I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv e  S y s t em s   ( I J P E DS)   Vo l.  1 5 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 2 4 ,   p p .   2 4 8 0 ~ 2 4 9 2   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 5 .i 4 . p p 2 4 8 0 - 2 4 9 2       2480     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Applica tion o f  inverter  input  rating  method a nd  stan da rd AC  v o ltag e drop/o v er met ho d on a u tom a tic  trans f er sw itch  for  hy brid powere d e - bike c ha rg ing  statio n       M o ha m m a d No o r   H ida y a t ,   Aza m   M uza k him   I ma mm ud din ,   Abd ull a h F a iq M un ir ,   Aj i  Nug ro ho   D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   En g i n e e r i n g ,   S t a t e   P o l y t e c h n i c   o f   M a l a n g ,   M a l a n g ,   I n d o n e s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   1 7 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Sep   7 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   Sep   1 9 ,   2 0 2 4       Au to m a ti c   tran sfe r   sw it c h   (ATS )   i s  u se fu l   fo r   i n teg ra ti n g   two   d iffere n t  e n e rg y   so u rc e s  c a n   b e   a p p li e d   t o   e - b i k e   c h a rg in g   sta ti o n s.  Re n e wa b le  e n e rg y   s o u rc e s  fro m   su n li g h t   u si n g   2 × 1 0 0   Wp   p h o to v o lt a ic   (P V)   m o d u les   a s   th e   m a in   so u rc e   in   th is  st u d y ,   a s  we ll   a s  g rid   e n e rg y   so u rc e s  fu n c ti o n e d   a s  b a c k u p   e n e rg y .   T h is  ATS   u se s  in v e rter  in p u t  ra ti n g   m e th o d s  a n d   sta n d a rd   AC  v o lt a g e   d r o p / o v e r,   a   n o v e l ty   o f  th is  st u d y .   Th e   a m o u n t  o f  c u rre n t   d u rin g   tes ti n g   is  u p   t o   1 4 . 0 9   A.   Th e   v a lu e   o f  t h e   in v e rter  i n p u t  v o l tag e   a ffe c ts  th e   q u a li ty   o f  t h e   in v e rter  o u tp u t   v o lt a g e ,   t h e re   is a sta b il it y   o f  t h e   i n v e rter  o u t p u t   v o lt a g e   fro m   th e   A C  v o lt a g e   sta n d a rd   ±5 %   o f  th e ,   lo we st  v o lt a g e   v a lu e   o f  ( V o_inv )   =   2 2 3 . 9   V  a n d   th e   h i g h e st   v a lu e   ( V o_inv )   =   2 2 6 . 1   V,   a t  t h e   t i m e   o f  ( V i_i nv )   m a x   =   1 4 . 1 5   V  a n d   (V i_i nv )  m in   =   1 2 . 6 6   V.   It  c a n   b e   c o n c lu d e d   th a t  th e   ATS   wo r k s  i n   th e   P V  p o sit io n   o f  t h e   su p p l y   to   t h e   e - b ik e   lo a d ,   in   t h e   P V  sta te  it   c a n   p ro d u c e   p o we r  o f  a   m a x imu m   v a lu e   o f  1 3 5 . 9   W  a t  1 1 : 2 5   a m   a n d   is  a t   th e   lo we st  p o we r  o f     31   W  a t  0 3 :3 1   p m .   T h is  ATS   d e v ice   in   th e   sw it c h   m o d e   su c c e ss fu ll y   imp lem e n ted   a   d u ra ti o n   ra n g e   o f  1 0 - 2 1   m s,  d u ri n g   th e   tra n sfe r  o f  e n e rg y .   K ey w o r d s :   Au to m atic  tr an s f er   s witch   E - b ik e  ch a r g in g   s tatio n   I n v er ter   i n p u t  r atin g   R en ewa b le  en er g y   s o u r ce s   Stan d ar d   AC   v o ltag e  d r o p / o v e r   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mo h am m ad   N o o r   Hid a y at   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Facu lty   o f   E n g in ee r in g ,   State  Po ly tech n ic  o f   Ma lan g     Stre et  o f   So ek ar n o - Hatta  0 9   Ma lan g   6 5 1 4 1 ,   I n d o n esia   E m ail: m o h . n o o r @ p o lin em a . a c. id       1.   I NT RO D UCT I O N   T h e  u s e   o f   e - b i k es  in   I n d o n esi a  ev er y   y ea r   i n cr ea s es  in   lin e   with   th e  g o v e r n m en t' s   r o le  t o   i m p r o v e   th e   g r ee n   en er g y   ec o s y s tem ,   th r o u g h   g o v e r n m en t   r eg u latio n   n u m b er   7 9   o f   2 0 1 4   co n ce r n in g   n ati o n al  en e r g y   p o licy   th at  th e  p r io r ity   r en ewa b le  en er g y   to   b e  d ev el o p ed   is   s o lar   p o wer   p lan ts   wh er e  th e  g o v er n m en t' s   tar g et  in   im p lem en tin g   th is   en er g y   s o u r ce   in   2 0 2 5   is   2 3 % a n d   in   2 0 5 0   is   3 1 %  [ 1 ] .   W i th   th e  in cr ea s i n g   u s e  o f   e - b ik es,  a   ch ar g in g   s tatio n   is   n ee d ed ,   wh ich   is   s p ec ialized   in   th e  e - b ik e   s ec to r .   E lectr ic  v eh icles  in   u s e  in cr ea s ed   b y   th e   en d   o f   th is   y ea r   eq u iv alen t  to   s ales  f r o m   2 . 1   m illi o n   to   7 . 2   m i llio n   v eh icles  g lo b ally   in   2 0 1 9 ,   s o   th e  p er ce n tag e   in cr ea s e  in   elec tr ic  v e h icle  u s e  in cr ea s ed   b y   4 0 %  y ea r   o n   y ea r   [ 2 ] .   T h e   e - b i k e  s ec to r   f ir s t  b ec am e  p o p u lar   in   C h in a,   wh er e  in   1 9 9 1 ,   th e  C h i n ese  G o v er n m en t  wan ted   to   h av e  o f f icial  tech n o lo g y   in   th e   d ev elo p m e n t  o f   e - b ik es,  s o   th at  C h in a   b ec am e   th e  lar g est  co u n tr y   co n s u m e r   an d   m an u f ac tu r e r   in   2 0 1 6 .   Gr o w th   an d   an   i n cr ea s in g   h o u s eh o ld   i n co m e  ec o n o m y   a r e  f ac to r s   in cr ea s in g   d e m an d   f o r   e - b i k es  in   C h in a  an d   m a n y   Asi an   co u n tr ies.  C u r r en tly ,   ab o u t 9 0 % o f   th e  w o r ld ' s   e - b ik es a r e  s o ld   in   C h in a  [ 3 ] .    Gr o wth   in   e - b ik e  s ales  in   th e   last   d ec ad e  h as  in cr ea s ed   b y   1 0 %  p er   y ea r .   Me an wh ile,   f r o m   g lo b al    e - b ik e  s ales  esti m ated   at   ar o u n d   9 0 %  ar e  in   C h in a,   wh e r e  p eo p le  in   d aily   ac tiv ities   r ea ch   1 7 0   m illi o n   p e o p le   wh o   u s e  e - b ik es.  C h ar g i n g   s t atio n s   f o r   elec tr ic  v eh icles  th at  o p er ate  i n   m ee tin g   th e   n ee d s   o f   d aily   elec tr ic   v eh icle  lo ad s   r eq u ir e  co n tin u o u s   en er g y   in   en er g y   s u p p ly   to   lo ad s ,   th en   a  m icr o g r id   to p o lo g y   wh er e  th is   co n ce p t   o f   r en ewa b le  en er g y   is   in teg r a ted   in to   th e  s y s tem ,   with   th e  u s e  o f   b atter y   en er g y   s to r a g e  s y s tem   ( B E S S)  is   al s o   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4         A p p lica tio n   o f in ve r ter in p u t  r a tin g   meth o d   a n d   s ta n d a r d   A C   vo lta g e  d r o p   …   ( Mo h a mma d   N o o r   Hid a ya t )   2481   ap p lied   to   t h is   co n ce p t  as  a  f o r m   o f   a   p r o p o s al  to   m ee t   en er g y   n ee d s   in   th e  c h ar g in g   s tatio n   co n ce p t  [ 4 ] ,   [ 5 ] ,  ev en   ac co r d in g   to   [ 6 ]   elec tr ic  v eh icle  ch ar g in g   s tatio n s   th at  ar e  en tire ly   s u p p lied   f r o m   r en ewa b le  en er g y   ar e   m o d es  o f   tr an s p o r tatio n   th at  ap p ly   th e  co n ce p t  o f   ze r o - em is s io n .   On   th e  o th er   h an d ,   [ 7 ] - [ 9 ] ,   in   th e  ec o - f r ien d ly     e - b ik e  co n ce p t,  o f f - g r id   ch a r g in g   s y s tem s   ar e  p r ef er r ed   o v er   o n - g r id   s y s tem s   b ec au s e  th ey   lo o k   at  th e  ad v an tag es,  s u s tain ab ilit y ,   ea s e  o f   tr an s f er   an d   in s tallatio n   as  well  as  th e  co n v en ien ce   o f   th e   av ailab le  elec tr ical  n etwo r k .   Sy s tem s   th at  u s e  m icr o g r id s   c o n s is t  o f   th r ee   m ain   elem en ts :  en er g y   co n v er s io n ,   en er g y   s to r ag e,   a n d   en er g y   co n s u m p tio n   [ 6 ] .   I n   th is   co n tex t,  s o lar   p o wer   g e n er a tio n   f r o m   p h o to v o ltaic  p an els  b ec o m es  th e   m ain   s o u r ce   to   m ee t th e   en er g y   n ee d s   o f   th e  lo a d .     I n   ad d itio n ,   th e  b atter y   s to r ag e   s y s tem   co n n ec ted   to   th e  s o lar   p an el  ac ts   as  a  s ec o n d   en er g y   s o u r ce   th at  s u p p o r ts   th e   en er g y   n ee d s   o f   th e  lo ad .   T o   co m p lem en t   en er g y   s o u r ce s   f r o m   t h e  p u b lic  g r id ,   th e   s y s tem   also   s er v es  as  a  b ac k u p   s y s tem   in   an ticip atio n   o f   d is r u p tio n s   to   r en ewa b le  en er g y   s o u r ce s ,   th e   s y s tem   ap p r o ac h   is   b ased   o n   th e  s m ar t  g r id   co n ce p t,  wh ich   p r i o r itizes  s y s te m   r eliab ilit y   to   en s u r e  th e  f u lf illme n t  o f   en e r g y   r eq u ir em e n ts   f o r   lo ad s   f r o m   ch ar g in g   s tatio n s   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] .   T h e  s tu d y   also   e x p lain ed   th a t  ch ar g i n g   elec tr ic   v eh icles c an   r ed u ce   th e  p r ice  o f   ch ar g i n g   b ec a u s e  o f   th e  m a x im u m   u tili za tio n   o f   p h o t o v o l taic  o r   PV e n er g y   in   th e  co n ce p t   co u p led   with   a   s lo w  ch ar g i n g   m o d e  th at   is   m o r e  lik ely   to   u s e  en er g y   f r o m   PV.  At  th e  ch ar g in g   s tatio n ,   th er e  ar e   two   ty p es  o f   s o u r ce s   u s ed   f o r   lo a d s ,   n am ely   AC   an d   DC   s o u r ce s .   I f   th e  r eq u ir ed   p o wer   s o u r ce   is   an   AC   s o u r ce ,   th en   th e  e n e r g y   s o u r ce   th at  o r ig in ally   p r o d u ce d   th e   DC   s o u r ce   m u s t  b e   eq u ip p e d   with   a n   in v er ter   ( DC /AC )   to   p r o d u ce   an   AC   s o u r ce .   C o n v er s ely ,   if   th e  av ailab le  p o wer   s o u r ce   is   in   th e  f o r m   o f   a  DC   s o u r ce ,   th en   th e  en er g y   s o u r ce   th at  will  p r o d u ce   th e  AC   s o u r ce   m u s t  h av e  a  co n v e r s io n   d ev ice  in   th e  f o r m   o f   a   r ec tifie r   ( AC /DC )   in s talled   [ 1 2 ] .   I n   th e  s tu d y ,   th e  a u th o r ' s   f o cu s   was  to   u s e  l o ad   v o ltag e   s o u r ce d   f r o m   AC   v o ltag e.   T h is   is   d o n e  t o   m ee t  t h e  n ee d s   o f   d ev ices  u s ed   o n   elec tr ic  b icy cle  lo ad s .   T h er e f o r e ,   in   th is   s tu d y ,   th e   m ain   en e r g y   s o u r ce   is   r en ew ab le  en er g y   f r o m   s o lar   m o d u les  th at  p r o d u ce   DC   s o u r ce s ,   wh ich   t h en   r eq u ir e   co n v er ter s   in   o r d e r   to   b e   co n v er ted   in to   AC   g r id   s o u r ce s   [ 1 2 ] .   Acc o r d in g   to   s tu d ies  [ 1 3 ] - [ 1 6 ] ,   th e  co n ce p t  o f   ch ar g in g   a n d   d is ch ar g in g   elec tr ic  v eh icl es  ca n   b e  ca teg o r ized   in t o   s ev er al  c o n c ep ts   in clu d in g   i)   u n co n tr o lled   ch ar g in g ,   ii)  c h ar g in g   is   d elay ed ,   iii)  a v e r ag e   ch ar g in g ,   iv )   s m ar t c h ar g in g ,   an d   v )   i n tellig en t d is ch ar g in g .   T h er e  ar e  two   ty p es o f   t h e  co n ce p t o f   s elf - co n tr o l   in   in teg r atin g   s ev er al   en e r g y   s o u r ce s .   T h e   f ir s t  is   u s in g   a   h y b r id   ch ar g er   c o n tr o ller   d e v ic e  [ 1 7 ] ,   [ 1 8 ]   wh e r e  s o m e  o f   th e  e n er g y   s o u r ce s   p r o d u ce d   will  b e  c o n tr o lle d   v ia  ch ar g e  co n tr o ller / m ax im u m   p o wer   p o in t  tr ac k in g   ( MPPT )   f o r   c h ar g i n g   m o d e   ag ain s t  s to r ag e  b atter ies  with   v o ltag e  u s in g   a   DC   s y s tem .   T h e  s ec o n d   is   u s in g   an   au to m atic  tr an s f er   s witch   ( AT S)  [ 1 9 ] - [ 2 5 ]   w h e r e  th e   in s talled   en er g y   s o u r ce   will  b e  in teg r ated   in   ac c o r d a n ce   with   th e  p r io r ities   an d   en er g y   co n d itio n s   av ailab le   in   th e   e n er g y   s o u r ce   to   b e  s u p p lied .   T h e  co n ce p t  in   th is   co n tr o l p a r am eter   ca n   u s e  an   AC   o r   DC   v o ltag e  s y s tem .     I n   th is   p ap er ,   th e  m ain   p u r p o s e  o f   th e  s tu d y   is   to   m ax im iz e  th e  in teg r atio n   o f   b o t h   en er g y   s o u r ce s   d er iv ed   f r o m   PV  an d   th e   g r id   with   th e  ap p licatio n   o f   s to r a g e  b atter ies  to   m ax im ize   en er g y   f r o m   PV.  I n   a d d itio n ,   th e  r esear ch   also   aim s   to   m ain tain   th e  q u ality   o f   t h e  v o ltag e  to   b e  s u p p lied   to   th e   e - b ik e  lo ad ,   to   m ee t   th e   v o ltag e  r eq u ir ed   o n   th e   e - b ik e  ch ar g in g   d ev ice.   So   th e  m ain   t h o u g h ts   th at  will  b e  d is cu s s ed   in   th is   s tu d y   in clu d e:   i)   A n aly s is   o f   th e  v o ltag e   s u p p lied   f r o m   r en ewa b le  en e r g y   s o u r ce s ,   n am ely   PV,   d u r in g   PV e n er g y   p r o d u ctio n ,   an d   en er g y   s o u r ce s   f r o m   th e  g r id   b ased   o n   th e  allo wab le  d r o p /o v er   v o ltag e  s tan d ar d s ;  ii)   An aly s is   o f   th e  ab ilit y   o f   lead - ac id   b atter ies  1 2   V  1 0 0   AH,   ac co r d i n g   to   q u ality   s tan d ar d s   th at  n ee d   to   b e  m ai n tain ed   alo n g   with   in v er ter   d ev ices ;  an d   iii)   I m p l em en tatio n   o f   c o n tr o ls   o n   AT S   d ev ices  u s ed   f o r   h y b r id   s o u r ce   in teg r atio n   o n   p h o to v o ltaic  an d   g r id .   T h e  lim itatio n   o f   th e  p r o b lem   o f   th is   s tu d y   is   th e  d es ig n   o f   th e  s y s tem   u s ed   u s in g   th e  lo ad   c ap ac ity   o f   an   e - b ik e  as  m u ch   as  o n e  e - b i k e  with   an   e - b i k e  s p ec if icatio n   o f   1 2 8   W h   in   th e   o p er atio n   o f   ch ar g in g   to   th e    e - b ik e  b atter y   a n d   u s in g   e - b ik e s   with   s co o ter - s ty le  e - b ik es  o r   SS E B s .   T h en   th e   co n tr o ller   u s ed   f o r   th e   o p e r atio n   o f   th e  s y s tem   alg o r ith m   is   th e  Ar d u in o   u n o   m icr o c o n tr o ller .   As  well  as  th e  h y b r id   o p er atio n   o f   t h e  s y s tem   o n   th e  g r id   s u p p ly   s o u r ce ,   o n ly   th e  v o ltag e   q u ality   is   d is cu s s ed   i n   th is   s tu d y .   T h e   ap p licatio n   o f   th is   s y s tem   to   th e  n ee d s   o f   th e  co m m u n ity   ca n   b e   im p lem en ted   f o r   c h ar g in g   e - b i k e  tire s   wh ich   h as  b ee n   wid esp r ea d   in   I n d o n esian   s o ciety ,   b ec au s e  o f   th e   lack   o f   ch ar g i n g   s tatio n s   f o r   e - b ik es  t h em s elv es,  s o   th e  r esear ch   is   f o cu s ed   o n   m ee tin g   th ese  n ee d s ,   with   th e  ap p licatio n   o f   en v ir o n m en tally   f r i en d ly   en er g y   s o u r ce s   as  th e  b asic  co n ce p t  o f   co n tr ib u tin g   to   th e  n et  ze r o   e m is s io n   ( NZ E )   co m m itm en t.       2.   M E T H O D    2 . 1 .   Desig n o f   e - bik e  cha rg ing   s t a t io n    T h e   e - b i k e   c h a r g i n g   s t a ti o n   c o n s i s t s   o f   s e v e r a l   m a i n   c o m p o n en t s   c o n s is ti n g   o f   2 × 1 0 0   W p   w i t h   a n   o p e n   c i r c u i t   v o l t a g e   ( V oc )   o f   2 2 . 4   V   m o n o c r y s t a l li n e   t y p e .   W h e r e   t h e   n u m b e r   o f   s o l a r   m o d u l e s   i s   t a k e n   f r o m   t h e   c a l c u l a ti o n   o f   d a i l y   e n e r g y   n e e d s   o f   a   l o a d   o f   5 7 6   W h   a n d   t h e   a v e r a g e   i r r a d i a t i o n   o f   s u n l i g h t   i n   M a l a n g   C it y   o f   5 . 0 2   k W h / 2 ,   t h e n   t h e   D C / DC   co n v e r t e r   u s e s   t h e   P o w m r   M PP T   6 0   A   1 3   V   d e v i c e   a s   a   d e v ic e   t o   c o n t r o l   t h e   c h a r g i n g   o f   e n e r g y   f r o m   P V   t o   s t o r a g e   b a tt e r i es .   T h e  s t o r a g e  b a t t e r y   wi t h   L ea d   A c i d   t y p e   1 2   V   1 0 0   A H   i s   i n s t a ll e d   p a r a l l e l   t o   K e n i k a   i n v e r t e r   1 2   V   1 0 0 0   W .   A   S y s t e m   v o lt a g e   o f   1 2   V d c   is   a p p l i e d   t o   t h is   e - b i k e   c h a r g i n g   s t a t i o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 5 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 2 4 :   2480 - 2 4 9 2   2482   c o n c e p t .   T h e   i n v e r t e r   is   a r r a n g e d   p a r a l l e l   t o   t h e   s t o r a g e   b a t t e r y   b e c a u s e   w h e n   t h e   e n e r g y   f r o m   t h e   P V   is   b e l o w   t h e   s t a n d a r d   r at i n g   o n   t h e   i n v er t e r ,   t h e   b a t te r y   w i ll   d i r e ct l y   s u p p o r t   t h e   P V   t o   s u p p l y   e n e r g y   t o   t h e   l o a d   t h r o u g h   t h e   i n v e r t e r .   Fi g u r e   1   s h o w s   a   b l o c k   d i a g r a m   o f   t h e   s y s t e m   d es i g n   a t   t h e   c h a r g i n g   s t at i o n .    T h e  s y s tem   d esig n   o n   th e   e - b i k e  ch ar g in g   s tatio n   is   e q u ip p e d   with   a  m o n ito r in g   s y s tem   th at  in clu d es   th e  v alu e  o f   p o we r ,   v o ltag e,   a n d   cu r r en t  p r o d u ce d   b y   r e n ewa b le  en er g y   s o u r ce s   an d   th e  g r i d ,   alo n g   with   en er g y   co n s u m p tio n   th at  h as  b ee n   a b s o r b ed   b y   th e  e - bi k e  lo a d .   T h e   ch ar g e  co n tr o ller   attac h e d   to   t h e  s y s tem   o p er ates  at  a  v o ltag e   o f   1 3   v o lts ,   with   t h e  ty p e   o f   MPPT  u s ed ,   th e  v o ltag e  g en er ate d   b y   th e  PV  wil l  b e  s tab ilized   at  a   v o ltag e  r atin g   o f   1 3   v o lt  b y   th e  MPPT  d ev ice  to   ch ar g e  en er g y   to   th e  s to r ag e  b atter y   an d   will  d ir ec tly   s u p p ly   en er g y   to   th e  e - b ik e  lo a d .   T h e  o u tp u t  v o ltag e  o f   th e  in v er ter   i n   th e  f o r m   o f   AC   v o ltag e  b ef o r e  g o in g   to   th e  lo ad   will b e  o p er ated   b y   th e  AT S sy s tem   as th e  m ain   d ev ice  in   th e  co n tr o l o f   en e r g y   s o u r ce s   th at  will  s u p p ly   to   th e  lo ad ,   wh er e  th e  AT S  d ev ice  is   co n n ec ted   to   two   en e r g y   s o u r c es  f r o m   r en ewa b le  en er g y   an d   th e  g r id   [ 2 2 ] .   T h is   AT S  d ev ice  will  b e  th e  m ain   s u b ject  o f   d is cu s s io n   in   th is   p ap er .   T h e  AT S  in   th is   s tu d y   is   to   m ain tain   th e   p o ten tial  o f   PV  en er g y   s u p p ly   ag ain s t  e - b i k e  lo ad s ,   th en   b asically   th e  b alan ce   o f   th e  e n er g y   s y s tem   in   PV  i n   ( 1 ) ,   wh ich   o f   t h e  s o lar   ir r ad ia n ce   ca p tu r ed   b y   s o lar   m o d u les  g en er ates  PV  p o wer   (  ) ,   th en   b y   MPPT  d ir ec tly   co n tr o l  th e  ch a r g in g   o f   th e  b att er y   ( )   d an   W h en   th e  e - b ik e  lo ad   is   attac h ed   ( ) ,   th er e  will  b e  a  lar g e  v alu e   o f   p o wer   [ 2 2 ] - [ 2 7 ] .     =  −   ( 1 )           Fig u r e   1 .   E - b ik e  c h ar g in g   s tatio n   b lo c k   d iag r am       2 . 2 .   B a t t er y   s t o ra g e  s y s t em   Dep th   o f   d is ch a r g e   ( D o D )   o f   a   b at te r y   is   an   i m p o r t a n t   p a r a m et er   i n   d ete r m i n i n g   h o w   d e p t   a   b atte r y   wil l  ch ar g e   b e f o r e   it   is   r ec h ar g e d .   I n   t h is   c o n t ex t,   t h e   au th o r s   h a v e   ass i g n ed   a  s tat e   o f   c h a r g e   ( So C )   v al u e   t h a t   r e p r ese n ts   t h e   co n d it io n   o f   t h e   b at te r y   f r o m   e m p ty   t o   f u l l  b as e d   o n   a   s p ec i f i c   v o l ta g e ,   wh ic h   h as   i m p lic ati o n s   o n   th e   D o D  o f   t h e  b at te r y .   A  li m i t   o f   S o C   at  0 %  w it h   a   v o lta g e   o f   1 0 . 7   v o lts   i n d ica tes  th at  th e  b atte r y   is   c o n s i d e r e d   co m p let el y   d is c h ar g ed   at  th at  p o i n t,   wh ile   1 0 0 %  S o C   a t  a  v o lt ag e  o f   1 3 . 2   v o l ts   i n d ic ates   t h at   t h e  b a tte r y   h as   r e ac h e d   its   f u ll   c ap ac it y .   T h e   s e tti n g   o f   t h is   S o C   li m it   als o   h as  d i r e ct  r e le v a n c e  to   t h e   b att e r y   c h a r g e   a n d   d is c h ar g e   cy cle .   B y   d es ig n i n g   t h ese  li m it s ,   t h e   a u t h o r s   s e ek   t o   e x t e n d   b a tte r y   li f e ,   as  l ess   d e ep   c h a r g e   a n d   d is c h a r g e   c y c les   ten d   t o   i n c r e ase   b att e r y   li f e   i n   t h e   l o n g   r u n .   T h e r e f o r e,   k n o w le d g e  o f   t h e  b at te r y ' s   D o D   v al u e   i s   im p o r ta n t  b ec a u s e   it  g i v es   a n   i d e a   o f   h o w   m u c h   e n er g y   c an   b e   s u p p li ed   f r o m   t h e   b atte r y   b e f o r e  it   n e ed s   to   b e   r e ch ar g ed ,   t h u s   af f e cti n g   t h e  p er f o r m a n c e  a n d   o v e r al l  li f e   o f   t h e  le a d - ac i d   b atte r y .   Fi g u r e   2   ill u s t r a tes  t h e  p e r c en ta g e  o f   D o D   u s e d   at  e - b ik e  ch ar g i n g   s tat io n s ,   a   p a r a m et er   i n   d e te r m in in g   t h e  m a x im u m   l im it  o f   en er g y   s u p p l y   f r o m   th e  b a tte r y   to   t h e   l o a d .   T h er e   is   als o   a n   in d ic ati o n   o f   m ax im u m   b a tte r y   d is c h ar g e   w h i ch   m e an s   t h a t  th e  b at te r y   is   all o we d   to   s u p p l y   e n e r g y   t o   th e  m a x i m u m   l o a d   at   a   v o lta g e  o f   1 1 . 2   v o lts   wi th   a   D o D   p e r ce n t a g e   o f   8 0 % .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4         A p p lica tio n   o f in ve r ter in p u t  r a tin g   meth o d   a n d   s ta n d a r d   A C   vo lta g e  d r o p   …   ( Mo h a mma d   N o o r   Hid a ya t )   2483       Fig u r e  2 .   Do D  p er ce n tag e   g r a p h   o f   lead   ac id   b atter y       2 . 3 .   I nv er t er   inp ut  ra t ing     F i g u r e   3   e x p l a i n s   t h e   s c h e m a tic   o f   t h e   i n v e r t e r   i n p u t   r a t i n g   m e t h o d .   T h i s   m e t h o d   i s   a   n o v e l t y   m e t h o d   u s e d   f o r   c o n t r o l   p a r a m e t e r s   o n   A T S .   T h i s   m e t h o d   s u m m a r i z e s   s e v e r a l   p r o c e d u r e s   t h a t   in c l u d e   t h e   s t a n d a r d   l o w e r i n g   o f   t h e  DC   v o l t a g e ,   t h e   D o D   i n   l e a d   a c i d   b at t e r i es ,   a n d   t h e   m i n i m u m / m a x i m u m   i n p u t   v a l u es   r e q u i r e d   i n   t h e   i n v e r t e r   s p e c i f i c at i o n s .   I n   a   s y s t e m   c o n n e c t e d   t o   s o l a r   p a n e l s ,   t h e   m a x i m u m   a l l o w a b le   d r o p   i n   D C   v o l t a g e   i s   3 %   f r o m   t h e   s o l a r   m o d u l e   f u r th e s t   t o   t h e   i n p u t   o f   t h e   p o w e r   co n v e r t e r   [ 2 8 ] .   F o r   e x a m p l e ,   1 1 . 6 4   v o l t s   r e p r es e n ts   3 %   o f   t h e  DC   s y s t e m   v o lt a g e   o f   1 2   v o l t s .   F u r t h e r m o r e ,   t h e   D o D   l i m i t  o f   t h e   b at t e r y   r e a c h e s   8 0 %   o f   t h e  1 1 . 2 - v o l t   v a l u e ,   a n d   t h e   i n v e r t e r   i n p u t   s p e c i f i c at i o n s   r a n g e   f r o m   1 0 . 5   t o   1 5 . 5   v o l t s .   T h e   i n v e r t e r   i n p u t   v o l t a g e   r a n g e   f r o m   1 1 . 2   t o   1 5   v o l t s   i s   t a k e n   as   a   p a r a m e t e r ,   t a k i n g   i n t o   a c c o u n t   t h e   p e r m i s s i b l e   DC   v o l t a g e   d r o p   a n d   t h e   b a t t e r y   D o D   l i m i t ,   w h i c h   s ti l l  c o r r e s p o n d s   to   t h e   i n v e r t e r   i n p u t   v o l ta g e   r a tin g   s p e c i f i ca t i o n s .   T h es e   p a r a m e t e r s   a r e   t h e n   u s e d   t o   d e t e r m i n e   w h e th e r   s o l a r   p a n el s   c a n   s u p p l y   p o w e r   r e q u i r e m e n ts   f o r   e - b i k e  l o a d s .   T a k i n g   i n t o   a c c o u n t   v a l u es   s u c h   a s   DC   v o l ta g e   d r o p   a n d   b a t t e r y   D o D   l i m i ts   is   a n   i m p o r t a n t  s t e p   i n   o p ti m i z i n g   t h e   e f f i ci e n c y   a n d   r e s i li e n c e   o f   r e n e w a b l e   e n e r g y   s y s t e m s .   B y   e n s u r i n g   t h a t   t h e s e   p a r a m e te r s   r e m a i n   w i t h i n   a d j u s t e d   l im i t s ,   t h e   s y s t e m   c a n   p r o v i d e   s t a b l e   a n d   r e li a b l e   p o w e r   a v a i l a b i l i t y   t o   s u p p o r t   s u s ta i n a b l e   e n e r g y   n e e d s ,   s u c h   a s   p o w e r   p r o v i s i o n   f o r     e - b i k e s .   T h i s   e m p h as i z es   t h e   im p o r t a n c e   o f   p r o p e r   m a n a g e m e n t   o f   t h e s e   c r i t i ca l   a s p ec t s   i n   d e s i g n i n g ,   m a i n t ai n i n g ,   a n d   o p e r a t i n g   r e n e w a b l e   e n e r g y   s y s t e m s   c o n n e c t e d   t o   s o l a r   p a n e l s   f o r   e v e r y d a y   a p p l i c at i o n s   [ 2 9 ] .           Fig u r e  3 .   I n v er te r   in p u t r atin g   m eth o d     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 5 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 2 4 :   2480 - 2 4 9 2   2484   Fro m   ( 2 ) ,   it   will  b e  k n o w n   th e  co n d itio n   o f   t h e  PV  s o u r ce   p o wer   wh e n   th e   e - b ik e  l o ad   i s   in s talled   alo n g   with   th e  d u r atio n ,   an d   t h e  last   b atter y   p o wer   v alu e   w h en   th e   e - b i k e  lo ad   is   n o   lo n g er   in s talled .     is   th e  v alu e  o f   th e  o u tp u t  v o ltag e  o f   th e  ch ar g er   c o n tr o ller   o n   th e  b atter y ,   wh er e  th e     will  b e   ch ar g in g   wh e n   th e    v alu e   is   p o s itiv e  at   th e   s am e  tim e  t h e  v al u e  o f   _  = .   Ho wev er ,     will  b e  d is ch ar g ed   wh en   th e    v alu e  is   n eg ati ve   at  th e  ti m e  v alu e  o f   _  = .   _    i s   t h e   i n v e r t e r   i n p u t   v o l t a g e .   T h e   i n v e r t e r   i n p u t   v o l t a g e   c a n   c o m e   f r o m   t h e   P V   v o l t a g e   w h i ch   h a s   b e e n   c o n t r o l l e d   v i a   S C C   o r   i t   c a n   a l s o   c o m e   f r o m   t h e   b a t t e r y   v o l t a g e   w h e n   t h e   P V   d o e s   n o t   g e t   s u n l i g h t .     i s   t h e   v o l t a g e  o f   t h e   b at t e r y   w h e n   th e   b a t t e r y   s u p p l i es   e n e r g y   t o   t h e   l o a d   o r   w h e n   t h e  P V  n o   l o n g e r   p r o d u c e s   e le c t r i ca l  e n e r g y .   S o ,   t h e   e n e r g y   t h a t   h a s   b e e n   c h a r g e d   t o   t h e   b a t t e r y   wi ll   b e   s u p p l i e d   b a c k   b y   t h e   b a tt e r y   t o   t h e   l o a d .     _  ≈ { , ( + )      ℎ   , ( − )       ℎ     ( 2 )     2 . 4 .   Sta nd a rd  AC  v o lt a g e    T h e   a l l o w a b l e   AC   v o l t a g e   d r o p   v a l u e   o n   t h e   c o n s u m e r   i n s t a l l a t i o n   s i d e   is   a b o u t   ±4 - 5 %   o f   t h e   n o m i n a l  A C   s y s t e m   v o l t a g e   [ 2 8 ] ,   [ 3 0 ] ,   w h i c h   i s   a b o u t   2 2 0   V .   T h i s   i n d i c a t e s   t h at   t h e   ' d r o p   l i m it'   i s   a b o u t   5 %   o f   t h e   n o m i n a l   s y s te m   v o l t a g e ,   a b o u t   2 0 9   v o l t s ,   w i t h   a n   o v e r - v o l t a g e   l i m i t   ( ' o v e r   v o l t a g e   l i m i t' )   i n   t h e   r a n g e   o f   2 3 1   v o l t s ,  t h e   o v e r / d r o p   v o l t a g e   v a l u e  c a n   b e   f o u n d   t h r o u g h   ( 3 )   a n d   ( 4 ) .   T h e s e   o v e r v o l t a g e  l i m i ts   a r e  a d ju s t e d   t o   t h e  v o l t a g e  s p e c i f i ca t i o n s   o n   l o a d   c o n t r o ls   a n d   e - b i k e s .   I n   s o m e   a n a l y s es   o f   d a t a   c o l le c t e d   o n   g r i d   v o lt a g e   a t   n i g h t ,   t h e r e  w e r e  c o n d i t i o n s   w h e r e   t h e   v o l t a g e   ex c e e d e d   2 3 1   v o l t s .   H o w e v e r ,   o n   t h e   o t h e r   h a n d ,   t h e   l o a d   v o l t ag e   s p e c i f i ca t i o n   s t i ll  m e e t s   t h e   r e c o m m e n d e d   v o l t ag e   r a t i n g .   W h e n   o v e r c o m i n g   g r i d   v o l t a g e   c o n d i t i o n s   t h a t   e x ce e d   t h e   o v e r - v o l t a g e   l i m i t  a t  2 3 1   v o l t s ,   i t  s h o u l d   b e  n o t e d   t h a t  v o l t a g e  s p e ci f i c at io n s   o n   l o a d   c o n t r o l   a n d   e - b i k es   m u s t   b e  c a r e f u l ly   o b s e r v e d .   A l t h o u g h   t h e r e   a r e   s i t u a t i o n s   w h e r e   t h e   g r i d   v o l t a g e   e x c e e d s   t h is   u p p e r   l i m it ,   i t   i s   i m p o r t a n t   t o   e n s u r e  t h a t   t h e   l o a d   c o n t r o l   d e v i c e s   a s   w e l l   as   t h e   e - b i k e   a r e   a b l e   t o   h a n d l e   t h e   v o l t a g e   r i s e   w i t h o u t   e x p e r i e n c i n g   d a m a g e   o r   m a l f u n c t i o n .   I n   t h es e   c as e s ,   c o n t i n u o u s   m o n i t o r i n g   o f   s y s te m   h e a l t h   as   w e l l  a s   p r o p e r   a d j u s t m e n ts   t o   c o n t r o l  e q u i p m e n t   a n d   l o a d s   a r e   n e c ess a r y   t o   m a i n t ai n   s a f et y   a n d   o p t im a l   p e r f o r m a n c e   i n   t h e   l o n g   r u n .      = ( (  −  )  ) × 100%   ( 3 )      = ( (  −  )  ) × 100%   ( 4 )        is   th e  p er ce n tag e  o f   v o ltag e  v alu e  th at  ex ce ed s   o f   AC   v o ltag e  v alu e,   wh ile     is   th e  v o ltag e   d r o p   v alu e   at  AC   v o ltag e.      s et  o n   2 2 0   V   is   th e   n o m in al   v o lt ag e  s tan d ar d   f o r   AC   v o ltag e.      is   th e  v o ltag e  v alu e  d etec ted   b y   t h e  AC   v o ltag e  s en s o r .   T h e  m in im u m   an d   m ax im u m   lim its   o f   th e  v alu e  o f      an d       b ec o m e   a  p ar am eter   in   th e  g r id   s y s tem   th at  f u n ctio n s   as a   b a ck u p   in   au to m atic  tr a n s f er   s witch   d ev ices.     2 . 5 .   Desig n  o f   a uto ma t ic  t ra ns f er   s wit ch   An   AT S  is   an   au to m ated   d ev i ce   th at  u s es  co n tr o l  lo g ic  o n   a  co n tr o ller   p r o g r am m e d   ac co r d in g   to   th e  AT S  m ec h an is m .   T h e  id en tifie r   o f   th is   AT S  m ec h an is m   u s es  Ar d u in o   Un o   to   im p lem en t  v o ltag e  in p u ts   o n   ea ch   en er g y   s o u r ce   alo n g   with   o u tp u ts   co n n ec te d   to   e - b ik e   l o ad s .  I n   th is   s tu d y ,   h y b r id   en e r g y   s o u r ce s   co n s is t  o f   s o lar   p an els  ( 2 0 0   wp )   an d   g r id   p o wer   s o u r ce s   th at  ar e  u s ed   alter n ately .   AT S  g iv es  p r io r ity   to   en er g y   f r o m   s o lar   p an els,  p o wer ed   b y   s to r ag e  b atter ies  ( 1 2   V  2 0 0   AH) ,   with   th e  g r i d   as  a  b ac k u p   in   c ase  th e   s o lar   p a n els  ar e  in s u f f icien t lo a d   r eq u ir em en ts .   C o n tr o l  lo g ic  r eq u ir es  in p u t  f r o m   AC   an d   DC   v o ltag e  s en s o r s   to   m o n ito r   g r id   an d   in v er ter   v o ltag es.   T h e  o u tp u t   o f   th e  c o n tr o l  m ec h an is m   u s es  a  r ela y   as  a   s witch   t h at  is   g o v er n e d   b y   p r e - p lan n ed   in p u t   p ar a m eter s .   T h is   p lan n in g   r e q u ir es  a  s witch   f o r   ea c h   p h ase   co n d u cto r   an d   a  n eu tr al  en e r g y   s o u r ce   co n n ec ted   to   th e  lo ad ,   an ticip atin g   a  p a r allel  s y s tem   b etwe en   th e  in v e r ter   an d   g r id   o u tp u ts .   T wo   s o lar   p a n els  o f   1 0 0   wp   e ac h   ar e  ar r an g ed   i n   p a r allel  to   in cr ea s e  th e   m ax im u m   cu r r e n t  to   1 0   A  with   an   o p en   cir cu it  v o ltag e  ( V oc )   v alu e  o f   2 2 . 2   v o lts .   As  lo n g   as  th e  s o lar   p an els  p r o d u ce   en er g y ,   th e  s to r ag e   b atter y   is   ch ar g ed   u s in g   a n   M PP T   o f   6 0   A.   T h e   in v e r ter ,   wh ich   co n v er ts   DC   to   AC ,   is   s et  p ar allel  to   th e  b atter y   s o   th at  th e  b atter y   will  p r o v id e  d ir ec t  v o ltag e  to   th e  in v e r ter   wh en   th e  s o lar   p an els  ar e  n o t   p r o d u ci n g   en er g y .   So ,   th e  alg o r ith m ic  p r o ce s s   f lo w  o f   th e  au t o m atic  tr an s f er   s w itch   is   s h o wn   in   F ig u r e  4.   I n   th e   p lan n i n g   alg o r ith m   o f   th is   AT S st u d y ,   ap a r t f r o m   c o n s id er in g   th e  f u lf illme n t  o f   e n er g y   s o u r ce s   f r o m   PV  an d   g r i d   to   lo a d s ,   r e s ea r ch er s   also   co n s id er   elec tr o n ic  d ev ices  th at  h elp   with   th e  en er g y   co n v er s io n   p r o ce s s   o f   PV  an d   d ev ices  in   s witch in g   s y s tem s .   T h e  en er g y   co n v er s io n   d ev ice  f r o m   PV  r esear ch er s   m ain tain s   th e  p er f o r m an ce   o f   th e  DC /AC   in v er ter   wh en   th er e  is   a  f ail u r e  o f   v o ltag e  co n v er s io n ,   th e n   th e  in v er ter   o u tp u t  b ec o m es  an   im p o r tan t   co n s id er atio n   as  a n   AT S   wo r k i n g   p a r am eter .   Fu r th er m o r e,   th e  s u c ce s s   o f   th e   wo r k   o f   th e  AT S  m u s t  n o t  b e  s ep ar ated   f r o m   th e  s u cc ess   o f   th e  s witch in g   s y s tem ,   th e  f ailu r e  o f   th e  s witch in g   s y s tem   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4         A p p lica tio n   o f in ve r ter in p u t  r a tin g   meth o d   a n d   s ta n d a r d   A C   vo lta g e  d r o p   …   ( Mo h a mma d   N o o r   Hid a ya t )   2485   n ee d s   to   b e   co n s id er e d ,   th e r ef o r e  th e  AT S  o u tp u t  v o ltag e  d et ec ted   m u s t  b e  c o n s id er ed   an d   m u s t  b e  a  p a r am eter   in   th e  co n tr o l m ec h a n is m   o n   t h e  AT S.    I n   Fig u r e  4 ,   _ =   i n p u t  in v er ter   v o ltag e ,   in   th is   p ar am eter ,   th e  s y s tem   h as  a  lim it  o n   th e  v o ltag e   v alu e  o f   1 1 . 2 - 1 5   v o lts   in   th e  a p p licatio n   o f   th e  i n v er ter   in p u t  r atin g   m eth o d .   W h ile  in   o th e r   p ar am eter s   is   th e   o u tp u t  v o ltag e  v alu e  o f   th e  in v er ter ,   g r id ,   a n d   AT S,  wh er e  th e   AC   v o ltag e  s y s tem   is   ap p lied ,   b ec au s e  th e  v o ltag e  s y s tem   u s ed   is   an   AC   v o ltag e  s y s tem .   I t  is   n ec ess ar y   to   s tan d ar d ize  th e  v o ltag e  ap p lied ,   in   th is   ca s e  th e    AC   v o ltag e  d r o p   m eth o d   is   im p lem en ted .   T h e  lim it  o f   AC   v o ltag e  is   5 %  o v er /d r o p   f r o m   th e  n o m in al     v o ltag e  ( 2 2 0   V) ,   wh ich   is   2 0 9 - 2 3 1   V.   _ =   o u tp u t   in v er ter   v o lta g e ,    =   g r id   v o ltag e , _ =   o u tp u t   AT S v o ltag e .    T h e  co n tr o ller   b o ar d   u s ed   is   t h e  Ar d u in o   U n o .   T h e  u s e  o f   A C   an d   DC   s en s o r s   is   im p lem e n ted   in   th is   s im u latio n   b y   u s in g   a n   o cto co u p ler   as  a  s witch   o u tp u t.  T h e  m o d elin g   in   Fig u r es  5   an d   6   i s   u s ed   to   ass em b le  co n tr o ller   in p u ts   u s in g   AC   an d   DC   v o ltag e  s en s o r s .   T h e  A C   s en s o r   is   u s ed   to   r ea d   v o lta g e  d ata  o n   t h e  g r id   s y s tem ,   wh ile  th e  D C   s en s o r   is   u s ed   to   r ea d   th e  v o ltag e  at  th e  in v er ter   in p u t  as  a  p ar am eter   f o r   d eter m in i n g   h o w  th e   p h o to v o ltaic  s y s tem   c an   wo r k .   T h e  u s e  o f   a   v o ltag e   d iv id er   is   ap p lied   to   s en s o r   r ea d in g s   at  DC   v o ltag e   an d   u s in g   ( 5 )   f o r   p r o g r am m in g   o n   th e  b o a r d   co n tr o ller .      =    2 ( 1 − 2 )     ( 5 )             Fig u r e   4 .   Flo wch ar t  o f   AT S   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 5 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 2 4 :   2480 - 2 4 9 2   2486         F i g u r e   5 .   AC   v o l t a g e   s e n s o r   r ea d i n g   m o d e l   o n   a   g r i d   s y s t e m     Fig u r e   6 .   Mo d el  f o r   DC   v o ltag e  s en s o r       In   Fig u r e   7 ,   th er e   is   a   wir in g   d iag r am   o f   a n   AT S  d esig n   u s in g   th e   E asy E DA   a p p licatio n .   T h is   wir in g   d iag r am   c o n s is ts   o f   an   in p u t  s y s tem ,   n am ely   a   PZE M  s en s o r   ( 0 0 4 T )   as  a n   AC   v o ltag e  s e n s o r ,   a  DC   v o ltag e   s en s o r   f o r   in v e r ter   a n d   b atter y   in p u t  v o ltag e  d etec tio n ,   an d   th en   a  c o n tr o ller   s y s tem ,   n am ely   Ar d u in o   Un o   as  a  m icr o co n tr o ller .   F in ally ,   an   o u tp u t  s y s tem ,   n am ely   a  m ec h a n ical  r elay   u s ed   f o r   au t o m atic   s witch es  o n   lo ad s .   T h e  way   th e  wh o le  s y s tem   wo r k s   is   th at  th e  AC   v o ltag e  s en s o r   ( PZE M  0 0 4 T )   an d   th e  DC   v o ltag e  s en s o r   will  r ea d   th e  v o ltag e  v alu es  g en e r ated   b y   th e  PV  an d   t h e  g r id .   T h en   th e  v o ltag e  v alu es  will  b e  p r o ce s s ed   b y   t h e   Ar d u in o   Un o   co n t r o ller ,   with   t h e  p r o g r am   th at  h as  b ee n   u p l o ad ed   to   m o v e  ( ON/OFF)  th e  r elay s   th at  h av e  b ee n   co n n ec ted   t o   th e  PV  en e r g y   s o u r ce   a n d   th e   g r id .   T h e n ,   th e  r elay   o f   th e   f o u r   c h an n els  in   s e r ies  is   co n n ec ted   to   th e  m ec h an ical  r elay ,   a n d   th e  m ec h an ical  r elay   o u tp u t w ill b e  co n n ec ted   in   p ar allel  with   th e  lo ad   o f   th e  e - b ik e   th r o u g h   th e  o u tlet f o r   ch ar g in g   th e  e - b ik e  b atter y .           Fig u r e   7 .   W ir in g   d iag r am   o f   A T S       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N    T h e  p r esen tatio n   i n   th is   s ec tio n   is   an   ex p lan atio n   o f   th e  v o ltag e,   cu r r en t ,   an d   p o we r   an aly s is   o f   PV  en er g y   s o u r ce s   an d   g r id s   th at  ar e  in teg r ated   with   th e  u s e  o f   AT S  ag ain s t  lo ad s .   T h e  f ir s t  e x p o s u r e  th at  will  b e   ex p lain ed   r elate s   to   th e  en er g y   p r o d u ce d   b y   PV  wh er e  th e  b atter y   is   ch ar g in g   an d   th e  e - b ik e  lo ad   is   o n .   T h e   u s e  o f   AT S   its elf   in   an   alg o r it h m   th at   h as  b ee n   d esig n ed   f o r   th e  v alu e   o f   th e   in v er ter   in p u t  v o ltag e   to   b e   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4         A p p lica tio n   o f in ve r ter in p u t  r a tin g   meth o d   a n d   s ta n d a r d   A C   vo lta g e  d r o p   …   ( Mo h a mma d   N o o r   Hid a ya t )   2487   m ain   r o le  o f   PV  ca n   s u p p ly   en er g y   to   th e  lo ad .   W h ile  th e  v o ltag e  v alu e  o f   th e  in v er ter   in p u t  is   b ased   o n   th e  v alu e  o f   th e   p o we r   p r o d u ce d   b y   th e   PV,  p lease  also   n o te   th at  th e  PV  will  s u p p l y   to   th e   lo ad   at  th e   s am e  tim e  th e  PV  will  ch ar g e  to   th e   s to r a g e  b att er y   co n tr o lled   b y   MPPT.   C o n tr o l   p r o g r am s   ar e  a p p li ed   to   im p lem en t   th e   AT S  alg o r ith m ,   th e   m ailin g   li s t  m eth o d   is   u s ed   to   p r o d u ce   th e  s witch in g   p r o c ess   in   a  f ast  tim e.   An aly s is   o f   s tr ess   o n   th e   g r id   is   also   p r ese n ted   in   th e   ex p lan atio n   o f   th is   s ec tio n .   T h e   a n aly s is   th at   will b e  ex p lain ed   ab o u t  th e  q u ality   o f   th e   v o ltag e   p r o d u ce d   b y   th e   g r id   is   r elate d   t o   th e  p e r ce n tag e  v alu e  o f   AC   v o ltag e  d r o p / o v er ,   wh er e  it is   a  d eter m in in g   p ar a m eter   AT S c an   wo r k   as a   b ac k u p   to   PV.      3 . 1 .   P V  ener g y   s up ply   t o   lo a d   I n   th is   co n d itio n ,   th e  PV  p r o d u ce s   en er g y   in   th e  m o r n in g   to   ev en in g ,   with   a  b atter y   s to r a g e  s y s tem   s ch em e  in s talled   at  th e  s am e  t im e,   th e  b atter y   ch ar g in g   co n d itio n .   An aly s is   o f   th e  p o wer   g en er ated   b y   PV  is   n ee d ed   to   m ee t   its   im p ac t o n   t h e  in p u t v o ltag e  o f   th e   in v e r te r ,   s o   as t o   d eter m in e  th e   m ax i m u m   PV d u r atio n   in   m ee tin g   th e  co n t r o l  cr iter ia  in   th e  AT S  an d   th e  ef f ec tiv e n ess   o f   th e  PV  s u p p lied   to   th e  lo ad .   T h e  an aly s is   is   d is cu s s ed   in   th e  f o llo win g   test   r esu lts .     3 . 1 . 1 .   P V  P o wer   (    )   a na ly s is   o f   inv er t er   inp ut  v o lt a g e  (  _ )   Fig u r e  8   d is p lay s   a   g r ap h   o f   r e s ea r ch   r esu lts      an d    _   in   t h e  d u r a tio n   o f   d a y lig h t  –   ev e n in g ,   th at  th e  am o u n t o f   PV p o wer   is   at  a  m ax im u m   v alu e   o f   1 3 5 . 9   W   at  1 1 . 2 5   am   an d   is   at  th e   lo we s t p o wer   o f   3 1   W   at  0 3 . 3 1   p m .   L o o k i n g   at  th e  i n p u t   v alu e  o f   t h e  in v e r ter   v o ltag e   a t  th e  lo west  p o in t,  wh ich   is   1 2 . 6 6   V  with   t h e  s am e  co n d itio n s ,   th e  v alu e  o f   PV  p o wer   in   t h e  r an g e   o f   4 0   W .   T h e n ,   wh e n   th e   PV  p o wer   v alu e   is   at  th e   lo west  p o in t,   th e  v alu e   o f   th e   in v er ter   i n p u t  v o ltag e   is   in   th e  v alu e   o f   th e  v o ltag e   r a n g e   o f   1 3 . 2 5 - 1 3 . 5 0   V.   T h e   an aly s is   p r o v id es  an   u n d er s tan d i n g   th at   th e  co n tr o l  s ch em e  o f   th e   AT S  r eq u ir ed   in   PV  as  an   en er g y   s o u r ce ,   PV  p ar am eter s   ca n   s u p p l y   en er g y   to   th e  lo ad   with   th e  d u r atio n   o f   d ay - af ter n o o n ,   v alu e   _   th e  r an g e  o f   1 1 . 2 - 1 5   V  ca n   b e  m et  at  th at  tim e  b ec au s e  lo o k in g   at  th e  an aly s is   o f   th e  in v er ter   in p u t  v o ltag e  th at  o cc u r s   lar g e  m ax im u m   v alu e= 1 4 . 1 5   V   an d   m in im u m   v alu e   o f   1 2 . 6 6   V.   Please  also   n o te   th at  w h en   PV  p o wer   is   in   th e   r an g e   o f   4 0 - 4 5   W ,   th e   b atter y   s to r ag e  s y s tem   will  h elp   PV  in   s u p p l y in g   e n er g y   to   th e  lo a d .   S o   th at  th e  in p u t  v o ltag e   o f   th e  in v er ter   at  t h e  m in im u m   p o in t  o f   1 2 . 6 6   V  will  r is e  to   a  v o ltag e  r a n g e  o f   1 3 . 7 5 - 1 3 . 2 5   V .   T h ese  co n d itio n s   co in cid e  with   th e  PV  p o wer   at   th e  lo west v alu e.           Fig u r e   8 .   Gr a p h s   o f      an d   _       3 . 1 . 2 .   _    a g a ins t   q ua lity   _    AT S  in   th e  d esig n   d escr ib ed   in   th e  p r ev io u s   s ec tio n ,   p ar am et er s   o f   th e  i n v er ter   o u t p u t  v o lta g e  ( _ )   as  a  p ar am eter   to   m ee t  PV  ca n   s u p p ly   en er g y   to   t h e  lo ad   o f   th e  e - b ik e.   W h er e  th e  s tan d ar d   v alu e  o f   AC   v o ltag e   is   ap p lied   in   th is   ca s e   wh ich   i s   ± 5 %  o f   th e  n o m in al  v o ltag e   ( 2 2 0   V) .   T h e  test s   th at  h av e  b ee n   ca r r ied   o u t  ar e   ex p lain ed   in   Fig u r e  9 ,   t h at  _   m ax =1 4 . 1 5   V  an d   _   m in =1 2 . 6 6   V,   v o ltag e  q u ality   o n   _   is   with in   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2088 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 5 ,   No .   4 ,  Dec em b er   20 2 4 :   2480 - 2 4 9 2   2488   r an g e  o f   t h e  p er m is s ib le  s tan d ar d   v alu e  o f   AC   v o ltag e,   wh ic h   is   ± 5 %.  Ob tain ed   f r o m   t h e  lo west v o ltag e  v alu e   test   ch ar t  f r o m   _ = 223 . 9     an d   to p   m ar k s   _ = 226 , 1   ,  th is   is   th e  m ain   p r io r ity   o f   th e  r esear ch er   th at  th e  v o ltag e  r an g e   at  th e   in p u t  o f   th e   in v er ter   m u s t  b e  in   t h e  r an g e  1 1 . 2 - 1 5   V,   in   o r d er   t o   m ee t  th e   v o ltag e  q u ality   at  th e   in v er te r   o u tp u t  f r o m   th e   s tad iu m   th e   p er m is s ib le  v o ltag e  is   ± 5 %.  T h e n   th e   co n clu s io n   d u r in g   th e  test   tak es  p lace   with   t h e  v o ltag e  v alu e   _   an d   _   u n d e r   th e   co n d i tio n s   o f   th e  r an g e   s p ec if ied   in   th e  AT S   alg o r ith m .   I t w ill m ain tain   th e  ef f ec tiv en ess   o f   PV su p p ly   e - b ik e  lo ad s   ca n   m ain tain   th e  q u a lity   o f   th e  in v er ter   v o ltag e,   an d   g u ar d   a g ain s t d a m ag e  to   th e  i n v er ter   d ev ice  its elf .     B ased   o n   Fig u r e  9 ,   it c an   b e  a n aly ze d   f r o m   th e  g r ap h   r ea d in g s   d u r in g   t h e  test   last ed   f o r   n i n e  h o u r s   o f   PV  test in g ,   th e  lar g est  v alu e  o f   (     )   th e  in v er te r   in p u t  v o ltag e  is   1 4 . 1 5   V  at  1 3 . 0 9   W I B   o r   W ester n   I n d o n esia  tim e,   th en   f o r   th e  lo west  v alu e  o f   th e   in v e r ter   in p u t  v o ltag e   (    )   at  1 2 . 6 6   V  at  1 5 . 0 0   W I B .   So ,   it  ca n   b e   co n cl u d ed   th at  d u r in g   th e  1 1   h o u r s   o f   test in g   th e  co n d itio n   o f   th e   in v er te r   in p u t  is   s till   o n   th e   in v er ter   in p u t r atin g .   I f   a n aly z ed   m o r e  d ee p l y ,   th e  av er a g e  at  a  ce r tain   h o u r   f r o m   th e  m o r n i n g   to   th e  af ter n o o n   o f   th e  in v er ter   i n p u t  v o ltag e  v alu e  is   1 3 . 2 4   V,   m ea n in g   t h at  it  is   5 3 . 7 %  o f   t h e  m in im u m   a n d   m ax im u m   lim it  r an g e  o f   th e  in v er ter   in p u t  v o l tag e,   th e  p er ce n tag e  o f   th e  q u ality   o f   th e  v o ltag e  r u n s   f o r   f i v e  h o u r s   o f   test in g .   T h en   th e   av er a g e  u s ag e  f r o m   1 2 . 0 0 - 1 8 . 0 0   W I B   th e  av er a g e   in v er ter   in p u t  v o ltag e  p r o d u c ed   is   1 2 . 7 8   V,   th e   p er ce n tag e  o f   in v er ter   i n p u t  v o ltag e  q u ality   d u r i n g   s ix   h o u r s   o f   test in g   is   4 1 . 6 %  o f   t h e  m i n im u m   lim it  r a n g e ,   an d   th e   m ax im u m   in v er ter   i n p u t  allo wed   f r o m   th e   AT S  s y s tem .   So ,   o v er all,   th e   av er a g e   v o ltag e   r ea d   at  th e  in v er ter   in p u t  r atin g   is   1 2 . 9 8   V  with   a  p er ce n tag e  o f   4 6 %  o f   th e  m in im u m   an d   m ax im u m   lim it  r an g e  o f   th e   in v er ter   in p u t  v o ltag e   allo wed   in   th e  AT S  s y s tem .   T h u s ,   th e   r esu lts   o f   th e  test   an d   an aly s i s   o f   th e  r ea d in g   o f   th e  in v e r ter   v o ltag e   in p u t   v alu e  d u r in g   th e  test   wh ic h   last ed   1 2   h o u r s   f r o m   m o r n in g   to   n ig h t,   th e  a n aly s is   is   s till   lim ited   to   th e  in v er ter   in p u t  v o ltag e  v alu e.   A  d etailed   ex p lan a tio n   o f   p e r f o r m an ce   ( _  )   is   av ailab le  in   T ab le   1   wh ich   ex p lain s   th e  an aly s is   o f   test   g r ap h s   _      f o r   1 2   h o u r s   o f   test in g .   B ased   o n   T ab le   1 ,   i t  is   k n o wn   t h at  th e  v alu e  o f   th e  in v er ter   in p u t  v o ltag e  f r o m   th e   lar g e  m o r n in g - n o o n   r an g e  is   5 3 . 7 %.  T h e  av er a g e  a t  a  ce r tain   h o u r   is   s y m b o lized   b y   ( _      , 1 ) ,   wh ile  d a y - n ig h t  test in g   o b tain ed   a  p er ce n ta g e  o f   4 1 . 6 %.  So   th at  th e  o v e r all  p er ce n tag e  r an g e   _      is   4 6 %.  W ith   th is   p e r ce n tag e,   it  i s   co n clu d e d   th at  th e  v alu e  o f   th e  i n v er ter   in p u t   v o lta g e  d u r in g   th e   test   is   in   a   s tab le  co n d itio n   th an   th e  m i n im u m   an d   m ax im u m   allo wab le  v o ltag e  li m its .   E v en   if   y o u   l o o k   at  th e   test   r esu lts   b ased   o n   th e  a v er ag e   v o ltag e  e v er y   h o u r ,   th e  h ig h est  v alu e  o f   _      is   1 3 . 7 6   V  an d   t h e  lo west  v alu e   is   1 1 . 5   V,   th e   s m allest  v alu e  is   at  1 8 . 0 0 - 1 9 . 0 0 .   I t   ca n   b e   co n cl u d ed   th at  th e   PV  s y s tem   p lan n ed   f o r   e - b ik e  c h a r g in g   n ee d s   ca n   s u p p ly   t h e  b a tter y   n ee d s   o f   o n e     e - b ik e  at  0 7 . 0 0 - 1 9 . 0 0   f o r   1 2   h o u r s ,   with   d etails o f   f u ll PV  m o d e,   PV - b atter y   m o d e ,   an d   f u l l b atter y   m o d e.           Fig u r e   9 .   Gr a p h s   o f   0 _   an d   _       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4         A p p lica tio n   o f in ve r ter in p u t  r a tin g   meth o d   a n d   s ta n d a r d   A C   vo lta g e  d r o p   …   ( Mo h a mma d   N o o r   Hid a ya t )   2489   T ab le  1 .   Per f o r m an ce   a n aly s is   ( _  )   d u r in g   m o r n in g - n ig h t te s tin g   M i n   v a l u e   ( _     )   M a x   v a l u e   ( _     )   Av e r a g e   ( 0 7 : 0 0 - 1 2 : 0 0   W I B )   ( _      , 1 )   Av e r a g e   ( 1 2 : 0 0 - 1 8 : 0 0   W I B )   ( _      , 2 )   O v e r a l l   a v e r a g e   _    A v e r a g e   _  ( ) / h   12 . 6 6   V   ( 1 5 : 0 0 )   1 4 . 1 5   V   ( 1 3 : 0 9 )   1 3 . 2 4   V   ( 0 7 : 0 0 - 1 2 : 0 0 )   1 2 . 7 8   V   ( 1 2 : 0 0 - 1 8 : 0 0 )   1 2 . 9 8   V   ( 0 7 : 1 2 - 1 8 : 4 2 )   1 2 . 6 5   ( 7 : 0 0 - 8 : 0 0 )   1 2 . 8 8   ( 8 : 0 0 - 9 : 0 0 )   1 3 . 2 1   ( 9 : 0 0 - 1 0 : 0 0 )   1 3 . 7 6   ( 1 0 : 0 0 - 1 1 : 0 0 )   1 3 . 5 8   ( 1 1 : 0 0 - 1 2 : 0 0 )   1 3 . 7 2   ( 1 2 : 0 0 - 1 3 : 0 0 )   1 3 . 5 5   ( 1 3 : 0 0 - 1 4 : 0 0 )   1 3 . 7 3   ( 1 4 : 0 0 - 1 5 : 0 0 )   1 2 . 7 2   ( 1 5 : 0 0 - 1 6 : 0 0 )   1 2 . 0 5   ( 1 6 : 0 0 - 1 7 : 0 0 )   1 1 . 8 7   ( 1 7 : 0 0 - 1 8 : 0 0 )   1 1 . 5 5   ( 1 8 : 0 0 - 1 9 : 0 0 )   R a t i n g   p e r c e n t a g e   _      ( %)   53 . 7%   41 . 6%   4 6 %       3 . 2 .   E - bik e  lo a di ng   wit h P V  ener g y   s up ply   T h e  q u ality   o f   th e  in v er ter   o u tp u t  v o ltag e  ( _ )   is   s tab le  in   th e  r an g e  o f   ± 5 %  o v er /d r o p   d u r in g   th e   test .   Fig u r e  1 0   ex p lain s   ab o u t  th e  in v er ter   o u tp u t  s tan d b y   wh en   lo ad in g   with   a  PV  s u p p ly   s o u r ce .   T h e  g r ap h   o n   th e  g r id   v o ltag e   ( )   s h o ws  th e  v al u e  ex ce ed i n g   t h e  5 %  o v er   v o lt ag e,   wh ich   is   2 3 1 . 6 - 2 3 5   V.   E - b ik e  lo ad i n g   in   e - b ik e  b atter y   c h ar g in g   m o d e  is   ca r r ied   o u t  at  0 0 :3 7 - 0 1 :5 7   p m .   −   s h o ws  g r ap h s   o f   t h e  h ig h est  e - b ik e   lo ad in g   u p   to   1 4 . 0 9   A,   an d   th e   lo west  lo ad in g   0 . 2 3   A.   T h e   s tab ilit y   o f   th e   in v er te r   o u t p u t  v o ltag e  ( _ )   v alu e   at  th e  tim e  o f   lo ad in g   af f ec ts   f r o m   th e  PV' s   ab ilit y   to   s u p p ly   en er g y   to   th e  e - b ik e  lo ad   u p   to   − =1 4 . 0 9   A,   d u r in g   t h e  d ay - ev en in g   h o u r s .   W e  ca n   s ee   f r o m   th e  ch ar t  −   is   th e  d r ain in g   cu r r e n t  in   th e  s to r ag e  b atter y ,   at   0 2 :3 7 - 0 3 :3 7   p m   is   in   a  d ec r ea s in g   p o s itio n ,   b u t  th e  p o wer   s u p p ly   to   t h e  lo ad   is   at  th e  cu r r en t  p o s itio n   5 - 1 0   A.   I n   th is   ca s e  it  im p lies   th at  PV  p r o d u ctio n   h as  d ec r ea s ed   in   s u p p ly in g   en er g y   to   th e  s to r a g e  b atter y   f o r   ch a r g in g ,   b u t th e  en e r g y   s to r e d   b y   th e  s t o r ag e  b atter y   s tar ts   in   s u p p ly i n g   en er g y   to   th e  lo ad   o f   t h e  e - b ik e.           Fig u r e  1 0 .   E - b ik e   lo ad in g   g r a p h   with   PV so u r ce       Fig u r e  1 1   ex p lain s   th e  en er g y   co n s u m p tio n   o f   PV  an d   b atter y   wh en   lo ad in g   an   e - b i k e.   T h e   lo ad in g   o f   th e  e - b ik e   s tar ts   d u r i n g   t h e  d ay ,   wh en   th e  PV  g en er ates  p o we r   (  )   1 2 4 . 3   W ,   at  th e   s am e  tim e  t h e  b atter y   is   in   th e  ch ar g in g   p o s itio n .   E - b i k e  l o ad in g   last s   f o r   th r ee   h o u r s   s tar tin g   at  0 0 . 3 6   p m – 0 3 . 2 6   p m   wh er e  th e  co n d itio n s   ( _  )   s tab le  in   th e   r an g e  o f   1 1 . 2 - 1 5   V,   with   an   av er a g e  o f   1 3 . 8   V,   wh ile  in   th at  c o n d itio n   th e   b att er y   is   s tab le  in   th e  d is ch ar g in g   p o s itio n   f r o m   0 2 . 1 0   p m – 03 - 3 1   p m .   Fr o m   th is ,   it  s h o ws  th at  ( _  )   is   an   im p o r tan t  p ar am eter   o p tio n   in   d eter m i n in g   th e   u s e   o f   PV  en er g y   s o u r ce s   in   th eir   ap p licatio n   to   lo a d s ,   esp ec ially   in   th is   s tu d y   to   t h eir   a p p licatio n   t o   e - b ik e  lo ad s .  T h e r e f o r e ,   t h e   a u t h o r   u s e s   t h is   i n v e r t e r   r a t i n g   i n p u t   m e t h o d   a s   a   s i m p l e  m e t h o d   i n   u s i n g   P V   r e s o u r c e s   a s   t h e   m a i n   e n e r g y   s o u r c e   i n   e - b i k e   l o a d s .   O n   t h e   o t h e r   h a n d ,   w h e n   ( _  )   i n   t h e   r a n g e   1 1 . 2 - 1 5   V   t h e   r a t e d   v o l t a g e   ( _  )   a l w a y s   s t a b l e   i n   t h e   r a n g e   o f   2 0 9 - 2 3 1   V   o r   ± 5 %   o f   2 2 0   V .   O v e r a l l ,   a  h y b r i d   s y s t e m   o f   P V   s o u r c e s   w i t h   t h e   g r i d   u s i n g   A T S   d e v i c e s   c a n   m a x i m i z e   t h e   e n e r g y   s o u r c e s   o b t a i n e d   f r o m   P V .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.