I n d on e s i an   Jo u r n al   o f  El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   18 ,   N o .   3 ,  J u n e   20 20 ,   pp .   1 2 70 ~ 1278   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 8 .i 3 . pp 1 2 70 - 1 278             1270       Jou r n al   h o m e pa ge :  ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   D e si g n   a n d   d e v e l o p m e n t   o f   t h r e e   st a g e s m a x i m u m   p o w e r   t r a c k i n g   so l a r   c h a r g e   c o n t r o l l e r       N . H .   A b d u l   R ah m an 1 ,   A . M .   O m ar 2 ,  E . H .   M a t  S aat 3 ,   N . I .   I l h am 4 ,   M . Z.   H u s s i n 5 ,   Y u s r i n a  Y 6   1 , 3 , 4 , 5 , 6 F a kul t i   K e j u r ut e r a a n   E l e k t r i k ,   U i T M   C a w a ng a n   J o ho r   K a m p u s   P a s i r   G uda ng ,   M a l a y s i a     2 F a kul t i   K e j u r ut e r a a n   E l e k t r i k ,   U n i v e r s i t i   T e kno l o g i   M A R A ,   M a l a y 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  O c t   13 ,   2019   R e v i s e d  D e c   1 5 ,   2019   A c c e pt e d  D e c   29 ,  2 01 9       T hi s   pa p e r   pr e s e nt s   t he   d e s i g n  o f   a   T hr e e   S t a g e s   M a x i m um   P o w e r   P o i n t   T r a c ki ng   ( M P P T )   c ha r g e   c o nt r o l l e r   f o r   i m p r o v i ng   t he   c ha r g i ng / di s c ha r g i ng   c o nt r o l   o f   t he   ba t t e r y .   I n  t hi s   r e s e a r c h,   B uc k  C o nv e r t e r   i s   u s e d  t o   r e g ul a t e   t h e   v o l t a g e   f r o m   t he   P ho t o vo l t a i c   ( P V )   m o dul e   t o   t h e   r e qu i r e d   v o l t a g e .     T hi s   r e s e a r c h  i s   l i m i t e d   t o   V a l v e   R e g ul a t e d  L e a d   A c i d  ( V R L A )   ba t t e r y   f o r   12V   s y s t e m   vo l t a g e .   T he   c ha r g e   c o nt r o l   a l g o r i t hm   e nv i s a g e s   c o nt r o l l i ng   t he   c ha r g i ng   a nd  di s c ha r g i ng   a c t i o n  i n  a l l   t he   t h r e e   s t a g e s   o f   ba t t e r y   c ha r g i ng ,   bul k ,   a b s o r pt i o n,   a nd  f l o a t .   T he   i d e a   i s   t o   c o nt r o l   t he   ba t t e r y   c ha r g i ng   a nd  di s c ha r g i ng   s t a t us   un t i l   m e e t i ng   t he   ba t t e r y   s e t - po i nt .   T he   s e t - po i nt   i s   l i m i t e d   t o   H i g h  V o l t a g e   D i s c o nne c t   ( H V D ) ,   L o w   V o l t a g e   D i s c o nne c t   ( L V D )   a nd  L o a d  V o l t a g e   R e c o nne c t   ( L V R )   t o   pr o t e c t   t he   b a t t e r y   f r o m   ov e r - c ha r g i ng  a nd  de e p - di s c ha r g i ng .   T he   r e s u l t s   o bt a i ne d  de m o ns t r a t e   t he   g oo d   pe r f o r m a nc e   o f   t he   c ha r g e   c o nt r o l l e r .   W i t h  t h e   a pp l i c a t i o n  o f   t he   M P P T   a l g o r i t hm   i n  t he   b ul k  s t a g e ,   t he   t i m e   t a ke n  t o   g e t   t he   b a t t e r y   t o   f ul l y   c ha r g e d   s t a t e   be c o m e s   f a s t e r   T he   r e g ul a t i o n  po w e r   f r o m   t h e   c o nv e r t e r   t o   t h e   i nv e r t e r   ha s   pe r f o r m e d  w e l l   a nd   t he   s w i t c hi ng   r e l a y   i s   m a na g e d   t o   be   c o nt r o l l e d.   Ke y w or ds :   B uc k  c o n v e r t e r   Cha r ge   c o nt r o l l e r    S t a n d - a l o n e   p h o t o vo l t a i c   m a x i m u m   po w e r   po i n t   t ra c ki ng   C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e d  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 :   N oo r   H a s l i z a   A b dul   R a hm a n ,    D e pa rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   a nd  Co m p ut e r   E n g i n e e r i ng,   U n i v e r s i t i   T e kn o l o gi   M A R A ,   Ca w a n ga n  J o h o r ,   K a m pus   P a s i r  G uda ng,   J a l a n  P u rna m a ,   B a n d a r   S e r i   A l a m ,   81750   M a s a i ,   J o h o r ,   M a l a y s i a .   E m a i l :   n o o r ha s l i z a @ u i t m . e du . m y       1.   I N TR O D U C TI O N     S t a n d - A l o n e   P h o t o v o l t a i c   (S A P V )  s y s t e m   c o n s i s t s   of   P V   m o dul e   w h i c h   ge n e ra t e s   D C  po w e r   w h e n  s unl i g ht   s h i n e s   o nt o   i t .   P V   m o dul e   ha s   a   n o nl i n e a r  v o l t a ge - c urr e n t   c h a ra c t e r i s t i c   a n d   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   t h e   P V   s ubj e c t   t o  c h a n ge   w i t h   t h e   w e a t h e r   c h a nge s   e s pe c i a l l y   s o l a r   i rra d i a n c e   a n d  t e m pe r a t u r e   [1,   2] .    T h e   ge n e ra t e d  D C  pow e r   f r o m   P V   m o dul e   n e e ds   t o   b e   s t o r e d  i n   a   b a t t e r y   t o   b a c k   up  t h e   s y s t e m   dur i n g  t h e   ni g h t   t i m e   o r  i na de qua t e   s u n l i g h t .   T h e   m o s t   w i de l y   b a c k up  b a t t e r i e s   us e d  i n  S A P V   s y s t e m   a r e   V a l v e   R e gul a t e d  L e a d  A c i d  b a t t e r y   (V R L A )  a n d  F l o o de d  L e a d  A c i d  b a t t e r y .   T h e r e   a r e   a l s o   o t h e r   t y pe s   of   b a t t e r i e s   s uc h   a s   ni c ke l - c a dm i um   b a t t e r y   b ut   i t   i s   ra r e l y   us e d  i n   t he   P V   s y s t e m   due   t o   h i g h   c o s t   a n d  n o t   r e a d i l y   a v a i l a b l e   [3] .   W h e n  de a l i n g  w i t h   t h e   b a t t e r y ,   t h e   c ha r ge   c o n t r o l l e r   i s   r e qu i r e d  t o   r e gu l a t e   po w e r   f r o m   t h e   P V   m o dul e   t o   t h e   b a t t e r y .   T h e   c o n t r o l l e r   c o n s i s t s   o f  D C/ D C  c o n v e r t e r   t o   c o n v e r t   D C  v o l t a ge   f r o m   P V   m o dul e   t o   a n   a p p r o pri a t e   vo l t a ge   l e v e l   n e e de d  t o   c h a r ge   t h e   b a t t e r y .   F urt h e rm o r e ,   t h e   c ha r ge   c o n t r o l l e r   i s   n e e de d  t o  i m p r o v e   t h e   e ff i c i e n c y   of  t h e   s y s t e m   a n d  pr o t e c t   t h e   b a t t e r y   f r o m   ove r c ha r gi ng  a n d  de e p  di s c h a r g i n g .   O v e r c h a r g i n g  a nd  de e p  di s c ha r gi ng  o f   b a t t e r i e s   w i l l   r e d uc e   b a t t e r y   l i f e t i m e   a n d  g r a dua l l y   da m a ge   t h e   b a t t e ri e s   [4,   5] .    T h e   b a s i c   f un c t i o n   o f  t h e   c h a rge   c o n t r o l l e r   i s   t o   c h a r ge   a n d   m o ni t o r   t h e   b a t t e r y   vo l t a ge   l e ve l .     T h e   e a rl i e r   v e r s i o n   o f   t h e   c h a r ge   c o n t r o l l e r   m o n i t o r s   b a t t e r y   vo l t a ge   by   us i n g  a   m e c ha n i c a l   r e l a y .   T h e   r e l a y   o pe n s   t h e   c i r c ui t   t o   s t o p  b a t t e r y   c h a r gi ng  o n c e   t h e   v o l t a ge   i s   i n c r e a s e d  t o   a   c e r t a i n   l e v e l   a n d  c l o s e s   t h e   c i r c ui t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   and   de v e l opm e nt   of   t hr e e   s t ag e s   m a x i m um   pow e r   t r a c k i ng  s o l ar   c har g e …   ( N. H .   A bdu l   R ahm an )   1271   o n c e   t h e   b a t t e r y   vo l t a ge   de c r e a s e s   t o   a   c e r t a i n  l e v e l .   By   f r e que n t l y   o p e n i n g  a n d   c l o s i n g   t h e   r e l a y ,   t h e   o n/ o ff  t y p e   c h a rge   c o n t r o l l e r   t e n ds   t o   l i m i t   t h e   us e   of   t h e   a v a i l a b l e   s o l a r   e n e r gy   w h i c h   l e a ds   t o   a   l o w e r   s t a t e   of  c h a r ge   (S O C)  a n d  i n c r e a s e   o f   l o a d  di s c o n n e c t .   T hus ,   m a n y   r e s e a r c h e r s   ha v e   s t udi e d  t o   i m p r o v e   b a t t e r y   c h a r g i n g  c o nt r o l .   T h e   i m p r o ve m e n t   o f   t h e   c h a r ge   c o n t r o l l e r   m a y   b e   di v i de d  i n t o   t w o   t y p e s ;   P ul s e   W i dt h  M o dul a t i o n   (P W M )  c ha r ge   c o n t r o l l e r  a nd  M a xi m u m   P o w e r   P o i n t   T ra c ki n g   (M P P T )   c h a r ge   c o nt r o l l e r.     P W M   c h a r ge   c o n t r o l l e r  c o n t r o l s   t h e   a m o u n t   o f   pow e r   by   m a ni pu l a t i ng  a   du t y   c y c l e   of   P W M .     T h e   dut y   c y c l e   i s   r e duc e d  t o   s l ow   d ow n   t h e   a m o u n t   o f   p ow e r   f l ow i n g  i n t o   t h e   b a t t e r i e s   w h e n   t h e   b a t t e r y   i s   f ul l y   c h a r ge d.   By   us i n g  t h i s   m e t h o d,   t h e   f l o a t   l e v e l   i s   a c h i e v e d  w i t h   l e s s   s t r e s s   o n   t h e   b a t t e r y .     T h e   s ul p hu r a t i o n  p r o b l e m   w h i c h  i s   n o r m a l l y   oc c ur r e d  i n  t h e   l e a d - a c i d   b a t t e r y   w i l l   c a us e   t h e   l o s s   of   b a t t e r y   c a pa c i t y   [6] .   P W M   pul s e   c ha r g i n g  d i s c o ur a ge s   t h e   de v e l o pm e n t   o f   s ul f a t e   i n   t h e   b a t t e r y   a nd  h e l ps   t o   ov e r c o m e   t h e   r e s i s t i v e   b a rr i e r   o n  t h e   s u r f a c e   of   t h e   g ri d  c o r r o s i o n   o f   t h e   b a t t e r y   pl a t e .   A p a rt   f r o m   t h a t ,     pul s e   c h a r g i n g  r e c ov e r s   t h e   l o s t   c a pa c i t y   due   t o   s ul ph a t i o n   by   i m pr o v i n g  t h e   c ha r g i n g  a c c e pt a n c e   a n d   e ff i c i e n c y   [7] .   T h e   e f f i c i e n c y   of   b a t t e r y   c h a r g i n g   i s   r e f e rr e d  t o   a s   c h a r ge   a c c e pt a n c e .   T h e   e a rl i e r   v e r s i o n  o f  t h e   c h a r ge   c o n t r o l l e r   w h i c h   us e s   t h e   m e c h a ni c a l   r e l a y   t o  o n - off   t h e   c i r c ui t   c a us e s   t h e   l o w   c h a rge   a c c e pt a n c e   of   t h e   b a t t e r y   [8] .   T h e   e xt e n s i v e   s t udy   a n d   t e s t i ng  by   A j i t   e t . a l   [9]   s h o w e d  t ha t   P W M   c ha r ge   a l go ri t hm   i n c r e a s e d  t h e   c h a r ge   a c c e pt a n c e   a n d   m a x i m i z e d  e n e r gy   t ra n s f e r   t o   t h e   b a t t e r y .     B a t t e r y   S O C  i s   t h e   a m o u n t   o f   e n e r gy   l e f t   i n   t h e   b a t t e r y   c o n c e r n i ng  t h e   n o m i na l   ra t e d  b a t t e r y   ca pa c i t y .   T h e   m a xi m um   l e v e l   S O C   of  t h e   b a t t e r y   i s   100%  fo r   a l l   t y pe s   of   f ul l y   c h a r ge d  b a t t e r y .   T o   k e e p  t h e   b a t t e r y   i n   go o d  o r   h e a l t h y   c o n di t i o n   a n d  m a i n t a i n   t h e   r e s e rv e   s t o r a ge   c a pa c i t y ,   a   da i l y   h i g h   S O C  i s   n e e de d.   H ow e ve r ,   t h e   e a r l i e r   v e r s i o n   o f   t h e   c h a r ge   c o n t r o l l e r   d i d   n o t   m a i nt a i n   t h e   b a t t e r y   S O C  a t   a   h i g h   l e v e l   a l t h o ug h   t h e   l o a d  i s   di s c o nn e c t e d.   R e s e a r c h   do n e   by   S h o a i b   e t . a l   [7]   e xpl a i n e d  t ha t   P W M   c h a rge   c o n t r o l l e r   m a i n t a i n e d  a v e ra ge   b a t t e r y   c a pa c i t i e s   a t   90%  t o   95%  c o m pa r e d  t o   t h e   o n - o ff   r e gul a t e d  s t a t e   o f  c h a r ge   l e v e l   w h i c h   w a s   t y pi c a l l y   55%  t o   60%.   H ow e v e r ,   s o l a r   po w e r   ge n e r a t i o n  s y s t e m s   ha v e   t w o   m a j o r   p r o b l e m s .     T h e   f i r s t   i s   l o w   c o n v e r s i o n   e f f i c i e n c y .   T h e   c o m m e r c i a l   P V   m o dul e s   a r e   a s s e m b l e d  w i t h   13 %  t o   20 %  e ff i c i e n c y   de p e n di ng  o n   t h e   t e c hn o l o g y   [10] .   S e c o n d  i s   t h e   n o n l i n e a r   I - V   c ha r a c t e r i s t i c   of   P V   m o du l e .     W i t h   t h e   n o n l i n e a r   c ha r a c t e r i s t i c   w h i c h   i s   de pe nde nt   o n   t e m pe ra t u r e   a n d  i rra di a n c e   l e ve l ,   t h e   P V   m o dul e   pe r f o r m a n c e   b e c o m e s   w o r s e   [11] .  D ue   t o   t h i s   po o r   e ff i c i e n c y   w h i c h   i s   s t r o n gl y   de pe n de n t   o n   s o l a r   ra di a t i o n  l e v e l   a n d   o pe r a t i n g   t e m pe ra t u r e ,   P V   m o dul e   t o   a n  e xt ra c t   m a x i m u m   a m o unt   o f   pow e r   t o   c h a rge   t h e   b a t t e r y   us i n g  m a xi m um   po w e r   po i nt   t r a c k i n g  s y s t e m .     T h e   l a t e s t   t y pe   of   c h a r ge   c o n t r o l l e r  i s   M P P T   c h a rge   c o n t r o l l e r.   I t   ha s   b e e n   e s t a b l i s h e d  f o r   P V   s y s t e m   us e d  i n   t h e   b a t t e r y   c h a r g i n g   a l go r i t hm   f o r   t h e   r e gul a r l y   c y c l e   b a t t e r y   c h a r gi ng  p r o c e s s   [12,   13] .   M P P T   i s   a n   e l e c t r o n i c   s y s t e m   t h a t   a l l o w s   P V   m o dul e   t o  pr o duc e   a l l   t h e   pow e r   t ha t   P V   m o dul e   i s   c a pa b l e   of .   T h e   M P P T   c h a r ge   c o n t r o l l e r   i s   a b l e   t o   o pt i m i z e   t h e   i n pu t   po w e r   f r o m   P V   m o dul e   a n d  r e - a dj us t s   t h e   v o l t a ge   fo r   t h e   hi g h e r   c urr e n t   o ut put   t o   c h a r ge   t h e   b a t t e r y .   M P P T   i s   D C - D C  pow e r   c o n v e r t e r   t h a t   c o n t r o l s   t h e   o pe r a t i n g   vo l t a ge   o f   P V   m o dul e   t o   e na b l e   P V   m o dul e   o pe r a t i ng  a t   m a xi m u m   po w e r .   T h e   p r e v i o us   s t udy   f o un d  t ha t   t h e   e ff i c i e n c y   of   M P P T   c h a rge   c o n t r o l l e r   i s   h i g h e r  c o m pa r e d  t o   t h e   e a r l i e r   v e r s i o n  a nd  P W M   c ha r ge   c o n t r o l l e r  [14 - 16] .   T h e   M P P T   c ha r ge   c o n t r o l l e r   a t t e m p t s   t o   ke e p  t h e   P V   m o dul e   a t   t h e   m a x i m u m   po w e r   po i n t   w i t h o ut   pow e r   l o s s   w h i l e   s upp l y i n g  v a r y i n g  v o l t a ge   r e qu i r e m e nt s   b y   t h e   b a t t e r y .   T h e   e f f i c i e n c y   l o s s   i n   t h e   e a r l i e r  v e r s i o n   of   t h e   c h a rge   c o n t r o l l e r   i s   due   t o   a   m i s s - m a t c h   b e t w e e n   t h e   vo l t a ge   pr o duc e d  by   t h e   P V   m o dul e   a n d  t h a t   r e qu i r e d  t o   c h a r ge   t h e   b a t t e r y .   T h e   c h a rge   c o n t r o l l e r   i n c o r po ra t i n g  w i t h   M P P T   a l l o w s   P V   m o dul e s   t o  o pe r a t e   a t   m a xi m u m   po w e r   a n d   de l i v e r   a s   m uc h   30%   m o r e   e n e r gy   f r o m   P V   m o dul e   [17 - 19] .   D u ri n g  c h a r g i n g ,   t h e   M P P T   i s   a pp l i e d  w h e n   t h e   b a t t e r y   vo l t a ge   i s   b e l ow   t h e   m a xi m u m   v o l t a ge   l e v e l .   T h e   m a x i m u m   vo l t a ge   i s   de f i n e d  a s   b a t t e r y   a t   f l o a t   v o l t a ge   w h i c h  n o rm a l l y   pr o v i de d  by   t h e   b a t t e r y   m a n uf a c t u r e r.     O t h e r   t ha n   hi g h e r   e ff i c i e n c y ,   t h e   M P P T   c h a rge   c o n t r o l l e r   a l s o   c o n t r i b ut e s   t o   t h e   f a s t   c h a r gi ng  t i m e   [20,   2 1] .   T h e   M P P T   s e a r c h e s   f o r   m a x i m um   c u rr e nt   t o   c ha rge   t h e   b a t t e r y .   W i t h   t h e   h i g h e r   c u rr e n t ,   t h e   t i m e   fo r   t h e   b a t t e r y   vo l t a ge   t o   a c hi e v e   t h e   f l o a t   l e v e l   i s   f a s t e r   [22 ] .   Co m p a r e d  t o   t h e   e a r l i e r  v e r s i o n   o f   t h e   c h a rge   c o n t r o l l e r,   t h e   l o n ge r   t i m e   i s   t a ke n   f o r   t h e   c o n t r o l l e r   t o   c h a rge   t h e   b a t t e r y   t o   a   f ul l y   c h a r ge d  s t a t e .     It   i s   b e c a us e   t h e   c o n t r o l l e r   do e s   n o t   f ul l y   e xt ra c t   t h e   a v a i l a b l e   P V   pow e r   due   t o   t h e   l i m i t a t i o n   o f   a v a i l a b l e   P V   e n e r g y   a t   t h e   l o w   s o l a r  i rra di a n c e .   T h e   s a m e   m e t h o d  i s   a ppl i e d  by   P . J un  e t . a l   [ 23] ,   t h e   M P P T   c ha r g i n g  i n t e g r a t e s   w i t h   v a ri a b l e   i nt e r m i t t e n t   c u rr e n t   c h a r g i n g  i n c r e a s e s   c h a r gi ng  s pe e d  a n d  r a i s e   t h e   b a t t e r y   S O C.     T h e   b a t t e r y   a c c e pt s   t h e   m a xi m um   c ha r g i n g  a t   t h e   l o w   b a t t e r y   v o l t a ge .   T h e   m a xi m u m   c h a rgi n g  c o n t i n ue s   unt i l   t h e   b a t t e r y   vo l t a ge   r e a c h e s   t h e   c h a rgi n g  t hr e s h o l d .   W he n   t h e   b a t t e r y   i s   f ul l y   c h a rge d,   t h e   du t y   c y c l e   i s   r e duc e d  t o   m a i nt a i n  t h e   b a t t e r y   a t   100 %  s t a t e   o f   c h a r ge   l e v e l .     D ue   t o  t h e   a b ove - m e n t i o n e d  s upe r i o r i t y   o f  M P P T   c h a rge   c o n t r o l l e r,   t h i s   pa pe r   p r e s e n t s   t h e   de ve l o pm e n t   o f   t h r e e   s t a ge s   M P P T   c h a rge   c o n t r o l l e r   l i m i t e d  t o   V R L A   b a t t e r y   f o r   12V   s y s t e m   vo l t a ge   t o  i m p r o v e   t h e   b a t t e r y   c h a r gi ng  a nd  di s c h a rgi n g .   T h e   a b i l i t y   o f   t h e   c h a rge   c o n t r o l l e r  i s   o b s e r ve d  w i t h   t h e   a c hi e v e m e n t   o f  b a t t e r y   c h a r ge d  a t   t hr e e - s t a ge s   c h a r g i n g  m e t h o d  (b ul k,   a b s o r b   a n d  f l o a t ).   T h e   i de a   i s   t o   c o n t r o l   t h e   b a t t e r y   c h a r gi n g   a nd  di s c h a rgi n g   s t a t us   u nt i l   m e e t i n g  t h e   b a t t e r y   s e t - po i n t .   T h e   s e t - po i nt   i s   l i m i t e d  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   18 ,   N o .   3 ,  J u n e   20 2 0  :  1 2 7 0   -   1 2 7 8   1272   t o   H i gh   V o l t a ge   D i s c o n n e c t   (H V D ),   L ow   V o l t a ge   D i s c o n ne c t   (L V D )  a n d  L o a d  V o l t a ge   R e c o nn e c t   (L V R ).   T h e   pu r po s e   o f   t h e   s e t - po i n t   i s   t o   p r o t e c t   t h e   b a t t e r y   f r o m   ove r c ha r g i n g  a n d   de e p  di s c h a rgi n g   [2 4 - 26] .       2.   C H A R G E   C O N TR O LL ER   D EV EL O P M EN T   T h e   s e r i e s   c h a r ge   c o n t r o l l e r   w o r ks   i n   s e ri e s   be t w e e n   t h e   P V   m o dul e   a n d  b a t t e r y   r a t h e r   t ha n   i n  pa r a l l e l   a s   f o r   t h e   s h u nt   c o n t r o l l e r .   W h i l e   t h i s   t y pe   of   c ha r ge   c o n t r o l l e r   i s   c o m m o nl y   us e d  i n   s m a l l   P V   s y s t e m s ,   i t   i s   a l s o   a   p ra c t i c a l   c h o i c e   fo r   l a r ge   s y s t e m s   d ue   t o  t h e   c urr e n t   l i m i t a t i o n s   o f   s h unt   c o n t r o l l e r s   [27] .  T h e   e l e c t r i c a l   de s i g n   o f   t h e   s e r i e s   t y p e   c h a rge   c o n t r o l l e r   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   1 .   T h e   c o n t r o l l e r   r e c e i ve s   t h e   pow e r   o f   I pv   a nd  V pv ,   c u rr e nt   a n d  v o l t a ge   r e s pe c t i v e l y   f r o m   t he   P V   m o dul e .   T hi s   i n put   po w e r   i s   t h e n   e xt ra c t e d  t o   m a xi m u m   po w e r   by   M P P T   t e c hn i que .   T h e   M P P T   i s   e xe c ut e d  by   A ut o - S c a l i n g  V a r i a b l e   S t e p  S i z e   (A V S S )   a l go ri t hm   i n  t h e   M P P T   c o nt r o l l e r  [28] .       P V L B a t C 2 C 1 I R 2 1 1 0 M i c r o c o n t r o l l e r ( M P P T   +   C h a r g e   C o n t ) D 1 D 2 M 1 R i n t R 1 E b a t V A I p v V p v A V V I b a t V c o n v     F i gu r e   1 .   B uc k  c o n v e r t e r   c i r c ui t   d i a g r a m   c ha r a c t e r i s t i c       T h e   m a xi m um   P V   v o l t a ge   a t   w h i c h   t h e   m a x i m u m   po w e r   i s   o b t a i n e d  i s   t h e n   c o n v e r t e d  t o   t h e   c o n v e r t e r   v o l t a ge ,   V co n v .   T h e   V co n v   i s   m e a s u r e d  a c r o s s   R 1   a nd  t h e   b a t t e r y   vo l t a ge   E b a t   i s   m e a s u r e d  a c r o s s   t h e   b a t t e r y .   T h e   v a l ue   o f   R 1 =   12kΩ   i s   s e t   t o   h i g h   a n d  b a t t e r y   i nt e rna l   r e s i s t a n c e   R i n t   =   1Ω   i s   s e t   t o   a   s m a l l   v a l ue   t o   a l l o w   t h e   po w e r   de l i v e r e d  di r e c t l y   t o   t h e   b a t t e r y .   F i gur e   2  s h o w s   t h e   f l ow c h a r t   o f   t h e   c ha r ge   c o n t r o l l e r   o pe r a t i o n .   I ni t i a l l y ,   t h e   V co n v ,  I b a t ,   a n d  R i n t   a r e   m e a s u r e d.   T he   o pe r a t i o n   o f   t h e   c h a r ge   c o n t r o l l e r   i s   c o n t r o l l e d  by   m o n i t o r i ng  t h e   v a l ue   o f   E b a t .   T h e   E b a t   i s   o b t a i n e d   by   us i n g   (1) .       ) ( i n t R I V E b a t c o n v b a t   (1)     w h e r e ,   V co n v   i s   t h e   D C  c o n v e r t e r  o ut put   v o l t a ge   [V ];     I b a t   i s   t h e   b a t t e r y   c h a r gi ng  a n d   di s c h a rgi n g   c u rr e n t   [A ];     R i n t   i s   t h e   b a t t e r y   i n t e rn a l   r e s i s t a n c e   [Ω ];   T h e   v a l ue   of   V co n v   i s   n o rm a l l y   h i g h e r   t ha n   E b a t   t o   e n s u r e   t h e   b a t t e r y   i s   c h a r ge d  p r o pe r l y .   T h e   c h a r ge   c o n t r o l l e r   i s   c o n s t a n t l y   m o n i t o ri n g  t h e   E b a t   a n d  s ha l l   l i m i t   t h e   c urr e n t   f l ow i n g   i nt o   t h e   b a t t e r y   o n c e   t h e   b a t t e r y  r e a c h e s   13. 5V .   If   t h e   E b a t   l e v e l   i s   hi g h e r   t ha n   13 . 5V ,   t h e   c o n t r o l l e r   w i l l   r e duc e   t h e   dut y   r a t i o   o f   P W M   t o   20%   t o   a v o i d  b a t t e r y   f r o m   o v e r c h a r g i n g   a n d   m a i n t a i ni n g   t h e   b a t t e r y   vo l t a ge   a t   hi g h  v o l t a ge .     F i gu r e   3  s h o w s   t h e   c o n t r o l l e r   s e t - po i nt s   of   t h e   c h a r ge   c ont r o l l e r.   D u r i ng  t h e   di s c h a rgi ng  m o de ,     t h e   c o n t r o l l e r  di s c o nn e c t s   t h e   b a t t e r y   f r o m   t h e   l o a d  o n c e   b a t t e r y   L V D ,   11. 7V   i s   a c hi e v e d.   It   i s   t o   pr e v e n t   t h e   b a t t e r y   f r o m   de e p   di s c h a r ge .   T h e   L V D   s e t - po i n t   d e f i n e s   t he   a c t ua l   a l l o w a b l e   m a xi m u m   de pt h - of - di s c h a r ge   a n d  a v a i l a b l e   c a pa c i t y   of  t h e   b a t t e r y   o pe r a t i ng  i n   a   P V   s y s t e m .   O n c e   t h e   c o n t r o l l e r   di s c o nn e c t s   t h e   l o a d  f r o m   t h e   b a t t e r y   a t   t h e   L V D   s e t - po i n t ,   t h e   b a t t e r y   vo l t a ge   r i s e s   t o   o pe n - c i r c ui t   v o l t a ge   dur i ng  t h e   c ha r gi ng  m o de .   O n c e   a n   a ddi t i o na l   c ha r ge   i s   pr o v i de d  by   t h e   P V   a rra y ,   t h e   b a t t e r y   vo l t a ge   r i s e s   e ve n   m o r e .   A t   s o m e   p o i n t ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   and   de v e l opm e nt   of   t hr e e   s t ag e s   m a x i m um   pow e r   t r a c k i ng  s o l ar   c har g e …   ( N. H .   A bdu l   R ahm an )   1273   t h e   c o n t r o l l e r   s e n s e s   t h a t   t h e   b a t t e r y   vo l t a ge   a n d  s t a t e   of   c h a r ge   a r e   h i g h   e n o ug h   t o   r e c o nn e c t   t h e   l o a d .   L V R  i s   t h e   b a t t e r y   vo l t a ge   a t   w h i c h  a   c o n t r o l l e r   a l l o w s   t h e   l o a d   t o   b e   r e c o n n e c t e d  t o   t h e   b a t t e r y .     W i t h   c o n t i nuo us   c h a r g i n g,   t h e   b a t t e r y   a c h i e ve s   f l o a t   vo l t a g e   a t   13. 5V   a n d  t hi s   v o l t a ge   i n c r e a s e s   i f  t h e   b a t t e r y   i s   c o n t i n uo us   c h a r g i n g .   T h e   f l o a t   vo l t a ge   i s   de f i n e d  a s   t h e   m a xi m u m   vo l t a ge   t h a t   t h e   c h a r ge   c o n t r o l l e r   a l l o w s   t h e   b a t t e r y   t o  r e a c h,   l i m i t i n g  t h e   b a t t e r y   ov e r c h a r ge .   O n c e   t h e   c o n t r o l l e r   s e n s e s   t ha t   t h e   b a t t e r y   h a s   r e a c h e d  m o r e   t h a n   f l o a t   s e t - po i n t   H V D ,   t h e   c o n t r o l l e r   w i l l   l i m i t   t h e   c urr e n t   de l i v e r e d    t o   t h e   b a t t e r y .           Fi gu r e   2 .   F l o w c h a r t   o f   c h a r ge   c o nt r o l l e r  o pe r a t i o n                                     F i gu r e   3 .  C ha r ge   c o nt r o l l e r  s e t - po i n t       3.   TH R EE - S TA G E   B A TTER Y   C H A R G I N G   P ER F O R M A N C E    T h e   de ve l o pe d  c h a r ge   c o n t r o l l e r   i s   t e s t e d  w i t h   t hr e e - s t a ge   b a t t e r y   c h a r gi ng.   I n   t h i s   c h a rgi n g  m e t h o d,   t h e   w h o l e   e n e rgy   f r o m   t h e   P V   m o dul e   i s   de l i v e r e d  t o   t h e   b a t t e r y .   F i gu r e   4  s h o w s   t h e   t hr e e - s t a ge   o f   b a t t e r y   c h a r g i n g  f o r   12V ,   26A H   M S B   V RL A   b a t t e r y .   I n   t h e   f i r s t   t w o   h o ur s   o f   o pe r a t i o n,   t h e   b a t t e r y   i s   i n  t h e   b ul k  c h a r g i n g  s t a ge .   I n   t h i s   s t a ge ,   t h e   b a t t e r y   i s   c h a r ge d  a t   a   c o n s t a n t   c u rr e n t   o f   70% - 80%  o f   t h e   b a t t e r y   S O C.   A n   A u t o - S c a l i n g   V a ri a b l e   S t e p  S i z e   (A V S S )   M P P T   a l go ri t hm   i s   a pp l i e d  d u r i ng  a   b ul k - c ha r g i n g  s t a ge .     F r o m   t h e   r e s ul t ,   t h e   b a t t e r y   i s   c h a r ge d  w i t h   a n   a v e r a ge   c urr e n t ,   1. 8A .   A t   t h e   c o n s t a n t   c u rr e n t   c h a rgi n g ,   t h e   vo l t a ge   o f   t h e   b a t t e r y   i s   i n c r e a s e d  f r o m   10 . 5V   u nt i l   i t   r e a c h e s   c o n s t a n t   v o l t a ge ,   14V   w h i c h   i s   c a l l e d  a n  a b s o r pt i o n  s t a ge .   In   t h e   a b s o r pt i o n   s t a ge ,   t h e   r e m a i ni n g  2 0% - 30 %  o f   S O C  i s   r e pl e n i s h e d .   T h e   a b s o r pt i o n   s t a ge   i s   i n i t i a t e d  w h e n   t h e   b a t t e r y   v o l t a ge   r e a c h e s   c o n s t a n t   v o l t a ge .   T h e   b a t t e r y   vo l t a ge   r e m a i n s   c o n s t a nt   a t   14V   u nt i l   t h e   b a t t e r y   i s   f ul l y   c h a rge d.   A t   t h e   s a m e   t i m e ,   t h e   b a t t e ry   c h a r gi n g  c u rr e nt   i s   p r o g r e s s i v e l y   r e duc e d  a s   i n t e rn a l   r e s i s t a n c e   i n c r e a s e s .     R e a d   I b a t ,   V c o n v ,   R i n t S u b r o u t i n e C a l c u l a t e   E b a t , E b a t = V c o n v   –   ( I b a t * R i n t ) D u t y   =   2 0 % S W   =   o n R u n   M P P T S W   =   o f f R e t u r n   S u b r o u t i n e E b a t   > =   1 3 . 5 E b a t   <   1 3 . 5   a n d   E b a t   >   1 2 N o R u n   M P P T S W   =   p r e v i o u s   s t a t e R u n   M P P T S W   =   o n Y e s E b a t   <   1 2   a n d   E b a t   >   1 1 . 7 E b a t   < 1 1 . 7 N o N o Y e s Y e s N o Y e s   1 3 . 5   V 1 2   V 1 1 . 7   V E _ B A T L V D L V R H V D L O A D   O F F L O A D   O N P V   O F F L O A D   O N L O A D   O N L O A D   O F F C H A R G I N G D I S C H A R G I N G Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   18 ,   N o .   3 ,  J u n e   20 2 0  :  1 2 7 0   -   1 2 7 8   1274   O n c e   t h e   b a t t e r y   i s   f ul l y   c h a r ge d,   t h e   c ha r gi ng  v o l t a ge   i s   r e duc e d  f r o m   14V   t o   13. 5V   t o   m i ni m i z e   ga s s i n g  a nd  t o   pr o l o n g  b a t t e r y   l i f e .   T h e   f l o a t - c ha r gi ng  s t a ge   i s   i n i t i a t e d  w h e n   t h e   b a t t e r y   vo l t a ge   i s   13. 5V   a s   r e c o m m e n de d  by   t h e   b a t t e r y   m a n uf a c t u r e r .   D u ri n g  t h e   f l o a t   s t a ge ,   t h e   c urr e nt   i s   de c r e a s e d  t o   0. 5A .   T h e   0. 5A   r e m a i n s   i n   t h e   f l o a t   s t a ge   by   a ppl y i n g  t ri c kl e   c ha r ge s .   T h e   m a i n   pu r po s e   of  t h e   t r i c kl e   c ha r ge s   i s   t o   pr e v e n t   t h e   b a t t e r y   f r o m   ov e r c h a rgi n g  a n d  a t   t h e   s a m e   t i m e   t o   m a i nt a i n   a   hi g h   b a t t e r y   vo l t a ge   l e v e l .   T h e   b a t t e r y   i s   c o m pl e t e l y   f ul l y   c h a r ge d  i n   f i v e   h o u r s   o f   o pe r a t i o n .           F i gu r e   4 .  T hr e e - s t a ge   b a t t e r y   c h a rgi n g       4.   O V ER - C H A R G I N G   A N D   D EEP   C H A R G I N G   C O N TR O L   F o r   t h e   o ve r c ha r gi ng  a n d   de e p  di s c ha r gi ng  b a t t e r y   c o n t r o l ,   t h e   c h a rge   c o n t r o l l e r   i s   s e t   t o   13. 5V   a s   H V D ,   12V   a s   L V R   a n d  11 . 7V   a s   L V D   s e t - po i n t .   T h e   t e s t i n g   i s   e xe c ut e d  w i t h   t w o   t y pe s   o f   t e s t i n g.     T h e   ob j e c t i ve   of   t h i s   t e s t i n g  i s   t o   a na l y z e   t h e   c h a r ge   c o n t r o l l e r   pe r f o r m a n c e   i n   a   di f f e r e n t   s i t ua t i o n.   A t   t h e   f i r s t   t e s t i n g ,   t h e   c o n t r o l l e r   c ha r ge s   t h e   b a t t e r y   fo r   s o m e   c o n s i de r a b l e   t i m e   a n d  t h e n   di s c h a rge s .   T h i s   t e s t i n g  i s   t o   t e s t   t h e   f un c t i o na l i t y   of   t h e   L V D   a n d  L V R   i n   t h e   de v e l o p e d  i nt e gra t e d  s y s t e m .   A s   f o r   t h e   l o a d ,   a   30W   b ul b   i s   c o nn e c t e d  t o   t h e   i n t e g ra t e d  s y s t e m .   A t   t h e   s e c o n d  t e s t i ng,   t h e   c o n t r o l l e r   c h a rge s   a n d  di s c h a rge s   t h e   b a t t e r y   s i m ul t a n e o us l y .   D ur i ng  t hi s   t e s t i n g,   a   30W   b ul b   i s   c h a nge d  t o   a   25W   b ul b   t o   t e s t   t h e   f unc t i o n a l i t y   of   H V D .   T h e   c h a nge s   i n   c h a rgi n g  a n d   di s c ha r gi ng  m o de   of   t h e   b a t t e r y   a r e   a ff e c t e d  by   t h e   b a t t e r y   l e ve l   vo l t a ge ,   E b a t .   F i gu r e   5  p r e s e n t s   t h e   r e s ul t   of  t h e   L V D   a n d  L V R   t e s t   f o r   6  h o u r s   o f   o pe r a t i o n.   T h e   i rra di a n c e   l e v e l   i s   p r e s e n t e d  i n  F i g u r e   5 (a ) .   D u ri n g   t h e   f i r s t   3  h o u r s   o f   o pe r a t i o n   (10: 00  t o   13: 00 ),   t h e   s y s t e m   i s   o p e r a t e d  w i t h   a   h i g h  i rra di a n c e   l e v e l   a t   700  W / m ² .   H ow e ve r ,   t h e r e   a r e   f l uc t ua t i o n s   i n   i rra di a n c e   b e t w e e n   700  W / m ²   a n d  4 00  W / m ² .   T h e   c h a ngi ng  o f   i rr a d i a n c e   l e v e l   a ff e c t s   t h e   P mp   a s   s h o w n   i n  F i g u r e   5(b ).   T h e   ge n e r a t e d  m a xi m u m   po w e r   c o r r e s po n ds   t o   t h e   c ha n ge   i n  i rr a d i a n c e   a r e   b e t w e e n   16W   t o   27W .   D ur i n g  t h i s   t i m e ,   t h e   b a t t e r y   vo l t a ge ,   E b a t   i s   c a l c ul a t e d  b e l ow   t h a n   L V D   s e t - po i n t   (11 . 7V ) .   W h e n   t h e   L V D   s e t - po i n t   i s   de t e c t e d,   t h e   l o a d  i s   c ut   of f  f r o m   t h e   s y s t e m   (S W = 0).     A s   s h ow n   i n   F i gu r e   5(c ),   w h e n   t h e   l o a d  i s   di s c o n n e c t e d  f r o m   t h e   s y s t e m ,   t h e   b a t t e r y   i s   c h a r ge d  by   t h e   I pv .  T h e   po s i t i v e   s i gn   o f   I bat   i n d i c a t e s   t ha t   t h e   b a t t e r y   i s   i n   c ha r gi n g   m o de .   F r o m   t h e   r e s ul t ,   i t   i s   o b s e r v e d  t h a t   t h e   v a l ue s   o f  I pv   a n d  I b a t   a r e   a t   t h e   s a m e   l e v e l   w h i c h   i n d i c a t e s   t h a t   t h e   b a t t e r y   i s   c h a r ge d  w i t h   t h e   s a m e   a m o u n t   o f  c urr e n t   de l i v e r e d  f r o m   t h e   P V   m o dul e .   W i t h   t h e   c o n s t a n t   c h a r g i n g  c u rr e nt ,   t h e   E b a t   w i l l   i n c r e a s e   u n t i l   i t   r e a c h e s   t h e   L V R   s e t - po i nt   (12V ) .   A t   13: 00 ,   t h e   i rr a di a n c e   l e ve l   de c r e a s e s   t o   100   W / m ²   a nd  b e l ow   due   t o   r a i n i ng.   D u ri n g  t h i s   t i m e ,     t h e   I pv = 0  t h us   t h e r e   i s   n o   c urr e nt   f l ow i n g  i n t o   t h e   b a t t e r y .   S i n c e   t h e   E b a t   h a s   a c hi e v e d  t h e   L V R   s e t - po i n t ,     t h e   l o a d  i s   r e c o nn e c t e d  t o   t h e   s y s t e m   by   s w i t c h i n g  o n   t h e   r e l a y   (S W = 5V ).   A t   t h i s   t i m e ,   t h e   b a t t e r y   s uppl i e s   0. 35A   c urr e nt   t o   po w e r   t h e   l o a d.   T h e   n e ga t i v e   s i g n   o f   I b a t   i n d i c a t e s   t h e   b a t t e r y   i s   i n   t h e   d i s c ha r gi ng  m o de .     T h e   r e s ul t   o f   H V D   t e s t   i s   pr e s e n t e d  i n   F i g u r e   6.   F o r   t h i s   t e s t i n g,   t h e   l o a d  i s   c ha n ge d  t o   a   25W   b ul b .   D ue   t o   t h e   l ow   l o a d,   t h e   P V   pow e r   s uppl y   i s   s u f f i c i e n t   t o   c h a r ge   t h e   b a t t e r y   a t   t h e   s a m e   t i m e   po w e r   i s   s uppl i e d  t o   t h e   l o a d.   I n i t i a l l y ,   t h e   P V   m o dul e   i s   s upp l i e d  w i t h   1. 8A - 2A   o f   c ur r e n t   t o   t h e   s y s t e m .   A t   t h e   s a m e   t i m e ,   I b a t   r e c e i v e s   t h e   c ha r gi ng  c u rr e nt   f r o m   t h e   P V   m o dul e   w i t h   a   s m a l l   v a l ue   w h i c h   de pe n ds   o n   t h e   b a t t e r y   r e qui r e m e nt .   S i n c e   t h e   s y s t e m   r e c o gn i z e s   t h e   E b a t   t h a t   i s   a b ov e   t h e   L V D   s e t - po i n t ,   t h e   r e l a y   i s   t h e n   s w i t c h e d   o n .   T h e   po w e r   f r o m   t h e   P V   m o dul e   a nd  b a t t e r y   i s   s uppl i e d  t o   t h e   l o a d.   T h e   P V   m o dul e   c o n t i n uo us l y   c h a r ge s   t h e   b a t t e r y   un t i l   E b a t   r e a c h e s   t h e   f l o a t   vo l t a ge .   T h e   f l o a t   v ol t a ge   i s   r e a c h e d  a t   12 : 40 .   D u r i ng  t hi s   t i m e ,   t h e   c o n t r o l l e r   c ut s   o f f   p ow e r   de m a nd  f r o m   P V   m o dul e   t o   t h e   b a t t e r y   s i n c e   t h e   E b a t   ha s   e xc e e d e d  t h e   H V D   s e t - po i n t   ( 13. 5V ).   T h us ,   t h e   dut y   c y c l e   h a s   r e duc e d  t o   20%  t o   m i n i m i z e   c h a rgi n g  c u rr e n t   f r o m   P V   m o dul e   a n d  a t   t h e   s a m e   t i m e   m a i n t a i n e d   t h e   b a t t e r y   v o l t a ge   a t   a  h i g h   l e v e l .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   and   de v e l opm e nt   of   t hr e e   s t ag e s   m a x i m um   pow e r   t r a c k i ng  s o l ar   c har g e …   ( N. H .   A bdu l   R ahm an )   1275     (a )       (b )     ( c)     F i gu r e   5 .  L V R   a n d   L V D   f un c t i o n a l i t y   t e s t         (a )       (b )     ( c )     F i gu r e   6 .  H V D   f un c t i o n a l i t y   t e s t       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   18 ,   N o .   3 ,  J u n e   20 2 0  :  1 2 7 0   -   1 2 7 8   1276   5.   C O N C LU S I O N     T h e   de ve l o pe d  M P P T   c h a r ge   c o n t r o l l e r   w h i c h   us e s   t hr e e - s t a ge   b a t t e r y   c h a r gi ng,   b ul k ,   a b s o r pt i o n ,   a n d  f l o a t   i s   a b l e   t o   c h a rge   t h e   b a t t e r y   unt i l   f ul l y   c h a r ge d.   W i t h   t h e   a p pl i c a t i o n   o f   a n  A ut o - S c a l i ng  V a r i a b l e   S t e p  S i z e   (A V S S )   MPPT   a l go ri t hm   i n  t h e   b ul k  s t a ge ,   t h e   t i m e   t a ke n   t o   ge t   t h e   b a t t e r y   t o   f ul l y   c h a r ge   s t a t e   b e c o m e s   f a s t e r .   T h e   c o n t r o l l e r   i s   a b l e   t o   c o n t r o l   t h e   dut y   c yc l e   of   t h e   P W M   by   r e duc i n g  i t   t o   20%  w h e n   t h e   b a t t e r y   vo l t a ge   i s   a t   13. 5V   (H V D )  t o   pr o t e c t   t h e   b a t t e r y   f r o m   o ve r c h a rgi n g .   B e s i de s   t h a t ,   t h e   c o n t r o l l e r   c a n   di s c o n n e c t   t h e   l o a d  c o nn e c t e d  t o   t h e   s y s t e m   w h e n   t h e   b a t t e r y   v o l t a ge   dr o ppe d  t o   11. 7V   (L V D ).   H ow e ve r ,   t h e   l o a d  i s   r e c o nn e c t e d  t o   t h e   s y s t e m   o n c e   t h e   b a t t e r y   vo l t a ge   ha s   a c hi e v e d  12V   (L V R ).   T h e   r e gul a t i o n   po w e r   f r o m   t h e   c o n v e r t e r  t o   t h e   i n v e r t e r  h a s   pe r f o r m e d   w e l l   a n d   t h e   s w i t c h i ng  r e l a y   i s   m a na ge d   t o   b e   c o n t r o l l e d .       A C K N O WL ED G E M EN TS     T h e   a ut h o r s   w o ul d  l i ke   t o   a c k n o w l e dg e   t h e   M i ni s t r y   of   E duc a t i o n   (F R G S   G r a nt )   F R G S / 1/ 2018/ / T K 1  0 / U IT M 03/ 16  / f o r   t h e   f i n a n c i a l   s up p o r t   o f   t h i s   r e s e a r c h   p r o j e c t   a n d  G r e e n   E n e r g y   R e s e a r c h  Ce n t r e   (G E R C)  &   S o l a r   P h o t o v o l t a i c   E n e r gy   Co n v e r s i o n   T e c hn o l o g y   Re s e a r c h   &   A ppl i c a t i o n   (S P E CT R A ),   U n i v e r s i t i   T e k n o l o gi   M A R A   f o r   t h e   us e   o f   t h e i r  e qui p m e nt ’s   i n  c o m pl e t i n g   t hi s   r e s e a r c h.         R EF ER EN C ES     [ 1]   S .   A .   J um a a t ,   A .   A .   S .   A b  M a j i d ,   M .   N .   A bdu l l a h,   N .   H .   R a dz i ,   R .   H a m d a n,   a nd   S .   S a l i m i n,   " M o de l i ng   o f   120W   M o no c r y s t a l l i ne   P ho t o v o l t a i c   M o dul e   U s i ng   M A T L A B   S i m ul i n k, "   I ndone s i a n  J ou r na l   of   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   and  C om pu t e r   S c i e nc e ,   v o l .   1 1,   no .   1 ,   p p.   74 - 81 ,   201 8.   [ 2]   H .   C hi ,   M .   T a j ud di n,   N .   G ha z a l i ,   A .   A z m i ,   a nd  M .   M a a z ,   " I nt e r ne t   o f   t hi ng s   ( I o T )   ba s e d  i v   c ur v e   t r a c e r   f o r   pho t o vo l t a i c   m o ni t o r i ng   s y s t e m s , "   I nd one s i an  J our nal   o f   E l e c t r i c al   E n gi ne e r i ng  a nd  C om put e r   Sc i e nc e ,   v o l .   13 ,   no .   3 ,   pp.   1 022 - 103 0,   20 19.   [ 3]   F .   N a de e m ,   S .   S .   H us s a i n,   P .   K .   T i w a r i ,   A .   K .   G o s w a m i ,   a nd  T .   S .   U s t un ,   " C o m pa r a t i v e   r e v i e w   o f   e ne r gy   s t o r a g e   s y s t e m s ,   t h e i r   r o l e s ,   a n d  i m pa c t s   o n  f u t u r e   po w e r   s y s t e m s , "   I E E E   A c c e s s ,   v o l .   7,   pp .   45 55 - 4585 ,   201 8.   [ 4]   G .   A .   M .   M a d r i g a l   e t   al . ,   " F uz z y   l og i c - ba s e d  m a x i m um   po w e r   po i nt   t r a c k i ng   s o l a r   ba t t e r y   c ha r g e   c o nt r o l l e r   w i t h  ba c kup  s t a nd - by   A C   g e ne r a t o r , "   I ndone s i an  J o ur n al   o f   E l e c t r i c al   E ngi ne e r i n g  and  C om pu t e r   Sc i e nc e ,   v o l .   16 ,   no .   1,   pp .   136 - 146 ,   201 9.   [ 5]   N .   N a r a y a n   e t   al . ,   " E s t i m a t i ng   ba t t e r y   l i f e t i m e s   i n  S o l a r   H o m e   S y s t e m   de s i g n  us i ng   a   pr a c t i c a l   m o de l l i ng   m e t ho do l o gy , "   A ppl i e d  e ne r gy ,   v o l .   228 ,   pp .   1629 - 16 39 ,   2 018 .   [ 6]     X .   D .   G .   G um e r a ,   A .   B .   C a be r o s ,   S . - C .   H ua ng ,   W . - R .   L i o u,   a nd  J . - C .   L i n ,   " A   V ar i a bl e   D ut y   C y c l e   P ul s e   T r ai n   C har ge r   f or   I m p r ov i ng  L e ad - A c i d  B at t e r y   P e r f or m a nc e , "   i n  20 17  A s i a n  C o nf e r e nc e   o n  E ne r g y ,   P o w e r   a nd   T r a n s po r t a t i o n  E l e c t r i f i c a t i o n  ( A C E P T ) ,   201 7:   I E E E ,   pp .   1 - 4.     [ 7]   M .   S ho a i b  a nd  V .   N a g a r a j ,   " N o v e l   ba t t e r y   c ha r g i ng   c o nt r o l   s y s t e m   f o r   ba t t e r i e s   us i ng   o n/ o f f   a nd  P W M   c o nt r o l l e r s   f o r   s t a nd  a l o ne   po w e r   s y s t e m s , "   I O SR   J ou r na l   o f   E l e c t r i c al   and  E l e c t r on i c s   E ng i ne e r i ng  ( I O SR - J E E E ) ,   v o l .   6 ,   no .   3,   pp .   44 - 52,   2 013 .   [ 8]   M .   D a k ka k  a nd  A .   H a s a n ,   " A   c har ge   c on t r o l l e r   ba s e d  on  m i c r oc ont r ol l e r   i n  s t an d - a l one   pho t ov ol t a i c   s y s t e m s , "   E ne r g y   P r o c e di a ,   v o l .   19 ,   pp .   87 - 90,   2 012 .   [ 9]   A .   P .   S .   N e g i ,   D .   B a g a i ,   a nd  R .   M a h a j a n ,   " A   s i m p l e   c ha r ge   c on t r ol l e r   s c he m e   bas e d  on  P W M   f or   s o l ar   s t and al o ne   l i g ht i ng  s y s t e m s , "   i n  P r o c e e di ng s   o f   t he   4t h  i nt e r n a t i o na l   c o nf e r e nc e   o n  E ne r gy   &   de v e l o pm e nt ,   e nv i r o nm e n t   &  bi o m e di c i n e ,   20 10:   W o r l d  S c i e nt i f i c   a nd  E ng i ne e r i ng   A c a de m y   a nd   S o c i e t y   ( W S E A S ) ,   p p.   34 - 37 .     [ 10]   G .   S i m bo l o t t i ,   M .   T a y l o r ,   a nd  G .   T o s a t o ,   " S o l a r   P ho t o v o l t a i c s :   T e c hno l o gy   B r i e f , "   I nt e r na t i o na l   R e ne w abl e   E ne r gy   A ge nc y ,   A b u  D h abi ,   U ni t e d  A r ab   E m i r a t e s ,   20 13.   [ 11]   K .   D i ng ,   X .   B i a n ,   H .   L i u,   a n d  T .   P e ng ,   " A   M A T L A B - s i m ul i nk - ba s e d  P V   m o dul e   m o de l   a nd   i t s   a pp l i c a t i o n  unde r   c o ndi t i o ns   o f   no nun i f o r m   i r r a di a nc e , "   I E E E   T r ans ac t i o ns   on   E ne r g y   C on v e r s i on ,   v o l .   27 ,   no .   4 ,   pp .   864 - 87 2,   20 12.   [ 12]     M .   S .   H a k i m ,   F .   L a t i f ,   M .   I .   K ha n,   a nd  A .   B a s i r ,   " D e s i g n  a n d  i m pl e m e n t a t i o n  o f   t hr e e - s t a g e   ba t t e r y   c ha r g e r   f o r   l e a d - a c i d  ba t t e r y , "   i n  2016  3 r d  I nt e r na t i ona l   C on f e r e nc e   on  E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng  an d  I n f or m at i on   C om m uni c at i on   T e c hn ol ogy   ( I C E E I C T ) ,   2016:   I E E E ,   pp .   1 - 5.     [ 13]     S .   A r m s t r o ng ,   M .   G l a v i n ,   a nd  W .   H ur l e y ,   " C om par i s o n  of   bat t e r y   c h ar g i ng  al gor i t hm s   f or   s t and  a l one   phot ov o l t ai c   s y s t e m s , "   i n   2 008   I E E E   P o w e r   E l e c t r o n i c s   S p e c i a l i s t s   C o nf e r e nc e ,   2008:   I E E E ,   pp .   146 9 - 1475 .     [ 14]   V .   A g a r w a l ,   K .   U t ha i c ha na ,   R .   A .   D e C a r l o ,   a nd  L .   H .   T s o uka l a s ,   " D e v e l o pm e nt   a n d  v a l i d a t i o n  o f   a   ba t t e r y   m o de l   us e f ul   f o r   d i s c ha r g i ng   a nd  c ha r g i ng   po w e r   c o nt r o l   a nd  l i f e t i m e   e s t i m a t i o n, "   I E E E   T r a ns a c t i on s   on  E ne r gy   C onv e r s i on ,   v o l .   25 ,   no .   3 ,   pp .   821 - 83 5,   20 10.   [ 15]     M .   R o ko nuz z a m a n  a nd  M .   H o s s a m - E - H a i d e r ,   " D e s i gn  and  i m p l e m e nt at i on  o f   m ax i m um   pow e r   poi nt   t r a c k i ng   s ol a r   c ha r ge   c ont r ol l e r , "   i n  2016  3r d  I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o n  E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   a nd  I nf o r m a t i o n  C o m m uni c a t i o n  T e c hno l o gy   ( I C E E I C T ) ,   2 016:   I E E E ,   pp .   1 - 5 .     [ 16]   R .   D u fo - L ópe z ,   J .   S .   A r t a l - S e v i l ,   J .   L .   B e r na l - A g us t í n ,   a nd  J .   A .   D o m í ng ue z - N a v a r r o ,   " E f f e c t   o f   t he   M P P T   and  SO C   c ont r o l   of   t he   c ha r ge   c ont r o l l e r   i n  P V   s y s t e m s , "   i n  20 15  17 t h  E ur o pe a n  C o nf e r e nc e   o n  P o w e r   E l e c t r o ni c s   a n d  A ppl i c a t i o ns   ( E P E ' 15  E C C E - E ur o pe ) ,   2015:   I E E E ,   pp .   1 - 7.     [ 17]   S .   B .   S .   M o r a ,   E .   A .   L .   P a i pa ,   M .   A .   L .   S e r r a no ,   a nd  L .   F .   B .   M á r que z ,   " P e r f o r m a nc e   c o m pa r i s o n  be t w e e n  P W M   a nd  M P P T   c ha r g e   c o nt r o l l e r s , "   Sc i e nt i a  e t   t e c hni c a ,   v o l .   24 ,   no .   1 ,   p p.   6 - 11,   2 019 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i     IS S N :   2502 - 4752       D e s i gn   and   de v e l opm e nt   of   t hr e e   s t ag e s   m a x i m um   pow e r   t r a c k i ng  s o l ar   c har g e …   ( N. H .   A bdu l   R ahm an )   1277   [ 18]     H .   N a d e m i ,   Z .   S o g ho m o ni a n,   a nd  L .   N o r u m ,   " A   r ob us t   p r e di c t i v e   M P P T   s t r at e gy :   A n   e nab l e r   f or   i m p r ov i ng   t he   phot ov o l t ai c   c onv e r s i on   s our c e , "   i n   20 17  I E E E   6t h  I nt e r n a t i o na l   C o nf e r e nc e   o n  R e ne w a b l e   E ne r gy   R e s e a r c h   a nd   A ppl i c a t i o ns   ( I C R E R A ) ,   20 17:   I E E E ,   pp.   10 86 - 1091 .     [ 19]   B .   P a kk i r a i a h  a nd  G .   D .   S ukum a r ,   " R e s e a r c h  s ur v e y   o n  v a r i o us   M P P T   pe r f o r m a nc e   i s s ue s   t o   i m pr o v e   t he   s o l a r   P V   s y s t e m   e f \ i e nc y , "   J our na l   o f   S ol a r   E ne r gy ,   v o l .   20 16,   2 016 .   [ 20]   N .   H .   B a ha r ud i n ,   T .   M .   N .   T .   M a n s u r ,   F .   A .   H a m i d ,   R .   A l i ,   a n d  M .   I .   M i s r un,   " T o po l og i e s   o f   D C - D C   c o n v e r t e r   i n   s o l a r   P V   a p pl i c a t i o ns , "   I n done s i an  J o ur n al   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng  and  C om p ut e r   Sc i e nc e ,   v o l .   8,   no .   2 ,   pp.   3 68 - 374,   2 017 .   [ 21]   T .   L ue a ng a m o r ns i r i ,   K .   T ho ng pul l ,   K .   C h a l e r m y a no nt ,   a nd  W .   W i c ha ko o l ,   " D e s i gn  an d  de v e l opm e nt   o f   a  s t an d - al one   s o l a r   e ne r gy   ha r v e s t i n g  s y s t e m   by   M P P T   and  qui c k   b at t e r y   c har g i ng , "   i n   201 6  13 t h  I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o n  E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng / E l e c t r o ni c s ,   C o m put e r ,   T e l e c o m m uni c a t i o ns   a nd  I nf o r m a t i o n  T e c hno l o gy   ( E C T I - C O N ) ,   2016:   I E E E ,   pp.   1 - 5 .     [ 22]   J .   Z h a ng ,   G .   H e ,   a nd  Q .   J i a ng ,   " St udy   o f   s c he m e   f or   ph ot o v o l t a i c   p ow e r   s y s t e m , "   i n  2 012  I nt e r n a t i o na l   C o nf e r e nc e   o n  C o m put a t i o na l   P r o bl e m - S o l v i ng   ( I C C P ) ,   2 012:   I E E E ,   pp .   209 - 2 11.     [ 23]   J .   P a n ,   C .   W a ng ,   a nd  F .   H o ng ,   " R e s e ar c h  o f   p ho t ov o l t ai c   c har g i n g  s y s t e m   w i t h  m ax i m um   pow e r   po i nt   t r ac k i n g ,"     i n   2 009   9 t h  I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o n  E l e c t r o ni c   M e a s u r e m e n t   &   I ns t r um e n t s ,   200 9:   I E E E ,   pp .   4 - 478 - 4 - 481 .     [ 24]   J .   J a na ,   H .   S a m a n t a ,   K .   D .   B ha t t a c ha r y a ,   a nd  H .   S a ha ,   " D e s i g n  a nd  de v e l o pm e n t   o f   hi g h  e f f i c i e nc y   f i v e   s t a g e   ba t t e r y   c ha r g e   c o nt r o l l e r   w i t h   i m p r o v e d  M P P T   pe r f o r m a nc e   f o r   S o l a r   P V   S y s t e m s , "   I n t e r na t i o na l   J o ur n al   of   R e ne w abl e   E ne r gy   R e s e ar c h ,   v o l .   8,   no .   2 ,   pp.   9 41 - 953 ,   2018 .   [ 25]   S .   P a dhe e ,   U .   C .   P a t i ,   a nd  K .   M a ha pa t r a ,   " D e s i gn  o f   pho t ov o l t ai c   M P P T   bas e d  c har ge r   f or   l e ad - a c i d  ba t t e r i e s , "   i n   2016  I E E E   I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o n  E m e r g i ng   T e c hno l o g i e s   a nd  I nno v a t i v e   B us i n e s s   P r a c t i c e s   f o r   t he   T r a n s f o r m a t i o n  o f   S o c i e t i e s   ( E m e r g i T e c h) ,   2 016:   I E E E ,   pp.   3 51 - 35 6.     [ 26]   B .   S .   M a nj u,   R .   R a m a pr a bh a ,   a nd  B .   M a t hur ,   " M ode l l i ng  and  c o nt r o l   o f   s t a nda l one   s ol ar   pho t o v o l t a i c   c har g i n g  s y s t e m , "   i n  2 011  I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o n  E m e r g i ng   T r e n ds   i n  E l e c t r i c a l   a nd  C o m pu t e r   T e c hno l o gy ,   2011 :   I E E E ,   pp.   78 - 81 .     [ 27]   Z .   M e hm o o d,   Y .   B i l a l ,   M .   B a s h i r ,   a nd  A .   A s g ha r ,   " P e r f or m anc e   anal y s i s   of   M P P T   c har ge   c ont r o l l e r   w i t h  s i ng l e   and  s e r i e s / pa r a l l e l   c onne c t e d  P V   pane l s , "   i n  201 6  I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o n  I nt e l l i g e n t   S y s t e m s   E ng i ne e r i ng   ( I C I S E ) ,   201 6:   I E E E ,   pp .   278 - 28 2.     [ 28]   N .   H .   A bdu l   R a hm a n   e t   a l . ,   " A ut o - S c a l i ng   V a r i a b l e   S t e p  S i z e   I nc r e m e nt a l   C o nduc t a nc e   M a xi m um   P o w e r   T r a c ki ng   C o nt r o l   A l go r i t hm   f o r   P ho t o vo l t a i c   S y s t e m   "   I nt e r na t i ona l   J o ur na l   of   E ng i ne e r i ng  &   T e c hnol ogy ,   v o l .   7,   pp .   16 5 - 169,   2 018 .       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R S         N oo r   H a s l i z a   A bdul   R a hm a n  r e c e i v e d  he r   B .   E ng .   ( H o ns )   i n   e l e c t r i c a l   e ng i n e e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t i   P ut r a   M a l a y s i a   i n  2 006  a nd   M . S c   i n   E l e c t r i c a l   E n g i ne e r i ng   f r o m   a t   U n i v e r s i t i   T e kno l o g i   M A R A   i n  2014.   S i nc e   201 4,   s he   ha s   be e n  a   l e c t u r e r   i n  D e pa r t m e n t   o f   P o w e r ,   F a c ul t y   o f   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng ,   U ni v e r s i t i   T e k no l o g i   M A R A ,   C a w a ng a n  J o ho r   K a m pus   P a s i r   G uda ng .   H e r   f i e l d  o f   i nt e r e s t   i s   pho t o v o l t a i c s   a nd   r e ne w a bl e   e ne r gy   t e c hno l o g i e s .           A hm a d  M a l i k i   O m a r   o bt a i ne d   hi s   B .   E ng .   ( H o ns )   i n  e l e c t r i c a l   e n g i ne e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t y   of   M a l a y a ,   M . S c .   i n  po w e r   e l e c t r o n i c s   f r o m   L o ug hbo r o ug h  U ni ve r s i t y ,   U K ,   P h. D .   i n  po w e r   e l e c t r o ni c s   f r o m   U ni v e r s i t y   of   M a l a y a .   C ur r e n t l y   he   l e c t ur e s   a t   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M A R A ,   S ha h  A l a m ,   a s   a n  A s s o c i a t e   P r o f e s s o r   o f   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   D e pa r t m e nt .   H i s   m a i n  r e s e a r c h  i nt e r e s t s   a r e   i n  P o w e r   E l e c t r o ni c   C o nv e r t e r s ,   D e di c a t e d  C o nt r o l l e r ,   a nd  A ut o m a t i o n.   A l s o ,   a r e a s   o f   i nt e r e s t   i n   t he   i nv e r t e r   d e s i g n,   P V   hy br i d   m o ni t o r i ng   s y s t e m   a nd   s i z i ng   o f   P V   s y s t e m s         N ur   I qt i y a ni   I l ha m   o bt a i ne d  B a c he l o r   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   ( H o ns )   i n  2 008  f r o m   U ni v e r s i t i   K e ba ng s a a n  M a l a y s i a   a nd  U ni v e r s i t y   of   D ui s bu r g   E s s e n ,   G e r m a ny ,   M S c   i n   P o w e r   i n   201 4  f r o m   U ni v e r s i t y   of   M a l a y a ,   M a l a y s i a .   I n  2014,   S he   ha s   j o i n e d  U i T M   P a s i r   G uda ng   C a m pus   a s   a   l e c t u r e r   a t   t h e   F a c u l t y   of   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng ,   D e pa r t m e nt   o f   E l e c t r i c a l   P o w e r .   H e r   r e s e a r c h   i nt e r e s t   i s   m o r e   t o w a r d s   S m a r t   G r i d  T e c hno l o g i e s ,   E ne r gy   P o l i c y   a nd  A r t i f i c i a l   I nt e l l i g e nc e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a n  J   E l e c   E ng  &   Co m p  S c i ,   V o l .   18 ,   N o .   3 ,  J u n e   20 2 0  :  1 2 7 0   -   1 2 7 8   1278     E z r i l   H i s ha m   B i n  M a t   S a a t   o bt a i n e d  h i s   B .   E ng .   ( H o ns )   i n  e l e c t r i c a l   e ng i ne e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t y   T e kno l o g i   M a l a y s i a ,   M . S c .   i n  e l e c t r i c a l   e ng i ne e r i ng   f r o m   U ni v e r s i t i   P ut r a   M a l a y s i a .   C ur r e nt l y   he   l e c t ur e s   a t   U n i v e r s i t i   T e kno l o g i   M A R A ,   C a w a ng a n  J o ho r   K a m pus   P a s i r   G uda ng ,   a s   a   s e ni o r   l e c t u r e r   i n  E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   D e pa r t m e nt .   H i s   m a i n  r e s e a r c h  i nt e r e s t s   a r e   i n   C o m put e r   E ng i ne e r i ng ,   R o bo t i c s ,   A r t i f i c i a l   I nt e l l i g e nt ,   a nd   I o T   f i e l d.           M o ha m a d  Z ha f r a n  H u s s i n  o bt a i ne d   hi s   P hD   d e g r e e   i n   t he   f i e l d  o f   P ho t o vo l t a i c s   a t   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M A R A   ( U i T M ) .   H i s   m a i n  r e s e a r c h  i nt e r e s t   f o c us e s   o n  s o l a r   pho t o v o l t a i c s   a nd  w i n d   t ur bi n e s ,   a l s o   i nt e r e s t   i n  o t he r   r e ne w a b l e   e n e r g y   t e c hno l og i e s .           Y us r i na   Y us o f   o bt a i ne d   B .   S c   i n  E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   ( H o ns )   i n   19 99  f r o m   W i d e ne r   U ni v e r s i t y ,   C he s t e r ,   P hi l a d e l phi a ,   U S A   a nd  M a s t e r   o f   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   ( P o w e r )   i n  201 7   f r o m   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M a l a y s i a .   I n  2014,   s he   h a s   j o i ne d  U i T M   P a s i r   G uda ng   C a m pus   a s   a   l e c t u r e r   a t   t he   F a c u l t y   o f   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng ,   D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r o ni c s .   H e r   r e s e a r c h  i nt e r e s t   i s   m o r e   t o w a r ds   P o w e r   Q ua l i t y   a nd   A r t i f i c i a l   I nt e l l i g e nc e .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.