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 .   3 ,  J u n e   201 8 ,   p p .   1315~ 1 3 2 3   I SS N:  2088 - 8708 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 8 i 3 . p p 1 3 1 5 - 1323           1315       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   M o deling  and Si m ula tion  of F u zzy L o g ic  b a sed M a x i m u m   Po w er P o int  Tra c k ing   (MP PT)  for  PV  A pplica tion       Ah m a d Sa u di Sa m o s ir,   H er r i G u s m ed i,  Sri P urw iy a nti,   E nd a h K o m a la s a ri   De p a rte m e n t   o f   El e c tri c a l  En g in e e rin g ,   Un iv e rsity   o f   L a m p u n g ,   Ba n d a r  L a m p u n g ,   In d o n e sia         Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   3 0 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J an   3 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Feb   1 ,   2 0 1 8     T h is  p a p e r  p re se n ts  m o d e li n g   a n d   sim u latio n   o f   m a x i m u m   p o w e r  p o in t  trac k in g   (M P P T )  u se d   in   s o lar P V   p o w e r  s y ste m s.  T h e   F u z z y   lo g ic  a lg o rit h m   is  u se d   to   m in im iz e   th e   e rro r  b e tw e e n   th e   a c tu a l  p o w e r  a n d   th e   e sti m a ted   m a x i m u m   p o w e r.     T h e   si m u lat io n   m o d e l  wa s  d e v e lo p e d   a n d   tes ted   to   in v e stig a te  th e   e ff e c ti v e n e ss   o f   th e   p ro p o se d   M P P T   c o n tr o ll e r.   M AT LAB   S im u li n k   w a s  e m p lo y e d   f o r  si m u latio n   stu d ies .   T h e   p ro p o se d   s y ste m   wa s   sim u late d   a n d   tes ted   s u c c e ss f u ll y   o n   a   p h o t o v o lt a ic  so lar  p a n e l  m o d e l.   T h e   F u z z y   lo g ic  a lg o ri th m   su c c e s f u ll y   trac k in g   th e   M P P s  a n d   p e rf o rm s  p re c ise   c o n tro l  u n d e r  ra p i d ly   c h a n g in g   a tm o sp h e ric  c o n d it i o n s.  S im u latio n   re su lt s   in d ica te t h e   f e a sib il it y   a n d   im p ro v e d   f u n c ti o n a li ty   o f   th e   sy ste m .   K ey w o r d :   Fu zz y   lo g ic  al g o r ith m   M ax i m u m   p o w er   p o in t tr ac k i n g   MP PT   P h o to v o ltaic   S i m u li n k   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 :   Ah m ad   Sau d i Sa m o s ir ,   Dep ar te m en t o f   E lectr ical  E n g in ee r in g ,   Un i v er s it y   o f   L a m p u n g ,   No .   1 ,   J ln .   P r o f .   So em an tr i  B r o jo n eg o r o ,   B an d ar   L a m p u n g ,   3 5 1 5 2 ,  I n d o n esia .   E m ail:  a h m ad . s a u d i @ en g . u n il a. ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N     T h e  g r o w i n g   e n er g y   d e m an d   o f   t h e  w o r ld   a n d   th e   tr e m en d o u s   r is k   o f   cli m ate  c h a n g e   as s o ciate d   w it h   th e  u s e   o f   f o s s il  f u els   h a v e  d r iv en   r esear ch   a n d   d ev e lo p m en t   o f   alter n ati v e  e n er g y   s o u r ce s   t h at  ar e  clea n ,   ef fi cie n t,  r e n e w ab le  an d   e n v ir o n m e n tall y   f r ie n d l y .   Am o n g   a ll  r en e w ab le  e n er g y   s o u r ce s ,   s o lar   p o w er   s y s te m s   attr ac t  m o r e  atte n tio n   b ec au s e  th e y   h av e   s e v er al  ad v a n ta g es  s u ch   as  p o ll u tio n - f r ee ,   lo w  m ai n te n an ce   co s ts   an d   lo w   o p er atin g   co s t s .   T h eir   s o u r ce s   o f   e n er g y ,   w h ich   is   d er iv ed   f r o m   s o lar   en er g y ,   ar e  also   w id el y   av ailab le  an d   it is   f r ee   [ 1 ] - [ 4 ] .   I n   s o lar   p o w er   s y s te m ,   th e   s o lar   en er g y   is   d ir ec tl y   co n v e r ted   in to   elec tr ical  e n er g y   b y   s o lar   P V  m o d u le.   T h e  m ai n   co m p o n en t s   o f   s o lar   P V  s y s te m s   ar e  s o lar   ce lls   m ad e  f r o m   s e m ico n d u cto r   m a ter ials   th a t   h av e  a  p h o to v o ltaic  ef f ec t,  w h ich   s er v es  to   co n v er t  s o lar   en e r g y   i n to   d ir ec t  cu r r en t  elec tr ic it y .   W h e n   ex p o s ed   to   s u n lig h t;  t h e  s o lar   p an el s   will  g e n er ate  th e  d ir ec t  cu r r en t   elec tr icit y ,   w h ich   i s   r ea d y   to   s u p p l y   p o w er   to   th e   lo ad .     So lar   P an els  d o   n o t  n ee d   m u c h   m a in te n a n ce   an d   h av e  n o   m o v in g   p ar ts .   T h e  u n f a v o r ab le  is s u e  w it h   s o lar   P V  s y s te m s   is   t h e  h i g h   i n s ta lli n g   co s t  an d   t h e  v ar iatio n   o f   e n er g y   f o r m   t h e  s o lar   p an el  w it h   en v ir o n m e n tal  co n d itio n s .   I n   o r d er   to   attain   th e  m a x i m u m   ef f icien c y   f r o m   th e  s o lar   p an e l,  it  is   i m p o r tan t  to   o b tain   th e   m a x i m u m   a v ailab l e  p o w er   at  a n y   o p er atin g   co n d itio n   [ 5 ] .   A l s o ,   th e   p o w er   d i s tr ib u tio n   ac r o s s   t h e   s y s te m   h a s   to   b e  m a n ag ed .     S t o r ag e  d ev ices  ar e  u s ed   s o   t h at   th e  e n er g y   is   s to r ed   o r   s u p p lied   ac co r d in g   to   th e   av ailab ilit y   o f   s u f f icie n t p o w e r   an d   th e  lo ad   r eq u ir e m en t s   [ 6 ] .   T h e  ef f icie n c y   o f   s o lar   ce lls   d ep en d s   o n   m a n y   f ac to r s   s u ch   a s   te m p er at u r e,   ir r ad ian ce ,   s p ec tr al   ch ar ac ter is tic s   o f   s u n lig h t,  d i r t,  s h ad o w ,   a n d   s o   o n .   C h an g es  in   in s o latio n   o n   p a n els   d u e  to   f ast   cli m ati c   ch an g es   s u c h   a s   clo u d y   w ea th er   an d   i n cr ea s e  in   a m b ie n t   te m p er at u r e  ca n   r ed u ce   t h e  p h o to v o ltaic  ( P V)   ar r a y   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 .   3 ,  J u n e   201 8   :   1 3 1 5   –   1323   1316   o u tp u t  p o w er .   I n   o t h er   w o r d s ,   ea ch   P V  ce ll  p r o d u ce s   en er g y   p er tain i n g   to   its   o p er atio n al   an d   en v ir o n m en ta l   co n d itio n s   [ 7 ] .   I n   ad d r ess in g   th e  p o o r   ef f icie n c y   o f   P V  s y s te m s ,   s o m e  m et h o d s   w er e  p r o p o s ed ,   am o n g   w h ic h   is   a   n e w   co n ce p t   ca lled   “m ax i m u m   p o w er   p o in t  tr ac k i n g ”  ( M P PT) .   A ll  MP P T   m et h o d s   f o llo w   th e   s a m e  g o al   w h ic h   is   m a x i m i zi n g   th e   P V  ar r ay   o u tp u t   p o w er   b y   tr ac k in g   t h e  m a x i m u m   p o w er   o n   ev er y   o p er atin g   co n d itio n .       2.   SO L AR  P H O T O VO L T A I C  M O DE L   T h e  m a th e m atica l  m o d el  o f   t h e  P V  ce ll  ca n   b e  d ev elo p ed   b y   u s in g   eq u i v ale n t  cir c u it  m o d el  o f   P V  C ell.   A n   id ea l  s o lar   ce ll  m a y   b e  m o d eled   b y   a  c u r r en t  s o u r ce   co n n ec ted   in   p ar allel  w it h   a  d io d e;  th e  cu r r en t   s o u r ce   r ep r esen ts   th e  g en er ate d   p h o to cu r r en t  w h en   t h e  s u n li g h t  h it s   o n   th e  s u r f ac e  o f   t h e  s o lar   p an el,   an d   th e  d io d e  r e p r esen ts   th e  p - n   tr an s itio n   ar ea   o f   th e  s o lar   ce ll  [ 8 ] .   T h is   P V  ce ll   m o d el  r ep r e s en t s   th e  elec tr ica l   b eh av io r   o f   th e  p n - j u n ctio n   [ 9 ] - [ 1 1 ] .   Fig u r e  1   s h o w s   t h e  s i n g le  d io d e  eq u iv ale n t c ir cu it  m o d el  o f   So lar   ce ll.         Fig u r e  1 .   So lar   C ell  E q u iv ale n t Ci r cu it M o d el       Fro m   th e  s in g le  d io d e  eq u iv al en t c ir cu i t in   F ig u r e  1 ,   th e  eq u atio n   f o r   th e  o u tp u t c u r r en t is  g iv e n   b y :     p v p h D s h I I I I                 ( 1 )     T h e  cu r r en t th r o u g h   t h e  d io d e  f o llo w   th e  S h o ck le y   d io d e  eq u atio n :     DO I 1 I D qV n k T e                    ( 2 )     sh sh sh I R = V             ( 3 )     D p v p v s +  V V I R             ( 4 )     w h er e ,  I pv   is   t h e  P V   o u tp u t  cu r r en t ,  I ph   is   th e   p h o to cu r r en t ,  I D   is   th e   d io d e  cu r r en t ,  I sh   is   th e   s h u n t  cu r r en t ,  I O   is   th e  r ev er s e   s at u r atio n   c u r r en t ,  n  is   d io d e  id ea lit y   f ac to r ,  q  is   th e   elec tr o n   c h ar g e ,  k  is   t h e   B o ltz m an n   co n s ta n t ,  T  is   th e   ab s o lu te  te m p er at u r e ,  V D   is   th e   v o ltag e  ac r o s s   d i o d e  an d   r esis to r   R sh ,  V pv   is   t h e  o u tp u t  ter m i n al   v o ltag e ,   a n d   R S   is   t h e   s er ie s   r esis ta n ce   o f   t h e  P V  ce lls .   B y   s u b s tit u ti n g   E q u at io n s   ( 2 ) ,   ( 3 )   an d   ( 4 )   in to   t h e  f ir s t  eq u a tio n ,   t h e  c h ar ac ter is tic   eq u atio n   o f   a  PV   ce ll ,   w h ic h   r elate s   s o lar   ce ll   p ar am eter s   to   th e  o u tp u t  c u r r en t  an d   v o lta g e ,   is   g iv e n   b y   t h e  f o llo w i n g   ex p r ess io n [ 1 ] ,   [ 2 ] :     p v p v s ( +   ) V I R p v p v s p v p h O sh V I R II R +  I 1 q n k T e                   ( 5 )   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       Mo d elin g   a n d   S imu la tio n   o f F u z z y  Lo g ic  b a s ed   Ma ximu m  P o w er P o in t  .. . ( A h ma d   S a u d i  S a mo s ir )   1317   T h e  n o n lin ea r   eq u at io n   o f   P V  ch ar ac ter is tic  ac t u al y   d ep en d s   o n   t h e  s o lar   ir r ad ian ce   an d   th e  ce l l   te m p er atu r e .   As  th e  r ef er e n ce s ,   th e  P V  m o d u le  m a n u f ac tu r er s   n o r m all y   p r o v id ed   s p ec i f i ed   d ata  at   S tan d ar d   T est C o n d itio n s   w h er e  th e  ir r a d ian ce   is   1 0 0 0 W /m 2    an d   th e  c ell  te m p er atu r e  is   2 5 O C.   I n   th i s   p ap er ,   th e  I C A 1 0 0   P V  m o d u le  w a s   ch o s e n   f o r   s i m u latio n   s et u p .   T h e  elec tr ical  p ar am eter s   ar e   tab u lated   i n   T ab le   1 ,   an d   t h e  c h ar ac ter is tic   cu r v es   ar e  s h o w n   in   Fi g u r e  2   a n d   Fi g u r e  3 .   Fi g u r e  2  ill u s tr ates  th e   P - V   ch ar ac ter is tic   o f   t h e  I C A 1 0 0   m o d u le  u n d er   d if f e r e n t  ir r ad ian ce   a n d   Fig u r e   3   illu s tr ates  t h e  P - V   ch ar ac ter is tic   u n d er   d if f er en t  t e m p er atu r e  co n d itio n s .           Fig u r e  2 .   P - V  ch ar ac ter is tics   a t ir r ad ian ce   v ar iatio n   Fig u r e  3 .   P - V  ch ar ac ter is tics   a t te m p er atu r e  v ar iat io n         Fig u r e  4 .   C u r r en t  –   v s   –   Vo ltag e  cu r v e  o f   P V  m o d u le       Fig u r e  4   s h o w s   t h e  cu r r e n t - vs - v o lta g e  c u r v e  o f   t h e  P V  m o d u le.   I t  g iv e s   an   id ea   ab o u t  th e   s ig n i fi ca n t  p o in ts   o n   ea c h   I – V  c u r v e:   o p en - cir c u it  v o lta g e,   s h o r t - c ir cu it  c u r r en t,   an d   th e   o p er atin g   p o in t   w h er e  t h e   m o d u le  p er f o r m s   t h e  m a x i m u m   p o w er   ( MP P ) .   T h is   p o in t  is   r elate d   to   a  v o ltag e  an d   a  cu r r en t  th at  ar e  V m p p   an d   I m p p ,   r esp ec tiv el y ,   a n d   is   h ig h l y   d ep en d en t o n   s o lar   ir r ad iatio n   an d   a m b ie n t te m p er at u r e.       T ab le  1 .   Sp ec if icatio n   o f   I C A1 0 0   P V  Mo d u le    P a r a me t e r s   S y mb o l   V a l u e   M a x i m u m   p o w e r   P m ax   10 0   W   V o l t a g e   a t   max   p o w e r   V m p   1 7 . 6   V   C u r r e n t   a t   max   p o w e r   I m p   5 . 69   A   O p e n   c i r c u i t   v o l t a g e   V oc   2 2 . 4   V   S h o r t   c i r c u i t   c u r r e n t   I sc   6 . 03   A   N u mb e r   o f   S e r i e s C e l l s   N s   36   N u mb e r   o f   P a r a l l e l   C e l l s   N p   1     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 .   3 ,  J u n e   201 8   :   1 3 1 5   –   1323   1318   3.   M AXI M U M   P O WE R  P O I NT   T RA CK I N G   ( M P P T )   T h e  Ma x i m u m   P o w er   P o in t  T r ac k in g   ( MP P T )   is   a n   al g o r ith m   t h at   in c lu d ed   i n   c h ar g e   co n tr o ller s   u s ed   f o r   ex tr ac ti n g   m a x i m u m   av ai lab le  p o w er   f r o m   P V  m o d u le  u n d er   ce r tain   co n d itio n s .   T h e  MP PT   alg o r ith m   m o v es  th e   elec tr ica l  o p er atin g   p o in t  o f   t h e  P V  m o d u les  to   it s   Ma x i m u m   P o w e r   P o in t,  s o   t h at  t h e   m o d u les ar e  ab le  to   d eliv er   m ax i m u m   a v ailab le  p o w er .   T h e  v o ltag e  at   w h ich   P V  m o d u le  ca n   p r o d u ce   m a x i m u m   p o w er   p o in t  i s   ca lled   m ax i m u m   p o w er     v o ltag e  ( o r   p ea k   p o w er   v o lta g e) .   T h e  Ma x i m u m   P o w er   P o in t  o f   P V  m o d u le  v ar ies  w i th   s o lar   r ad iatio n ,   a m b ien t   te m p er atu r e  a n d   s o lar   ce ll   te m p er atu r e.   Fro m   P o w er   –   v s   –   Vo lta g e  c u r v e   in   Fi g u r e  5 ,   t h e     I C A 1 0 0   P V  m o d u le  p r o d u ce s   p o w er   w i th   m ax i m u m   p o w er   v o ltag e  o f   ar o u n d   1 7 . 6 V  w h e n   m ea s u r ed   at  a  ce ll  te m p er atu r e  o f   2 5 °C ,   it  ca n   d r o p   to   a r o u n d   16 V  o n   a  v er y   h o t   d ay   an d   it  ca n   also   r is e  to   1 9 V  o n   a  v er y   co ld   d ay .         Fig u r e  5 .   P o w er   –   v s   –   Vo ltag e  cu r v e  o f   P V  m o d u le       W h en   a  lo ad   is   d ir ec tl y   co n n ec ted   to   th e  P V  p an el,   th e  P V  p an el  o p er atin g   p o i n t  is   u s u all y   n o t  at   p ea k   p o w er .   I n   Fi g u r e  5 ,   it  i s   clea r   w h e n   a  1 2 V  d c  lo ad   i s   d ir ec tl y   co n n ec ted   to   th e   P V  p an el,   t h e  P V  o u tp u t   p o w er   is   o n l y   7 2 W ,   w h ic h   is   l ess   t h en   t h e  m a x i m u m   a v ailab le  p o w er   o f   P V  m o d u le.     T h e  i m p ed an ce   s ee n   b y   t h e  P V  p an el  d er iv e s   t h e  elec tr ical  o p er atin g   p o in t   o f   t h e  s o lar   P V  p an el.   B y   v ar y i n g   t h e  i m p ed a n ce   s ee n   b y   t h e  P V  p an el,   t h e  elec tr ical  o p er atin g   p o in t c a n   b e  m o v ed   to w ar d s   p ea k   p o w er   p o in t.  Si n ce   s o la r   P V  p an el s   a r e  DC   d ev ices,  D C - DC   co n v er ter s   m ig h t b e  u s ed   to   tr an s f o r m   t h e  i m p ed an ce   o f   s o lar   p an el  cir cu it  to   th e  lo ad   cir cu it.  C h an g i n g   th e  d u t y   r atio   o f   th e  D C - DC   co n v er ter   r esu lts   in   t h e  i m p ed an ce   s ee n   b y   th e   p an el  b ein g   ch a n g ed .   I n   o r d er   to   m a x i m ize  t h e  e x tr ac tio n   p o w er   o f   s o lar   p h o to v o ltai c   s y s te m s ,   th e  D C - DC   co n v er te r   m u s t  b e  ab le  to   tr ac k   a  p ar ti cu lar   d u t y   r atio   t h at  m a k e  t h e  o p er atin g   p o in t  w il l   b e  at  th e  m a x i m u m   p o w er   p o i n t ( MP P ) .   T h er e  ar e  a  lar g e  n u m b er   o f   alg o r ith m s   t h at  ar e  ab le  to   tr ac k   t h e  MP P s .   So m e   o f   th e m   ar e  s i m p le,   s u c h   as  v o ltag e  a n d   cu r r e n t  f ee d b ac k   co n tr o l  b ase,   w h ile  s o m e  ar e  m o r e  co m p licated ,   s u ch   a s   h ill  ci m b in g   m et h o d ,   P e r tu r b atio n   an d   Ob s er v atio n   ( P & O)   m et h o d   an d   I n cr e m en tal  C o n d u cta n ce   m eth o d .   T h e y   v ar y   i n   co m p le x it y ,   s en s o r   r eq u ir e m e n t,  s p ee d   o f   co n v er g en ce ,   co s t,  r an g e   o f   o p er atio n ,   p o p u lar it y ,   ab ilit y   to   d etec t   m u ltip le  lo ca l  m a x i m a,   an d   t h eir   ap p licatio n s   [ 1 2 ] - [ 1 4 ] .           Fig u r e  6 .   B asic id ea   o f   th e  MP PT   m et h o d     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       Mo d elin g   a n d   S imu la tio n   o f F u z z y  Lo g ic  b a s ed   Ma ximu m  P o w er P o in t  .. . ( A h ma d   S a u d i  S a mo s ir )   1319   Mo s t  o f   MP PT   m et h o d   f o cu s es  d ir ec tl y   o n   p o w er   v ar iatio n s   a n d   t h e  s lo p e  o f   t h e   P – V  ch ar ac ter is tic  cu r v e.   I n   Fig u r e  6 ,   w e  ca n   s e e  th at   t h e  MP P   is   lo ca ted   at  t h e  p ea k   o f   t h e  P o w er   –   vs   –   Vo ltag e  c u r v e   o f   P V   m o d u le.   Her e  th e  v al u e  o f   P V  p o w er   is   m a x i m u m .   Fi g u r e  6   s h o w s   t h at  t h e  s lo p e  o f   th e  P V  ar r ay   p o w er   cu r v e,   d P /d V,   is   ze r o   at  t h e   MP P ,   p o s itiv e  o n   t h e   lef t  o f   t h e  MP P   an d   n e g ati v e  o n   t h e  r ig h t - h a n d   s id e   o f   th e   MP P .   T h e  b asic e q u atio n s   o f   t h is   m et h o d   ar e  as f o llo w s   :     =0 dP dV ,        at  MP P             ( 6 )     >0 dP dV ,        l ef t  o f  MP P             ( 7 )     <0 dP dV ,         rig h t  o f  MP P             ( 8 )     w h er e  P   an d   V   ar e  th e  P V  ar r a y   o u tp u t p o w er   an d   v o lta g e,   r esp ec tiv el y .         4.   M P P T   F U Z Z Y  L O G I C  CO NT RO L L E R   Fu zz y   L o g ic  h as  b ee n   u s ed   f o r   tr ac k in g   t h e  Ma x i m u m   P o w er   Po in t  ( MPP )   o f   P V  m o d u le   b ec au s e  it  h as  th e   ad v a n ta g es  o f   b ei n g   r o b u s t,  r elati v el y   s i m p le   to   d esig n   a n d   d o es  n o t  r eq u ir e  th e   k n o w led g e  o f   P V   ex ac t  m o d el.   F u zz y   lo g ic  co n tr o l  g en er all y   co n s is t s   o f   t h r e e  b asic  co m p o n en s :  f u zz i f ica t io n   m o d u le,   f u zz y   in f er en ce   en g i n e,   an d   d ef u zz i f icatio n   m o d u le,   as s h o w n   i n   Fi g u r e  7 .           Fig u r e  7 .   Stru ct u r e  o f   f u zz y   lo g ic  co n tr o ller       4 . 1 .   F uzzif ica t io n   Du r in g   f u zz i f ica tio n ,   n u m er ic al  in p u t  v ar iab les  ar e  co n v er ted   in to   lin g u is tic  v ar iab le  b ased   o n   a  m e m b er s h ip   f u n ctio n .   Fo r   t h i s   MP P T ,   th e  ac t u al   v o lta g e  a n d   cu r r e n t  o f   P V  m o d u le   m e asu r ed   co n t in u o u s l y   an d   th e  p o w er   ca n   b e  ca lcu la t ed   as  P =V x I .   T h e  co n tr o l  is   d eter m i n ed   b ased   o n   s atis f ac tio n   o f   t w o   p r o p o s ed   in p u t  co n tr o l  v ar iab le,   n a m el y   t h e  er r o r   E   ( w h ic h   r ep r esen ts   th e  s lo p e  o f   P - V  ch ar ac ter is tic)   an d   ch an g e  o f   er r o r   C E   at  th e  in s ta n t sa m p li n g   k .   T h e  v ar iab le  E   an d   C E   ar e  ex p r ex ed   as f o llo w s :           ( ) ( 1 ) () ( ) ( 1 ) P k P k Ek V k V k                       ( 9 )     ( ) ( ) ( 1 ) C E k E k E k                     ( 10 )     w h er e  P ( k )   is   t h e  p o w er   an d   V( k )   is   v o lta g e  o f   P V  m o d u l e.   T h e  ch an g e  i n   d u t y   r atio   ( D)   o f   t h e   DC - DC   C o n v er ter   is   u s ed   as  t h e  o u tp u t  o f   th e  co n tr o ller .   T h er ef o r e,   th e  co n tr o l  i s   d o n e  b y   ch an g i n g   t h is   d u t y   r atio   ac co r d in g   to   th e  s lo p e  E ( k )   in   o r d er   to   tr ac k   th e  o p er atio n   p o in t  to   t h e  o p ti m al  p o i n t   w h er e  th e   s lo p e  is   ze r o .   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 .   3 ,  J u n e   201 8   :   1 3 1 5   –   1323   1320   As  s h o w n   in   Fi g u r e  8 ,   th e  in p u t  v ar iab le s   o f   th e  f u zz y   co n tr o ller   ( E ,   C E )   ar e  c o n v e r ted   to   th e   lig u is t ic  v ar iab les  s u c h   as  P B   ( p o s itiv e  b ig ) ,   P S  ( p o s itiv e  s m all) ,   Z O  ( ze r o ) ,   NS  ( n eg ati v e  s m all) ,   an d   N B   ( n eg ati v e  b i g )   u s in g   b as ic  f u z z y   s u b s et.   F ig u r e  8   s h o w s   t h e  m e m b er s h ip   g r ad es o f   f i v e  b a s ic  f u zz y   s u b s et s   f o r   in p u t a n d   o u tp u t  v ar iab les.           ( a)       ( b )         ( c)     Fig u r e  8 .   Me m b er s h ip   f u n ctio n   f o r   ( a)   I n p u t E ,   ( b )   I n p u t CE,   ( c)   Ou tp u t  D       4 . 2 .   I nfe re nce  eng ine   T h e  in f er en ce   e n g in e   ap p lies   a  r u le  to   th e  f u zz y   i n p u t  to   d eter m i n e  t h e  f u zz y   o u tp u t.  T h er ef o r e,   b ef o r e  th e   r u le  ca n   b e  ev al u a ted ,   th e  r ea l  in p u t  v al u e  m u s t   b e  f u zz i f ied   to   o b tain   an   ap p r o p r iate  lin g u i s tic   v alu e.   T ab le  2   s h o w s   th e  f u z z y   co n tr o ller   r u le  tab le,   w h er e  all  th e  m atr ix   e n tr ies  ar e  f u zz y   s ets  o f   t h e  er r o r   ( E ) ,   th e  ch an g e  o f   er r o r   ( C E )   a n d   th e  ch a n g e  o f   d u t y   r atio   ( D)   to   co n v er ter .     T h e  r u le  tab le  in   T ab le  2   co n tain t  2 5   r u les  o f   f u zz y   co n tr o ll er .   T h ese  r u les  ar e  e m p lo y ed   to   co n tr o l  th e  D C - D C   co n v er ter   s o   th a t  th e  MP P   o f   th e  P V  m o d u le  i s   r ea ch ed .   T h e  m ai n   id ea   o f   t h e  r u les  ar e  to   b r in g   th e  o p er atio n   p o in t  o f   P V  m o d u le  to   t h e  MP P   b y   i n cr ea s i n g   o r   d ec r ea s i n g   t h e  d u t y   r atio   o f   DC - DC   C o n v er ter   d ep en d in g   o n   t h e  p o s itio n   o f   t h e  o p er atio n   p o in t f r o m   t h e  M P P .     4 . 3 .   Def uzzif ica t io n   Sin ce   t h e  DC - DC   co n v er ter   r eq u ir e  a  p r ec is e  co n tr o l  s ig n al  D  at  its   en tr y ,   it  is   n ec es s ar y   t o   tr an f o r m   th e  o u tp u t  o f   f u zz y   co n tr o ller   f r o m   f u zz y   in f o r m at io n   in to   d eter m in i s tic  i n f o r m atio n .   T h is   tr an f o r m atio n   is   ca lled   d ef u zz i f icatio n .   I n   t h e   d ef u zz i f icat io n   s tag e,   t h e  f u zz y   lo g ic   co n tr o ller   o u tp u t  is   co n v er ted   f r o m   a   lin g u i s tic  v ar iab le  to   a  n u m er i ca l v ar iab le.     Def u zz if icatio n   ca n   b e  p er f o r m ed   n o r m all y   b y   t w o   al g o r ith m s ;   C e n ter   o f   A r ea   ( C O A )   an d   th e  Ma x   C r iter io n   Me th o d   ( MC M) .   T h e  m o s t   w id el y   u s ed   d e f u zz if ic atio n   m et h o d   is   th e   d eter m i n at io n   o f   t h e  ce n ter   o f   g r av it y   ( C O A )   o f   th e  f i n al  co m b in ed   f u zz y   s et.   T h e  f in al  co m b i n ed   f u zz y   s et  is   d ef in ed   b y   t h e  u n if icatio n   o f   all  o u tp u t s   o f   th e  f u zz y   r u le  s et,   u s i n g   th e  m a x i m u m   a g g r eg atio n   m e t h o d .   T h e  ce n ter   o f   g r av it y   ( D)   is   co m p u ted   b y ,       1 1 () () n jj j n j j DD D D               ( 11 )       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       Mo d elin g   a n d   S imu la tio n   o f F u z z y  Lo g ic  b a s ed   Ma ximu m  P o w er P o in t  .. . ( A h ma d   S a u d i  S a mo s ir )   1321   an d   th e  ac t u al  d u t y   r atio   D  is   c alcu lated   b y :     ( ) ( 1 ) ( ) D D k D k S D k                     ( 12 )       5.   RE SU L T   AND  ANA L YS I S   I n   o r d er   to   ev alu ate  th e  p er f o r m a n ce   o f   t h e  p r o p o s ed   Fu zz y   L o g ic  b ased   MP PT   co n tr o ller ,   a   s i m u lat io n   a n al y s i s   w as   co n d u cted .   T h e  s i m u la tio n   m o d el   w a s   d ev elo p ed   u s i n g   M A T L A B   Si m u li n k .   T h e   s i m u li n k   m o d el  o f   P V  s y s te m   is   s h o w n   a s   Fi g u r e  9 .   T h e  P V  m o d u le  co n s i d er ed   in   th e  s i m u latio n   is   t h e   I C A 1 0 0 .       Fig u r e  9   s h o w s   th e  d ev elo p ed   P V   m o d el  s y s te m   co n s i s tin g   o f   P V  So lar   P an el,   Po w er   C ir cu it  a n d   MP PT   c o n tr o ller   b lo ck   d iag r a m   w h ic h   is   i m p le m e n ted   u s in g   F u zz y   lo g ic  co n tr o ller .   T h e  Fu zz y   MP PT   alg o r ith m   i s   p r esen ted   i n   Fi g u r e  1 0 .   Fig u r e  1 1   s h o w s   t h e  s i m u lat io n   r es u lt  o f   th e  Fu zz y   MP PT   alg o r ith m   r esp o n s e.           Fig u r e  9 .   Si m u li n k   m o d el  o f   P V  s y s te m             Fig u r e  1 0 .   B lo ck   d iag r am   o f   f u zz y   MP P T   alg o r ith m   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 .   3 ,  J u n e   201 8   :   1 3 1 5   –   1323   1322     Fig u r e  1 1 .   f u zz y   MP P T   alg o r i th m   r e s p o n s e       6.   CO NCLU SI O N   A  m o d elin g   an d   s i m u latio n   o f   f u zz y   lo g ic  b ased   Ma x i m u m   P o w er   P o in t  T r ac k in g   f o r   P V  ap p licatio n   is   p r esen ted .   T h e  p er f o r m a n ce   o f   th e  f u zz y   lo g ic  MP PT   alg o r i th m   s y s te m   h as  b ee n   i n v e s ti g a ted .   T h e  s i m u latio n   r esu lt s   s h o w   t h at  th e  p r o p o s ed   f u zz y   lo g ic  alg o r it h m   h as   a  g o o d   an d   ef f ec tiv e  p er f o r m an ce   to   g e n er ate   m ax i m u m   p o w er   f r o m   s o lar   p an els.       ACK NO WL E D G E M E NT S   T h e  au th o r s   w o u ld   lik e  to   th a n k s   th e  Dir ec to r ate  Gen er al  o f   Hig h er   E d u ca tio n   I n d o n esia   ( DI K T I )   f o r   th e  f in a n cial  s u p p o r t,   an d   L a m p u n g   U n i v er s it y   f o r   p r o v id in g   t h e  f ac ilit ie s   to   co n d u ct  t h e  r esear ch .             RE F E R E NC E S   [ 1 ]   A z a d e h   S a f a ri  a n d   S a a d   M e k h il e f ,   “ S i m u latio n   a n d   Ha rd w a re   Im p lem e n tatio n   o f   In c re m e n tal  Co n d u c tan c e   M P P T   w it h   Dire c t  Co n tr o l  M e th o d   Us i n g   Cu k   Co n v e rter” ,   IEE E  T ra n s a c ti o n s  on   I n d u stria l   El e c tro n ics ,  v o l.   5 8 ,   n o .   4 ,   A p ril   2 0 1 1 .   [ 2 ]   M .   A b d u lk a d ir ,   A . S .   S a m o sir  a n d   A . H.M .   Ya ti m ,   “ M o d e ll i n g   a n d   sim u latio n   o f   m a x i m u m   p o w e r  p o i n t  trac k in g   o f   p h o to v o lt a ic   sy ste m   in   S im u li n k   m o d e l ” ,   PE Co n   2 0 1 2   -   IE EE   I n ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   P o we r  a n d   E n e rg y ,  2 0 1 2 .   [ 3 ]   M .   A b d u lk a d ir,   A . S .   S a m o sir  a n d   A . H.M .   Ya ti m ,   “ M o d e li n g   a n d   S im u latio n   o f   a   S o lar  P h o to v o lt a ic  S y ste m ,   Its  D y n a m ics   a n d   T ra n sie n t  Ch a ra c teristics   in   L A BV IEW ” ,   AR PN  J o u rn a l  o f  E n g i n e e rin g   a n d   A p p li e d   S c ien c e s ,    v o l.   3 ,   no .   2 ,   Ju n   2 0 1 3 .     [ 4 ]   A .   S .   S a m o sir,   A .   T risa n to ,   A .   S a d n o w o ,   " D e v e lo p m e n t  o f   d y n a m i c   e v o lu ti o n   c o n tr o l  f o r  p v   i n v e rter  in   so lar  p o w e r  p lan t  a p p li c a ti o n ” ,   A RP N  J o u rn a l   o f  E n g i n e e rin g   a n d   Ap p li e d   S c ien c e s ,  v o l.   1 2 ,   n o . 1 2 ,   Ju n   2 0 1 7 .       [ 5 ]   M .   A .   A b d o u rra z iq   a n d   M .   M a a ro u fi ,   “ Ex p e ri m e n tal  V e rifi c a ti o n   o f   th e   M a in   M P P T   T e c h n iq u e s  f o r  P h o t o v o lt a ic  S y st e m ” ,   In ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f   Po we r E lec tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   ( I J PE DS ) ,  v o l.   8 ,   n o .   1 ,   p p .   3 8 4 - 3 9 1 ,   M a rc h   2 0 1 7 .   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       Mo d elin g   a n d   S imu la tio n   o f F u z z y  Lo g ic  b a s ed   Ma ximu m  P o w er P o in t  .. . ( A h ma d   S a u d i  S a mo s ir )   1323   [ 6 ]   Z.  A lm u k h tar,  A .   M e ra b e t,   “ F u z z y   M P P T   Co n tr o l  a n d   P o w e r  Re g u latio n   f o r  S tan d a lo n e   P h o t o v o lt a ic  E n e rg y   Co n v e rsio n   S y ste m ” ,   In ter n a ti o n a l  J o u r n a l   o f  Ad v a n c e d   E n g i n e e rin g   Res e a rc h   a n d   A p p li c a ti o n s  ( IJ A - ERA) ,  v o l.   2 ,   n o .   7 ,   N o v   2 0 1 6 .   [ 7 ]   F .   L iu ,   S .   Du a n ,   F .   L iu ,   B.   L iu ,   a n d   Y.  Ka n g ,   “ A   v a riab le  ste p   siz e   INC   M P P T   m e th o d   f o r  P V   s y ste m s,”  IEE E   T ra n s.  I   n d .   E lec tro n ,   v o l.   5 5 ,   n o .   7 ,   p p .   2 6 2 2 - 2 6 2 8 ,   Ju l .   2 0 0 8 .   [ 8 ]   N.  M o h a m m a d ,   M .   A .   Isla m ,   T .   Ka ri m ,   a n d   Q.  D.   Ho ss a in ,   “ Im p ro v e d   S o lar  P h o to v o lt a ic  A rra y   M o d e l  w it h   F L C  Ba se d  M a x i m u m   P o w e r  P o i n t  T r a c k in g ” ,  In 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 ter   E n g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o l.   2 ,   n o.   6 ,   p p .   7 1 7 - 7 3 0 ,   De c e m b e r  2 0 1 2 .   [ 9 ]   P a n d iara jan ,   N,  Ra n g a n a th   M u t h u ,   “ M a th e m a ti c a l  M o d e li n g   o f   P h o t o v o lt a ic  M o d u le  w it h   S im u li n k ” ,   In ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   El e c trica l  E n e rg y   S y ste m,  ICES S   2 0 1 1 .    [ 1 0 ]   H.  G u s m e d i,   E.  Ko m a l a sa ri,   “ D o c u m e n t F e a sib il it y   a n d   o p ti m a l  d e sig n   o f   m icro - h y d ro   a n d   p h o t o v o lt a ic  h y b rid   s y ste m   in   su p p o r t  to   e n e rg y   in d e p e n d e n t  v il lag e ” ,   Pro c e e d in g s  -   ICPE RE   2 0 1 4 :  2 n d   IEE E  Co n fe re n c e   o n   Po we r  En g i n e e rin g   a n d   Re n e wa b le  En e r g y ,   2 0 1 4 .   [ 1 1 ]   Am iru ll a h   a n d   A .   Kisw a n to n o ,   “ P o w e r  Qu a li ty   En h a n c e m e n t  o f   In teg ra ti o n   P h o to v o l taic   G e n e ra to r  to   G rid   u n d e r  V a riab le  S o lar  Irra d ian c e   L e v e l  u sin g   M P P T - F u z z y ” ,   In 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 ter   En g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,   v o 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 2 ]   T .   Esra m   a n d   P .   L .   C  h a p m a n ,   “ Co m p a riso n   o f   p h o to v o l taic   a rra y   m a x i m u m   p o w e r  p o in t   trac k in g   tec h n i q u e s,”   IEE E  T ra n s.   E n e rg y   Co n v e rs io n ,   v o   l.   2 2 ,   n o .   2 ,   p p .   4 3 9 - 4 4 9 ,   Ju n .   2 0 0 7 .   [ 1 3 ]   V .   S a las ,   E .   Olias ,   A .   B  a rra d o ,   a n d   A .   L a z a ro ,   “ Re v ie w   o f   th e   m a x i m u m   p o w e r  p o in t  trac k in g   a lg o rit h m s  f o r  sta n d - a lo n e   p h o t o v o lt a ic sy ste m s,”  S o la r E n e rg y   M a ter ia ls  a n d   S o l a r Ce l ls ,   v o l.   9 0 ,   n o .   1 1 ,   p p .   1 5 5 5 - 1 5 7 8 ,   Ju l.   2 0 0 6 .   [ 1 4 ]   M . A .   A b d u ll a h ,   A . H.M . Ya ti m ,     C. W .   T a n ,   A . S .   S a m o sir,   “ P a rti c le  sw a r m   o p ti m iza ti o n - b a se d   m a x i m u m   p o w e r  p o in t  trac k in g   a lg o rit h m   f o r  w in d   e n e rg y   c o n v e rsio n   s y ste m ” ,  PE Co n   2 0 1 2   -   IE EE   In ter n a ti o n a l  Co n fe re n c e   o n   Po we r   a n d   En e rg y ,   2 0 1 2 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       Ahm a d   S a u d i  S a m o sir   wa s  b o rn   in   Be law a n ,   In d o n e sia   in   1 9 7 1 .     He   o b tain e d   h is  Ba c h e l o r  d e g re e   in   e lec tri c a l  e n g in e e rin g   f ro m   U n iv e rsity   o f   No rth   S u m a tera ,   In d o n e sia ,   in   1 9 9 5 ,   M a ste r  d e g re e   in   e lec tri c a l  p o w e r  e n g in e e rin g   f ro m   Ba n d u n g   In stit u te  o f   T e c h n o l o g y ,   In d o n e sia ,   in   1 9 9 9 ,   a n d   P h D   d e g re e   f r o m   Un iv e r siti   T e k n o lo g i  M a la y sia ,   M a la y sia ,   in   2 0 1 0 .   His  a re a s  o f   in tere st  re se a rc h   in c lu d e   re n e wa b le  e n e rg y ,   c o n tro l  tec h n i q u e   a n d   a p p li c a ti o n   o f   p o w e r  e l e c tro n ic  c o n v e rters .   Cu rre n tl y   h e   i s  w o rk in g   a s  a   p ro f e ss o r  in   th e   d e p a rtme n t  o f   El e c tri c a l  En g in e e ri n g ,   Un iv e rsity   o f   L a m p u n g ,  Ba n d a r   L a m p u n g ,   In d o n e sia .           H e r r i  G u s m e d i  w a s  b o rn   in   P a l e m b a n g ,   In d o n e sia   in   1 9 7 1 .     He   re c e iv e d   h is  Ba c h e lo r  d e g re e   in   e lec tri c a l  e n g in e e rin g   f ro m   S riw ij a y a   Un iv e rsit y ,   In d o n e sia ,   in   1 9 9 5 ,   a n d   M a ste r  d e g re e   in   e lec tri c a l   p o w e r  e n g in e e rin g   f ro m   Ba n d u n g   In stit u te  o f   T e c h n o lo g y ,   In d o n e sia ,   in   2 0 0 1 .   His  re se a rc h   a re a   in c lu d e s  p o w e r  s y ste m ,   lo a d   a n a l y sis,  s y st e m   m o n it o rin g   a n d   r e n e wa b le  e n e rg y .  Cu rre n tl y   H e   is  w o rk in g   a s  a   le c tu re r   in   th e   d e p a rtme n t  o f   El e c tri c a l  En g in e e rin g ,   Un iv e rsit y   o f  L a m p u n g ,  Ba n d a r  L a m p u n g ,   In d o n e sia .         S r i  Pu r w iy a n ti  w a s  b o rn   in   Ja k a rta,  In d o n e sia   in   1 9 7 3 .   S h e   re c e iv e d   b a c h e lo r  d e g re e   in   e le c tri c a l  e n g in e e rin g   f ro m   Un iv e rsitas   M e rc u b u a n a ,   I n d o n e sia ,   i n   1 99 6 ,   M a ste r  d e g re e   in   e lec tri c a l  e n g in e e rin g   f ro m   Un iv e rsita s  Ga jah   M a d a ,   In d o n e sia ,   in   2 0 0 0 ,   a n d   P h D   d e g re e   f ro m   Un iv e rsitas   In d o n e sia   a n d   S h iz u o k a   Un iv e rsity ,   Ja p a n ,   in   2 0 1 5 .   He r  re se a rc h   in tere st  in c lu d e s  e lec tro n ic  s y ste m ,   n a n o w ire  sili c o n   se m ico n d u c t o r,   a p p li c a ti o n   o f   a rti f icia l  in telli g e n t  in   p o w e r  s y ste m   a s  we ll   a s   re n e wa b le  e n e rg y   in   d istri b u ted   g e n e ra ti o n .   C u rre n t ly   S h e   is  w o rk i n g   a s  a   lec tu re r  in   t h e   d e p a rtm e n t  o f   El e c tri c a l  En g in e e rin g ,   Un iv e rsity   o f   L a m p u n g ,  Ba n d a r  L a m p u n g ,   In d o n e sia .         En d a h   K o m a l a sa r i   wa s  b o rn   i n   Uju n g   P a n d a n g ,   In d o n e sia   in   1 9 7 3 .   S h e   re c e iv e d   b a c h e lo r  d e g re e   in   e lec tri c a l  e n g in e e rin g   f ro m   S riwij a y a   Un iv e r sit y ,   In d o n e sia ,   in   1 9 9 7 ,   M a ste r  d e g re e   in   e l e c tri c a l   p o w e r  e n g in e e rin g   f ro m   Ba n d u n g   In stit u te  o f   T e c h n o lo g y ,  In d o n e s ia,  in   2 0 0 2 ,   a n d   P h D  d e g re e   f ro m   K y u sh u   Un iv e rsity ,   Ja p a n ,   in   2 0 1 2 .   He r  re se a rc h   in tere st  in c lu d e s  sy ste m   m o n it o rin g ,   p o w e r  e lec tro n ic  s y ste m ,   a n d   re n e w a b le  e n e rg y .   Cu rre n tl y   S h e   is   w o rk in g   a s  a   lec tu re r   in   th e   d e p a rtm e n t  o f   El e c tri c a l  En g in e e rin g ,   Un iv e rs it y   o f   La m p u n g ,  Ba n d a r  L a m p u n g ,   In d o n e sia .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.