   m o dul e   c o n s i s t s   o f   36  s o l a c e l l s   s e ri e s - c o n n e c t e i s   m o de l l e i M A T L A B / S i m u l i nk  a s   s h o w n   i t he   F i g ur e   8 T w o   v a l ue s   of   i rra di a n c e   (1000W / m 2   a n 500W / m 2 a r e   gi v e n   t o   t h e   s o l a r   m o dul e   pe r   t i m e   t o   s i m u l a t e   t h e   s o l a r   m o dul e   u n de r   p a r t i a l   s ha d i n c o n di t i o n .             F i g u r e   8 .   M A T L A B /   S i m u l i n k   Mo de l       T h e   s o l a r   m o dul e   c o n f i gur a t i o n   i n   F i g u r e   i s   m o de l l e by   r e f e r r i ng  t h e   s e l e c t e d   P V   m o dul e   us e d   f o r   e xpe r i m e nt a l   w o r w h i c h   c o nt a i n s   36  s o l a r   c e l l s   a n t w o   bypa s s   di o de .   T h e   b l o c m o de l   of   s o l a r   c e l l s   us e i n   t h e   s i m ul a t i o n   ha v e   b e e n   p a r a m e t r i z e w i t h   f i v e   pa r a m e t e r s   a s   l i s t e i n   t h e   T a b l e   1.   A l l   p a r a m e t e r s   e xc e pt   fo r   qua l i t y   f a c t o r s   a n s e r i e s   r e s i s t a n c e   a r e   s e t   a c c o r di n t o   t h e   gi v e n   s pe c i f i c a t i o n s   b y   t h e   m a n uf a c t u r e s .   T h e   o t h e t w o   pa r a m e t e r s   a r e   c a l c ul a t e by   r e f e r ri n [34]   t o   p r o vi de   t h e   m o s t   s ui t a b l e   v a l ue   f o r   t h e   s o l a m o dul e .   T h e   o ut put   c u rr e n t ,   v o l t a ge   a n d   po w e r   w e r e   pl o t t e d   by   us i n g   t h e   o b t a i n e d a t a   i t h e   w o r ks pa c e .           F i g u r e   9 .   S o l a M o d ul e   C o n f i gu ra t i o f o r   M A T L A B   Si m u l a t i o n       T a b l e   1 .   P a ra m e t e r s   S e t   f o r   36   S e ri e s - Co nn e c t e S o l a r   Ce l l s   P a ra m e t e r s   V a l u e   S h o rt   c i rc u i t   c u rre n t ,   I sc   2 . 7   A   O p e n   c i rc u i t   v o l t a g e ,   V oc     0 . 5 7   V   Irra d i a n c e   u s e d   fo m e a s u r e m e n t s ,   I r 0   1 0 0 0   W / m 2   Q u a l i t y   f a c t o r,   N   1 . 3   S e r i e s   r e s i s t a n c e ,   R s   2 . 7 e - 3   Ω       T h e   s i m u l a t i o n   r e s ul t s   a r e   t h e n   v a l i da t i n b y   a n   e xpe r i m e nt a l   s e t   up  a s   p r e s e nt e i n   F i g u r e   10 .     T a b l e   de pi c t s   t h e   e l e c t r i c a l   s pe c i f i c a t i o n s   fo r   t h e   c h o s e n   s o l a r   m o dul e .   T hr e e   pha s e   v a r i a c   t ra n s f o r m e r   i s   us e t v a r y   t h e   vo l t a ge   s uppl y   fo r   t h e   h a l o ge n   b ul b .   T h e   m a xi m um   v o l t a ge   us e i s   240V   D s uppl y   w h i c   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   IJ E CE     V o l .   7 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2017   :     29     4 0   36   c a n   c o nt r i b ut e   f o r   a pp r o xi m a t e l y   1000  W / m 2   o f   i rra di a nc e .   T h e r e f o r e ,   t h e   b r i g ht n e s s   of   h a l o ge b ul (i rr a d i a n c e i s   a dj us t e us i n po t e nt i o m e t e r .   I n   o r de r   t o   h a v e   D v o l t a ge   s uppl y   fo r   t h e   ha l o ge n   b ul b ,   a   t hr e e   pha s e   r e c t i f i e i s   c o nn e c t e b e t w e e n   t h e   v a ri a c   t r a n s f o r m e a n d   t h e   m a i s w i t c h.   T h e   xe n o n   l a m ps   a r e   s a i t o   b e   t h e   m o s t   e ff i c i e n t   t o   s i m u l a t e   t h e   s o l a r   s pe c t r u m   b ut   s e e m s   t o   be   c os t l y .   A l t e rna t i v e l y ,   h a l o ge n   l i g ht   b ul b s   a r e   ut i l i z e i t hi s   s t udy .   T h e   s o l a s i m ul a t o s h o w n   i n   t h e   F i g u r e   c o n s i s t s   o f   36  h a l o ge n   l i g ht   b ul b s   (50W / 240V ) .   T h e   b ul b s   w e r e   pl a c e r i g ht   a t   t h e   t o c e n t r e   o f   e a c h   s o l a c e l l s .   T hr o ug h o ut   t h e   e xpe ri m e n t ,   t h e   ha l o ge n   l a m p   a ppe a r s   t o   p r o duc e   h o t   l i g h t   r a y s   a nd  m i g ht   d a m a ge   t h e   s o l a r   c e l l .   T h e r e f o r e ,   a n   a q ua ri um   f i l l e w i t h   w a t e r   i s   put   b e t w e e n   t h e   h a l o ge n   l a m a n t h e   s o l a r     m o dul e   [36] .   A   pi e c e   of  pa pe r   i s   pu r po s e l y   put   o n t o   s o l a r   m o dul e   t o   h a v e   pa r t i a l   s ha di ng  c o n di t i o n   f o r   t h e   s y s t e m   a s   s e e n   i F i g u r e   11 .   T h e   v o l t a ge   a n d   c urr e nt   f o r   e a c h   d i f fe r e n t   v a l ue   o f   r e s i s t o r   i s   l o gge us i ng  t h e   di g i t a l   m ul t i m e t e r.   T h e   o b t a i n e r e s ul t s   w e r e   t a b ul a t e a nd  pl o t t e a s   be l ow .   T h e   vo l t a ge   a n c u rr e nt   f o r   e a c h   di f fe r e nt   v a l ue   of  r e s i s t o r   i s   l o gge us i n t h e   di gi t a l   m ul t i m e t e r.   T h e   ob t a i n e r e s ul t s   w e r e   t a b ul a t e a n d   pl o t t e f o r   f urt h e r   a n a l y s i s .       T a b l e   2 .   E l e c t r i c a l   Sp e c i f i c a t i o n s   P e a k   P o w e r   (P m a x )   4 2   W   M a x i m u m   P o w e r   P o i n t   Cu rre n t   (I M P P )   2 . 5   A   M a x i m u m   P o w e r   P o i n t   V o l t a g e   ( V M P P )   1 7   V   S h o rt   Ci r c u i t   Cu rre n t   (I SC )   2 . 7   A   O p e n   Ci r c u i t   V o l t a g e   ( V OC )   2 1   V             F i g u r e   10 .   E xpe r i m e n t a l   S e t   U p       F i g u r e   11 .   P a r t i a l l y   S h a de d   S o l a r   M o dul e   f o r   E xpe r i m e nt a l   W o r k       6.   R ES U LT  A N D   A N A L Y S I S   6. 1 .   I - V   an d   P - C u r v e   C h ar a c te r i s t i c s   T h e   r e s ul t   f o r   I - V   c u r v e   a n P - V   c u r v e   unde r   u n i f o r m   a n n o n - u ni f o r m   i n s o l a t i o f o r   bo t s i m ul a t i o n   a n e xpe r i m e nt a l   a r e   d i s pl a y e i n   F i g u r e   12 (a )   a n (b r e s pe c t i v e l y .   T h e   o ut put   c u rr e n t ,   v o l t a ge   a n po w e r   f o r   e xpe r i m e n t a l   p r o c e dur e   gi v e   l ow e r   v a l ue   t h a n   s i m ul a t i o n   w o r k.   T hi s   h a ppe n e b e c a us e   of   t h e   t e m pe ra t u r e   o f   s o l a r   m o dul e   b e c o m e   h i g h e r   due   t o   s o m e   h ot   l i g ht   r a y s   pr o duc e   by   t h e   h a l o ge n .   I n   a ddi t i o n ,   t h e   de gr a da t i o n   o f   e ff i c i e n c y   o t h e   s o l a r   m o dul e   i t s e l f   r e s ul t i ng  t h e   s o l a r   m o dul e   t o   h a v e   l ow e r   o ut put   v a l ue s .       T h e   s i m u l a t i o n   a nd  e xpe ri m e nt a l   r e s ul t s   f o r   n o rm a l   c o n d i t i o n   e x h i b i t   a   l i n e a P V   c ha ra c t e ri s t i c s .   H ow e ve r ,   w h e n   o n e   o f   i rra di a n c e   v a l ue   i s   a dj us t e t o   500 W / m 2 ,   i t   c a n   b e   s e e n   t ha t   t h e   v o l t a ge   a n c u rr e n t   pr o duc e   by   t h e   m o dul e   a s   w e l l   a s   t h e   o ut put   pow e r   a r e   c ha n gi ng.   T h e   c urr e n t   s t a rt s   t o   de c r e a s e   a b r upt l y   w h e n   v o l t a ge   i s   a pp r o a c h i n g   h a l f   of   i t s   o pe n   c i r c ui t   v o l t a ge ,   21V .   T h e   c urr e nt   a l s o   s e e m s   t o   be   h a l f   f r o m   t h e   s h o rt   c i r c ui t   c urr e n t ,   2. 7A .   T hi s   e xpl a i n s   t ha t   o n e   o t h e   by p a s s   di o de   i s   s t a t e   of   O N   a n h a l f   o s o l a r   m o dul e   i s   n o t   w o r ki n g   due   t o   t h e   p a r t i a l   s ha di ng.     D uri n u ni f o r m   i rra di a t i o n,   t h e r e   i s   o n l y   o n e   pe a po i nt   f o r   P V   c ur v e   i n   F i gu r e   12 ,   (S i m ul a t i o n :   P MPP   =   41. 63W   a n V MPP   16 . 83V ;   E x pe ri m e n t a l :   P MPP   =   40. 67W   a n V MPP   =   16. 4V ).   T h e r e   a r e   o n l y   s l i g h t l y   di ff e r e n c e   b e t w e e n   s i m u l a t i o n   a n e xpe r i m e nt a l   r e s ul t s .   B e s i de s ,   t h e   o b t a i n e r e s ul t s   f o r   b o t h   pr o c e dur e s   a r e   n e a r l y   s a m e   w i t h   t h e   gi v e n   s pe c i f i c a t i o n ,   P M PP   =   42W   a n V MPP   =   17V .   T h i s   s h o w s   t h a t   t h e   s e l e c t e s o l a m o dul e   s t i l l   a b l e   t o   w o r pe r f e c t l y   un de r   n o r m a l   c o n di t i o n.       4   s o l a r   c e l l s   a r e   s h a d e d   u s i n g   a   p i e c e   o f   p a p e r Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ E CE     IS S N :   2088 - 8708       A   S t ud y   o f   Shadi ng  E f f e c t   on   P hot o v ol t ai c   Modu l e s   w i t P r opos e P & O   Che c k i ng  A l g or i t hm   ( R oz ana   A l i k )   37   M e a n w hi l e ,   f o r   p a r t i a l   s h a d i n c o n d i t i o n,   t h e r e   a r e   m ul t i p l e   pe a po i n t s   (P 1   a n d   P 2 e xi s t e o n   t h e   P V   c ur v e   (F i g ur e   12).   W h e n   m ul t i p l e   pe a po i n t s   o c c ur r e d ,   o n e   of   t h e   po i n t   s h o ul b e   t h e   gl ob a l   M P P   a n t h e   o t h e r s   a r e   t h e   l o c a l   M P P .   T h e o r e t i c a l l y ,   t h e   m a x i m um   p ow e r   t h a t   s h o ul d   b e   e xt r a c t e f r o m   t h e   s o l a P V   i s   t h e   gl o b a l   M P P ,   fo r   t h i s   c a s e ,   22. 8 3W .   T h e   gl o b a l   m a x i m um   po w e r   fo r   s o l a r   m o dul e   u n de r   pa rt i a l   s h a d i n g   c o n di t i o n   a ppe a r s   t o   b e   l ow e r   t h a n   t h e   a v a i l a b l e   m a xi m u m   po w e r   f r o m   t h e   s o l a r   m o dul e   t ha t   r e c e i v e s   uni f o r m   a n c o n s t a nt   i rra d i a t i o n.   T hi s   c l a ri f i e s   t h a t   p a r t i a l l y   s h a de o f   s o l a r   m o dul e   w o ul n e v e r   a b l e   t o   pr o duc e   m a xi m um   po w e r   a s   m e n t i o n e i n   t h e   g i v e n   s pe c i f i c a t i o n .             (a )   (b )     F i g u r e   12 .   S i m u l a t i o a n E xpe r i m e n t a l   R e s u l t s   f o r :   ( a I - C u r v e ,   ( b P - C u r v e         6. 2 .   P V   Ou tp u w i th   V ar i ab l e   S t e p   S i z e   o P &O   M P P u n d e r   P ar ti al   S h ad i n C o n d i ti o n   M a xi m um   P o w e r   P o i n t   T ra c ki n (M P P T t e c hni que   i s   e s s e nt i a l   i n   P V   s y s t e m   i n   o r de r   t o   t ra c a n d   e xt ra c t   t h e   a v a i l a b l e   m a xi m um   po w e r   f r o m   t h e   s o l a r   P V .   It   i s   e a s i e r   t o   t ra c t h e   M P P   w h e n   t h e r e   w a s   o n l y   o n e   pe a po i n t   e xi s t e o n   t h e   P V   c ur v e .   T h i s   S e c t i o n   w o u l e l a b o r a t e s   t h e   e ff e c t   of   h a v i ng  m u l t i pl e   pe a k   po i n t s   o t h e   P V   c ur v e   t o   t h e   v a ri a b l e   s t e p   s i z e   o f   P e r t u r b   a nd  O b s e r v e   (P & O M P P T .             F i g u r e   13 .   P V   a nd  L o a V o l t a ge ,   Cu rr e n t   a nd  Po w e r   du r i n g   P a rt i a l   S h a di n g   Co ndi t i o w i t h   V a r i a b l e   S t e S i z e   o f   P & O   M P P T     0 5 10 15 20 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 V o l t a g e   ( V ) C u r r e n t   ( A )     U n i f or m   i r r ad i at i on   ( S i m u l at i on ) N on - u n i f or m   i r r ad i at i on   ( E xp e r i m e n t al ) U n i f or m   i r r ad i at i on   ( E xp e r i m e n t al ) N on - u n i f or m   i r r ad i at i on   ( S i m u l at i on ) 7 . 5 4   V 2 . 4 7   A 1 6 . 8 3 V 2 . 4 9   A 9 . 8 7 V 1 . 3 5   A 1 7 . 3 8 V 1 . 2 9 A 1 9 . 9 V 0 . 7 5   A 9 . 7 7 V 0 . 8 1   A 8 . 4 3 V 2 . 0 6 A 1 6 . 4 V 2 . 4 8   A   0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25 30 35 40 V o l t a g e   ( V ) P o w e r   ( W)     N on - u n i f or m   i r r ad i at i on   ( S i m u l at i on ) U n i f or m   i r r ad i at i on   ( E xp e r i m e n t al ) U n i f or m   i r r ad i at i on   ( S i m u l at i on ) N on - u n i f or m   i r r ad i at i on   ( E xp e r i m e n t al ) 1 6 . 8 3 V 4 1 . 9 6   W 1 9 . 9 V 1 9 . 0 5 W 8 . 4 3 V 1 7 . 3 8 W 1 6 . 4 V 4 0 . 6 7   W 1 7 . 3 8 V 2 2 . 8 3 W 7 . 5 3   V 1 8 . 6 3 W P 1 P 2 P m a x P m a x P 2 P 1   7 . 5 3   V 2 . 5   A 1 8 . 6 3   W P V   v o l t a g e P V   C u r r e n t P V   P o w e r S i m u l a t i o n   t i m e   ( s ) P o w e r   ( W ) C u r r e n t   ( A ) V o l t a g e   ( V ) L o a d   v o l t a g e L o a d   C u r r e n t L o a d   P o w e r S i m u l a t i o n   t i m e   ( s ) P o w e r   ( W ) C u r r e n t   ( A ) V o l t a g e   ( V ) 2 1 . 2 4 V 0 . 8 7   A 1 8 . 6   W Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   IJ E CE     V o l .   7 ,   N o .   1 F e b r ua r y   2017   :     29     4 0   38   F i g u r e   13  di s pl a y e t h e   o ut put   v o l t a ge ,   c urr e n t   a n po w e r   fo r   b o t h   P V   a n l o a r e s pe c t i v e l y .   It   i s   pr o v e n   t h a t   e v e n   t h o ug h   t h e   o s c i l l a t i o n   o f   t h e   o ut put s   o n   t he   P V   s i de   a r e   l ow   a n s t a b l e   due   t o   t h e   v a r i a b l e   s t e s i z e   us e b ut   i t   s t i l l   u na b l e   t o   t r a c t h e   gl o b a l   M P P .   T h e   a l go ri t hm   i s   t ra ppe a t   P 1   a s   e xpe c t e d.   T h e   pow e r   r e c e i ve by   t h e   l o a fo r   t h i s   c a s e   i s   s m a l l e r   a s   s e e n   i t h e   F i g u r e   13  w h i c h   i s   18. 63W   a nd  t h e   t r a c ki ng  e ff i c i e n c y   i s   a bo ut   81. 6%.   N o n e t h e l e s s ,   t h e   l o a po w e r   i s   e qua l   t o   t h e   P V   po w e r ,   i n d i c a t e   t h e   b oo s t   c o n v e r t e i s   w o r ke a t   i t s   b e s t   e ff i c i e n c y .     6. 3 .   P V   Ou tp u t   w i th   V ar i ab l e   S te p   S i z e   o P &O   M P P an d   C h e c k i n g   A l go r i th m   u n d e r   P ar ti al   S h ad i n C o n d i ti o n   F i g u r e   14  s h o w s   t h e   s i m ul a t i o n   r e s ul t s   of   o ut put   v o l t a ge ,   c urr e nt   a n po w e r   fo r   bo t h   P V   a n l o a r e s pe c t i v e l y .   It   i s   p r o v e n   t h a t   t h e   p r o po s e a l go r i t hm   a b l e   t o   t r a c t h e   gl o b a l   M P P .   T h e   v a l ue   o f   M P P s   a r e   c h a nge a s   s o o n   a s   t h e   c h e c ki n a l go r i t h m   t a ke s   pl a c e .   B e s i de s ,   t h e   t ra c ki n e f f i c i e n c y   s h ow s   a   go o r e s ul t s   w h i c h   i s   99 . 8% .   H e n c e ,   t h e   v o l t a g e   a n c urr e nt   t r a n s f e r   t o   t h e   b oo s t   c o n v e r t e r   w i l l   b e   m uc h   hi g h e r   a n ha s   a c hi e v e t h e   r e qui r e v o l t a ge ,   40V .   T h e   b oo s t   c o n ve r t e r   a p pe a r s   t o   w o r a t   t h e   b e s t   e ff i c i e n c y   a s   t h e   l o a pow e r   i s   e qu a l   t o   t h e   P V   po w e r   a s   s e e i t h e   f i gu r e .             F i g u r e   14 .   P V   a nd  L o a V o l t a ge ,   Cu rr e n t   a nd  Po w e r   du r i n g   P a rt i a l   S h a di n g   Co ndi t i o w i t h   P r o po s e Ch e c ki n g   A l go r i t h m       7.   C O N C LU S I O N   In   t h i s   p a pe r,   a   de t a i l e di s c us s i o n   o n   t h e   i m p a c t s   o f   s h a di ng  t o   t h e   P V   m o dul e   b a s e o n   t h e   r e s ul t s   ob t a i n e f r o m   s i m ul a t i o n   us i n M A T L A B / S i m u l i nk  a n e xpe r i m e n t a l   s e t   up  a r e   p r e s e n t e d .   T h e   s i m ul a t i o a n e xpe r i m e n t a l   r e s ul t s   h a s h o w n   t h a t   i f   t h e   s o l a r   m o dul e   i s   r e c e i v i n c o n s t a nt   i rra di a t i o n ,   m a x i m um   pow e r   c a n   b e   y i e l d.   O n   t h e   o t h e r   h a nd,   o nl y   20%  t o   50%  of   p ow e r   be   a b l e   t o   be   e xt ra c t e f r o m   pa r t i a l l y   s h a de o f   s o l a r   m o dul e .     T h i s   r e s e a r c pa pe r   a l s o   e l a b o r a t e s   t h e   d ra w b a c ks   o f   h a v i n g   o n l y   a   v a r i a b l e   s t e s i z e   o f   P e r t ur b   a nd   O b s e r v e   (P & O M P P T   w i t h o ut   c h e c ki ng  a l go r i t hm   f o r   a   s o l a r   P V   u n de r   p a r t i a l   s h a d i n c o n d i t i o n .   T h e   pr o po s e c h e c ki n g   a l go ri t hm   h a s   p r o v e n   t ha t   i t   a b l e   t o   t ra c t h e   g l o b a l   M P P   u n de pa rt i a l   s h a d i n g   c o n di t i o n.     In   s h o rt ,   i t   i s   i m po rt a nt   t o   c o n s i de r   t h e   b e s t   l oc a t i o n   t o   put   t h e   s o l a r   P V   (a w a y   f r o m   be i n b l o c ke d   by   a n y   b ui l di n gs   o r   t r e e s i n   o r de r   t o   p r e v e n t   t h e   s ha di ng   e ffe c t s .   Be s i de s ,   t h e   P V   s y s t e m   m us t   ha v e   a n   e ffe c t i ve   M P P T   m e t h o t o   e n s ur e   t h e   b e s t   pe r f o r m a n c e   of   t h e   s o l a r   P V   a s   c o n s t a nt   i rra d i a t i o n   i s   ra r e l y   ha ppe n   i n   r e a l   l i f e .     1 7 . 5 V A b r u p t l y   c h a n g e   a f t e r   c h e c k i n g   a l g o r i t h m   t a k e   p l a c e 7 . 5   V 1 . 3   A 2 2 . 8   W P V   V o l t a g e V o l t a g e   ( V ) P V   C u r r e n t C u r r e n t   ( A ) P V   P o w e r P o w e r   ( W ) S i m u l a t i o n   T i m e   ( s ) P V   V o l t a g e V o l t a g e   ( V ) P V   C u r r e n t C u r r e n t   ( A ) P V   P o w e r P o w e r   ( W ) S i m u l a t i o n   T i m e   ( s ) P V   V o l t a g e V o l t a g e   ( V ) P V   C u r r e n t C u r r e n t   ( A ) P V   P o w e r P o w e r   ( W ) S i m u l a t i o n   T i m e   ( s ) P V   V o l t a g e V o l t a g e   ( V ) P V   C u r r e n t C u r r e n t   ( A ) P V   P o w e r P o w e r   ( W ) S i m u l a t i o n   T i m e   ( s ) 4 0   V 0 . 5 7   V 2 2 . 8 3   W 1 7 . 5 V A b r u p t l y   c h a n g e   a f t e r   c h e c k i n g   a l g o r i t h m   t a k e   p l a c e 7 . 5   V 1 . 3   A 2 2 . 8   W P V   V o l t a g e V o l t a g e   ( V ) P V   C u r r e n t C u r r e n t   ( A ) P V   P o w e r P o w e r   ( W ) S i m u l a t i o n   T i m e   ( s ) P V   V o l t a g e V o l t a g e   ( V ) P V   C u r r e n t C u r r e n t   ( A ) P V   P o w e r P o w e r   ( W ) S i m u l a t i o n   T i m e   ( s ) 4 0   V 0 . 5 7   V 2 2 . 8 3   W Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.