I n t e r n at io n al  Jou r n al  of  A d van c e s  i n  A p p li e d  S c ie n c e s  ( I JA A S )   V ol .  15 , N o.  1 ,  M a r c h   20 26 , pp.  107 ~ 122   I S S N :  2252 - 8814 ,  D O I :  10.11591/ ij a a s . v15. i 1 . pp 107 - 122          107       Jou r n al  h om e page :  ht tp : // ij aas .i ae s c or e .c om   M od e l i n g of  sol ar  an d  w i n d  e n e r gy u si n g  M A T L A B / S i m u l i n k :    a r e vi e w       N ic h ol as  P r an at a, F ah m y R in an d a S a p u t r i   D e pa r t m e nt  of  E ngi ne e r i ng P hys i c s , F a c ul t y of  E ngi ne e r i ng a nd I n f or m a t i c s , U ni ve r s i t a s  M ul t i m e di a  N u s a nt a r a , T a nge r a ng, I ndon e s i a       A r t ic le  I n f o     A B S T R A C T   A r ti c le  h is to r y :   R e c e iv e d  A pr  30, 2025   R e vi s e d  N ov 20, 2025   A c c e pt e d  J a n 1, 2026       This  paper  presents  a  concise  review   of  solar  (photovoltaic   (PV) )   an d  wind  (horizontal  axis)  energy  systems,   focusing   on  their  modeling   and  sim ulation  using  MATLAB)/Simulink.  The  advantages,  disadvantages,  strength s,  and  weaknesses  of  each  system  are  discussed,  providing   a  compreh ensive  overview  of  their  characteristics.  The  review  explores  the  mathematical  modeling  approac hes  for   PV  cells  and  modules  spe cific  for  singl e   diode  model,  as  well  as  horizontal - axis   wind  turbine   systems,  highlighting  t he  key   equa tions  and  parameters  involved.  Furthermore,  the  paper  discuss es  the  emerging  trend  of   hybrid  solar - wind  energy  systems  and   their  potent ial  for   optimizing  power  output,  efficiency,  and  reliability.   The  review  emp hasizes  the  importance  of  accurate  modeling  based   on  fundamental  kno wledge ,   which  serves  as  a  practical   implication  for  readers  to   understa nd  the  mechanism.  Future  resear ch  directions  and   challenge s  in  the   fi eld  of  renewable  energy  modeling  and  simulati on  are  also  outlined.   This  review  serves as a  va luable re source f or rese archer s,  engineer s, and dec ision - makers  involved  in  the  developmen t  and  implem entation  of  solar  and   wind  energy  systems.   K e y w o r d s :   H ybr id   M A T L A B /S im ul in k   R e ne w a bl e   e ne r gy   S ol a r   W in d   This is an  open  acce ss artic le unde r the  CC BY - SA   license.     C or r e s pon di n g A u th or :   F a hm y R in a nda  S a put r i   D e pa r tm e nt  of  E ngi ne e r in g P hys ic s , F a c ul ty  of  E ngi ne e r in g a nd I nf or m a ti c s   U ni ve r s it a s  M ul ti m e di a  N u s a nt a r a   S c ie nt ia  B oul e va r d S tr e e t,  K e la pa  D ua  D i s tr ic t,  T a nge r a ng  R e g e nc y, B a nt e n 15810 , I ndone s ia   E m a il :  f a hm y.r in a nda @ um n.a c .i d       1.   I N T R O D U C T I O N   E ne r gy  is   a n  im por ta nt   a s pe c t  f or   li vi ng  be in gs   a s   it   is   th e   b a s is   f or   doi ng  a ll   ki nds   of   a c ti vi ti e s .  H um a ns ,  e s pe c i a ll y,  ha ve   us e d  e ne r gy  s in c e   th e   pr e hi s to r ic   e r a   f or   he a ti ng   a nd  li ght in g   us in g  f i r e   s our c e s .  A f te r   th e   te c hnol ogi c a l   r e vol ut io n,  m a r ke d  by  th e   us e   of   th e   s t e a m   e ngi ne ,   e ne r gy  w a s   us e d   m or e     f r e que nt ly   [ 1] .   N ow ,  w it h  th e   r a pi d  de m a nd  f or   e ne r gy  r e s our c e s ,  th e   us e   of   f os s il   f ue ls   a s   one   of   th e   m os t  dom in a nt   s our c e s   due   to   th e ir   out put   c ha r a c te r is ti c s   h a s   b e c o m e   de pl e te d   s ig ni f ic a nt ly   [ 2] ,  [ 3] .  H e nc e ,  a n   a lt e r na ti ve   is   pr opos e d,  w hi c h  is   u s in g  r e ne w a bl e   e ne r gy.  R e n e w a bl e   e ne r gy  i s   a n  e f f ic ie nt   s our c e   th a t  c a n  m e e t  th e   r e qui r e m e nt s   of   th e   e nvi r onm e nt ,   a nd  e n e r gy  is   a l s o   c ons id e r e d  c l e a n  by  r e du c in g  C O 2   e m is s io n s   onl y  if   it   s ur pa s s e s   a   c e r ta in   th r e s hol d  of   r e ne w a bl e   e n e r gy  c on s um pt io n  [ 4] – [ 6] .  E xa m pl e s   of   th is   e ne r gy  a r e   s ol a r   e ne r gy,  w in d  e ne r gy,  hydr opowe r   e ne r gy,  ge ot he r m a l  e ne r gy,  bi om a s s ,  oc e a n  th e r m a l  e ne r gy,    a nd  ti da l  e ne r gy.   T he   s ig ni f ic a nc e   of   r e ne w a bl e   e ne r gy  is   th a t  it   pr oduc e s   e l e c tr ic it y  th a t  w il l  s uppl y  th e   e ne r gy  de m a nd  ne e d e d.  T he   ot he r   a dva nt a ge s   of   r e n e w a bl e   e ne r gy  in   ge ne r a l  a r e   it s   a v a il a bi li ty ,  la nd  u s a ge ,  s a f e ty   ( m in im iz in g  th e   r is k  of   m a n - m a de   di s a s te r ) ,  de ve lo pm e nt   of   te c hnol ogy,  e m pl oy m e nt ,  e nvi r onm e nt a l   f r ie ndl in e s s ,  a nd  r e duc in g  f os s il   f ue l  de pe nd e nc y  [ 4] ,  [ 7] ,  [ 8] .  I t  w il l  a ls o  he lp   s uppl y  e n e r gy  to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8814   I nt  J  A dv A ppl  S c i ,  V ol . 15, No. 1, M a r c h 2026 :  107 - 122   108   unde r de ve lo pe d  a r e a s   [ 4] .  H ow e ve r ,  th e   di s a dv a nt a ge   of   th e s e   s our c e s   li e s   in   po w e r   pr oduc ti on  due   to   w e a th e r   c ondi ti ons   ( unpr e di c ta bi li ty   a nd   vol a ti li ty ) ,  lo w   e f f ic ie nc y,  a nd/ or   th e   pr e s e nc e   of   r e s e r ve s   th a t  w il l  pr ovi de  e ne r gy w he n e ne r gy de f ic ie nc y oc c ur s   [ 4 ] ,  [ 8 ] . T he  l im it a ti on c a n be  c ount e r e d by c a r e f ul ly  pl a nni ng   a nd  s e le c ti ng  s p e c if ic   r e ne w a bl e   e ne r gy   c hoi c e s .  H e n c e ,  th e   ph a s e   of   r e s e a r c h   a nd  d e s ig n  be c om e s   one   of   th e   im por ta nt  pa r ts  due  t o t he  ne e d f or  c om pl e m e nt a r y s tu di e s , de s ig ni ng, a nd t e s ti ng.   A   s tr a te gi c   w a y  to   s u ppo r t  t he   de ve l op m e n t  o f   r e ne w a bl e   e n e r g y  i n  th e   r e s e a r c h  p ha s e   is   to   us e   e ne r gy  m o de ls ,  a s   t he y  h e l p  in   p r ov id in g  s ui ta bl e   de s i gns   f o r   de c is io n - m a k in g  [ 9] .  T he   m e t hod  us e d ,   na m e ly   s im ul a ti ons ,   ha s   be c o m e   a   pow e r f u l  to o l  t o  c r e a te   v i r tu a l  e xpe r ie nc e s   a s   t he   a ns w e r   t o     r e a l - phys ic a l  pe r f o r m a nc e   [ 1 0] .  I t  a c ts   a s   a   r e p li c a ti on ,  l in k in g  th e or ie s   a nd  e x pe r i m e n ta l  in ve s t ig a ti on   ba s e d  o n  s ys te m s ,  p r oc e s s e s ,  a n d  l a w s   f o r   r a nd om   kno w n   pa r a m e te r s   [ 10 ] .   I n  th e   c a s e   o f   r e ne w a bl e   e ne r gy ,  s im ul a ti on   e na bl e s   pe op le   t o  a na ly z e   t he   e s t im a te d   r e s u lt s   be f or e   d i r e c t ly   in s t a l li ng   s ys t e m s   t o   r e d uc e   l os s e s   s uc h  a s   c os t ,   t im e ,   a n d   qua l it y ,   a s   w e ll   a s   c o ns e que nc e s   s u c h   a s   e n vi r o nm e nt a l   da m a ge .   M a ny  ty pe s   of   r e ne w a b le   e ne r gy   i m p le m e n ta t io n s   us e   s i m u la t io n   be f o r e   i m p le m e nt a t io n .  I n   t he   f u tu r e ,  th e   e r a   w h e r e   r e ne w a bl e   e n e r gy   m us t   b e c o m e   th e   m a in   s ou r c e ,   s ol a r   a nd   w in d   e ne r g y   ha v e   be c o m e   t he   t op   c hoi c e s   f o r   u ti li z a t io n.  T h is   is   d ue   to   th e   po pu la r it y  o f   bo th   s ou r c e s   th a t  ha ve   be e n  im pl e m e nt e d  a n d  th e ir   huge   p ot e nt ia l   c o m pa r e d  to   ot he r   r e ne w a b le   e ne r gy   s o ur c e s   ( s o la r   by  8 , 300   T W y r   a nd   W i nd   e ne r g y  by   1 , 5 00  T W y r )   [ 11 ] .   W i th   t he   c a pa c it y  ge ne r a t io n  f o r   bo t h  t ype s   i nc r e a s i ng,   u nc e r ta in ti e s   w it h   t he   a va i la b il it y   o f   t he   s up pl y   m us t   be   c a r e f ul ly   c ons i de r e d   to   a voi d   s ys t e m   r e l ia b i li ty   q ua l it y   l os s   or   e ve n   pow e r   ou ta ge s   [ 1 2 ] .   T hus ,  de t a i le d   p la n ni ng   m us t   be   don e   t o  a s s e s s   h ow   f a r   th e   s ys te m s   c a n  r e a c h   t he   de s i r e d  o ut p ut  c o m pa r a bl e  t o  th e   po te n ti a l.   S in c e   s im ul a ti on  a c t s   a s   th e   ke y  s te p  in   th e   pl a nni ng  s t a ge s ,   it   is   im por ta nt   to   s e e   how   th e   s ol a r   a nd  w in d  e ne r gy  im pl e m e nt a ti on  w il l  r e s ul t.   S ol a r   e ne r gy  s ys te m s   m a in ly   c on s is t  of   s e ve r a l  p a r ts ,  in c lu di ng   m ode ls   of   phot ovol ta ic   ( PV )   c e ll s   a nd  m odul e s ,  s to r a ge   s ys t e m s ,  tr a c ke r s ,  di r e c t  c ur r e nt   to   di r e c t  c ur r e nt   ( D C /DC )   c onve r te r s ,  a nd  in ve r te r s .  S e ve r a l  e le m e nt s   th a t  a f f e c t  th e   f in a l  out put   of   th e   s ys te m   in c lu de   r a te d  pow e r ,  c e ll   in te r na l  r e s is ta nc e ,  ope r a ti ng  vol ta g e   a nd   c ur r e nt ,  s hor t  c ir c ui t  c ur r e nt ,  a nd   ope n  c ir c ui t    vol ta ge   [ 10] .  F or   w in d  e ne r gy,  th e   w hol e   s ys te m   m a y  c ons is t  of   a   tu r bi ne   s ys te m ,  ge ne r a to r ,  a nd  e le c tr oni c   pow e r   s ys te m .  N ot   to   m e nt io n  th a t,   e a c h  s ys te m   ha s   r e c ip r oc a ti ng  c om pl e x  s ubs ys te m s   s uc h  a s   bl a de s ,  na c e ll e ,  a nd  r ot or .  W it h  uns uppor ti ve   w e a th e r   c ondi ti ons ,  th e  c om pl e xi ty   of   bot h  e ne r gi e s   undoubte dl y  pos e s   th e   pot e nt ia l  f or   in e f f ic ie nc ie s   a nd  lo s s e s .  T he r e f or e ,  th e   us e   of   s im ul a ti on  m a y  s ig ni f ic a nt ly   he lp   in   s ugge s ti ng t he  out c om e  und e r  s im ul a te d c ondi ti ons  ba s e d on ph ys ic a l  w or ld  be ha vi or .   S e ve r a l  s im ul a ti on  s of twa r e   us e d  f or   e ne r gy  m ode li ng  in c lu d e s   r e ts c r e e n  e xpe r t  ( R E T S C R E E N ) ,  PV s ys t ,  hybr id   opt im iz a ti on  of   m ul ti pl e   e ne r gy  r e s our c e s   ( H O M E R ) ,  pow e r   s y s te m s   c om put e r   a id e d   de s ig n   ( P S C A D ) ,  dyna m ic   m ode li ng  la bor a to r y  ( D Y M O L A ) ,  pow e r   s ys te m   s im ul a to r   f or   e ngi ne e r in g  ( P S S / E ) ,  th e r m a l  li br a r y   ( T he r m o L ib ) ,  ope n  a na ly s is   pl a tf or m   f or   r e a l - ti m e   la bor a to r y  ve r i f ic a ti on   ( O P A L - RV ) ,  a nd   M A T L A B .  M A T L A B   is   pr ogr a m m in g,  a na ly s is ,  a nd  c om put a ti on  s of twa r e   f or   m a th e m a ti c s   a nd  e ngi ne e r in g   pur pos e s   w it h  m a tr i ces   a s   th e   ba s i s   [ 13] .  T hi s   s of twa r e   is   us e d  to   s uppor t  s c ie nt if ic   pr ogr a m m in g  us in g   to ol boxe s  s uc h a s  S im ul in k.    S e ve r a l  a dva nt a ge s   of   th is   s of twa r e   c om pa r e d  to   ot he r s   a r e   it s   f le xi bi li ty   a nd  c us to m iz a ti on    ( bl oc k - ba s e d  e nvi r onm e nt ) ,  a dva nc e d   c ont r ol   s ys te m   de s ig n ,  ha r dw a r e - in - th e - lo op  ( H I L )   s im ul a ti on  f or   ha r dw a r e   in te gr a ti on,  a nd  a va il a bi li ty   f or   c o - s im ul a ti on.  S im ul in k  c a n  s im ul a te   th e   e ne r gy  s ys te m   th a t  ha s   be e n  de s ig n e d  a nd  e s ti m a te   th e   out put   a s   pa r t  of   th e   c on s id e r a ti on  a nd  pl a nni ng  be f or e   de c i s io n - m a ki ng  f or   r e a l  s ys te m   in s ta ll a ti on.  F or   s ol a r   a nd  w in d  e ne r gy,  s e ve r a l  s t udi e s   ha ve   c onduc te d   e xpe r im e nt s   us in g  th i s   s of twa r e .  H ow e ve r ,  m os t  a r ti c le s   di r e c tl y  s how   m a th e m a ti c a l  a ppr oa c he s   a nd  ju m p  in to   r e s ul ts   a nd   di s c us s io n s  by only des c r ib in g t he  m e th ods  na r r a ti ve ly , w it hout  a ny guide  f or  r e a de r s  t o t r y.    T hus ,  ba s e d  on  th is ,   th e   us e   of   s im ul a ti ons   c a n  be   a   s ol ut io n  f or   e ne r gy  m ode ll in g,  s pe c if ic a ll y  f or   s ol a r   a nd  w in d  e ne r gy,  due   to   it s   popula r it y  in   th e   m id dl e   of   th e   in c r e a s in g  r e ne w a bl e   e n e r gy  c a pa c it y   in s ta ll a ti on  a s   th e   a ns w e r   f or   a  c le a ne r   tr a ns it io n.  I n  th is   a r ti c le ,  a   br ie f   r e vi e w   of   r e la te d  a r ti c le s   on   r e ne w a bl e   e ne r gy  s im ul a ti on  us in g  M A T L A B /S im ul in k  is   pr e s e nt e d,  s p e c if ic a ll y  on  s ol a r   ( PV )   a nd  w in d   ( hor iz ont a l  a xi s )   e ne r gy.  A ddi ti ona l  e xpl a na ti ons   of   a dva nt a g e s ,  di s a dv a nt a ge s ,   s tr e ngt hs ,  w e a kne s s e s ,  a nd   hybr id   m ode ls   w il l  a ls o  be   in c lu d e d  to   s e r ve   a s   a n   in tr oduc ti on  f or   th is   a r ti c le   in   th e   c ont e xt   of   s ol a r   a nd     w in d e ne r gy.    T he   s c ope   of   th e   r e vi e w   w il l  be   li m it e d  to   s ol a r   e ne r gy  ba s e d  on  a  s in gl e   di ode   a nd  w in d  e ne r g y   ba s e d  on   th e   tu r bi ne   s ys te m .   O th e r   s pe c if ic s   a nd   a ddi ti ona l  s y s te m s   w il l  not   be   e la bor a te d.  T he   pur pos e   of   th e   r e vi e w   is   to   gi ve   a n  in tr oduc ti on  a nd  ba s ic   gui de li ne s   f o r   r e s e a r c he r s   w ho  ne e d  a   qui c k  s um m a r y  of   m ode li ng  a nd  s im ul a ti on  f o r   s ol a r   a nd  w in d  e ne r gy   ba s e d  on  M A T L A B /S im ul in k.  T he   in nova ti on  of   th is   pa pe r   is   to   pr e s e nt   th e   s im ul a ti on  a r c hi te c tu r e .  R e le va nt   r e vi e w s   ha d  s how n  c a s e   by  c a s e   f or   s ol a r   a nd  w in d   e ne r gy  w it h  th e   m e nt io ne d  s c ope ,  pr ovi ng   th e   us e   of   M A T L A B /S im ul in k  a s   a   s our c e   f o r   e ne r gy  m ode l   s im ul a ti ons  w hi le  a ls o pr oduc in g r e s ul t s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A dv A ppl  S c i     I S S N :   2252 - 8814       M ode li ng of s ol ar  and w in d e ne r g y  us in g m at r i x  l abor at or y / S i m ul in k :  a r e v ie w   ( N ic hol a s  P r anat a)   109   2.   M E T H O D     I n  c onduc ti ng  th e   li te r a tu r e   r e vi e w   on  r e ne w a bl e   e ne r gy  s im ul a ti on  us in g  M A T L A B /S im ul in k,  th e   m e th odol ogi c a l  s te ps   f ol lo w e d  a r e   a s   f ol lo w s .  F ir s t,   r e s e a r c h  w a s   c ondu c te d  th r ough  va r io us   a c a de m ic   da ta ba s e s   s uc h  a s   I E E E   X pl or e ,  S c ie nc e D ir e c t,   a nd  G oogl e   S c hol a r .  K e yw or ds   us e d  in c lu de d  " r e ne w a bl e   e ne r gy  s im ul a ti on,"   " M A T L A B /S im ul in k,"   " s ol a r   e ne r gy  s im ul a ti on,"   a nd  " w in d   e ne r gy  s im ul a ti on."   A ddi ti ona ll y,  th e   r e s e a r c h  a ls o  in vol ve d  r e la te d  a r ti c le s ,  book s ,  a nd  c onf e r e nc e s   r e le va nt   to   th e   to pi c .  N e xt ,  a r ti c le s   f ound  in   th e   s e a r c he s   w e r e   e va lu a t e d  to   e ns ur e   th e ir   r e le va nc e   to   r e ne w a bl e   e ne r gy  s im ul a ti on  us in g  M A T L A B /S im ul in k,  w it h  a   s p e c if ic   f oc us   on  s ol a r   a nd  w i nd  e ne r gy.  A r ti c le s   th a t  di d  not   m e e t  th e s e   in c lu s io n  c r it e r ia   w e r e   e x c lu de d  f r om   th e   r e vi e w .  A f te r   id e n ti f yi ng  r e le va nt   a r ti c le s ,  th e   a n a ly s is   pr oc e s s   be ga n  by  e xt r a c ti ng  in f or m a ti on  on  th e   a dva nt a ge s ,  di s a dva nt a ge s ,  s tr e ngt hs ,  w e a kne s s e s ,  a nd  hybr id   m ode ls   in   th e   c ont e xt   of   s ol a r   a nd  w in d   e ne r gy  f r o m   e a c h  a r ti c le .  R e l e va nt   in f or m a ti on  f r om   e a c h  a r ti c le   w a s   th e n  s ynt he s iz e d  to   pr ovi de   a   c om pr e he n s iv e   ove r vi e w   of   s ub s ys te m   m ode li ng  a nd  s im ul a ti on  s e tu p  de ta il s   f or   r e a de r s  w ho w is h t o s tu dy  a nd e xpe r im e nt  w it h M A T L A B /S im ul in k on s ol a r  a nd w in d s ys te m s .       3.   R E S U L T S  A N D  D I S C U S S I O N     3.1.  Ad van t age s  an d  d is ad van t age s  of  s ol ar  an d  w in d  e n e r gy i n  ge n e r al   B e f or e   c hoos in g  th e   r ig ht   r e ne w a bl e   e ne r gy  s our c e s ,  s e ve r a l  c ons id e r a ti ons   m us t  be   ta ke n  a nd  a na ly z e d  be f or e   de c i s io n - m a ki ng.  K now in g  a nd  a s s e s s in g  th e   a dva nt a ge s   a nd  di s a dv a nt a ge s   of   r e ne w a bl e   e ne r gy  c a n   be   h e lp f ul   in   m a ki ng  th e   r ig ht   c hoi c e   c a r e f ul ly .  I n  th is   a r ti c le ,  th e   a dva nt a g e s   a nd  di s a dva nt a g e s   of   s ol a r   a nd  w in d  c a n  b e   e xpl a in e d  br ie f ly ,  a s   s how n   in   T a bl e   1.  T hus ,  b a s e d  on   th e   pr io r   e xpl a na ti on  of   th e   a dva nt a ge s   a nd  di s a dva nt a ge s ,  ge ne r a l  knowle dge   r e ga r di ng  th e   r e f e r e nc e   f or   e ne r gy   s ui ta bi li ty   is   p r ovi de d .  T hus ,  b a s e d   on  th e   pr io r   e xpl a na ti on  of   th e   a dva nt a ge s   a nd  di s a dva nt a ge s ,  ge n e r a l  knowle dge   r e ga r di ng  th e   r e f e r e nc e  f or  e ne r gy s ui ta bi li ty   is  pr ovi de d .       T a bl e  1. S ol a r   e ne r gy a dva nt a g e s  a nd di s a dva nt a ge s   T ype  of  e ne r gy   K e y c ha r a c t e r i s t i c s   A dva nt a ge s   D i s a dva nt a ge s   S ol a r   S ol a r   e ne r gy  c om e s   f r om   t he   s un' s   r a di a t i on,  w hi c h  i s   ut i l i z e d  a nd  c onve r t e d  t o  he a t ,  e l e c t r i c i t y,  a nd  ot he r   e ne r gy  f or m s   us i ng  c onve r s i on  t e c hnol ogy  [ 14] .  T hi s   e ne r gy ,   i n  ge ne r a l ,  i s   di vi de d  i nt o  s ol a r   P V   ( c onve r t s   a bs or be d  l i ght   t ha t   m ove s   e l e c t r ons   t o  e l e c t r i c i t y)   a nd  t he r m a l   s ol a r   e ne r gy  ( c ol l e c t s   di r e c t   nor m a l   i r r a di a nc e   a nd  t r a ns por t s   t he   he a t   t o s t or a ge )   [ 14] ,  [ 15] .   T he   a dva nt a ge s   of   s ol a r   e ne r gy  a r e   t ha t   i t   c a n   c onve r t   s ol a r   e ne r gy   di r e c t l y  t o  e l e c t r i c i t y  w i t hout   c a us i ng  pol l ut i on,  he l pi ng  i n  m i t i ga t i ng  c l i m a t e   c ha nge ,  ha s   l ow   ope r a t i ona l   a nd  m a i nt e na nc e   c os t s ,   a nd   c a n  b e   us e d  f or   he a t i ng/ c ool i ng   pur pos e s   i n  i ndus t r y  or   o t he r   s e c t or s   [ 14] ,  [ 16] – [ 18] .   D e s pi t e   t hos e   be ne f i t s ,  s ol a r   e ne r gy  a l s o  h a s   m a ny   di s a dva nt a ge s ,   s uc h  a s   hi gh   i nve s t m e nt   c os t ,  l ow   e f f i c i e nc y,  t he   ne e d  f or   a r e a ,  w e a t h e r ,  a nd   l a t i t ude   de pe nde nc y ,   a s   w e l l   a s   c om pl e x  s ys t e m s   ( s pe c i f i c a l l y   f or   s ol a r   t he r m a l   t e c hnol ogy)   [ 14] ,  [ 16] – [ 18] .   W i nd   W i nd e ne r gy i s  a  s our c e  of  e n e r gy  t ha t   r e s ul t s   f r om   t he   m ove m e nt   of   a i r   f r om   a   hi ghe r   t e m pe r a t ur e   r e gi on  t o  a   l ow e r   one   due   t o   pr e s s ur e   di f f e r e nc e s   [ 19] ,  [ 20] .  T he   c onve r s i on  of   w i nd  t o   e l e c t r i c i t y  c a n  be   ba s e d  on  t w o  di f f e r e nt   t ype s   of   t ur bi ne s ,  w hi c h   a r e   hor i z ont a l   a xi s   ( bl a de   pa r a l l e l   t o  w i nd  f l ow )   a nd  ve r t i c a l   a xi s   ( bl a de   pe r pe ndi c ul a r   t o  w i nd   f l ow )   [ 21] .  B a s e d   on  t he   l oc a t i on   t ype ,  i t   c a n  be   c l a s s i f i e d  i nt o   ons hor e  a nd of f s hor e   [ 22] .   T he   a dva nt a ge   of   w i nd  e ne r gy  i s   t ha t ,   a s i de   f r om   be i ng  e nvi r onm e nt a l l y  f r i e ndl y   s i nc e   no  gr e e nhous e   ga s   i s   e m i t t e d  dur i ng  ope r a t i on,  i t   a l s o  s t i m ul a t e s   j ob  c r e a t i on  ( i ns t a l l a t i on   a nd  m a nuf a c t ur i ng) ,  a nd  i t   a l s o  s uppl i e s   e l e c t r i c i t y .   T he   di s a dva nt a ge s   of   t hi s   e ne r gy  i nc l ude   hi gh  i nve s t m e nt   c os t ,  c om pl e x  m a i nt e na nc e ,   di f f i c ul t y  i n  t he   t r a ns por t a t i on  of   c om pone nt s ,  noi s e ,  vi s ua l   e f f e c t s ,  a nd  t e m pe r a t ur e   r i s e   a r ound  t he   s ur r oundi ngs ,  w hi c h   c a us e   ha bi t at   c ha nge   a nd   a ni m a l  de a t h  [ 18] ,  [ 21] ,  [ 23] .       3.2.  S t r e n gt h s  an d   w e ak n e s s e s   of  P V   s ys t e m  an d  w in d  p ow e r  s ys t e m   M ovi ng  on  f r om   ge ne r a l  a dva nt a ge s   a nd  di s a dv a nt a ge s ,   th e   s tr e ngt hs   a nd  w e a kne s s e s   of   s ol a r   ( P V )   a nd w in d s ys te m s  c a n be  d e pi c te d  a s  f ol lo w s   [ 24] :   i)   S t r e n gt h:   r e ne w a b le   e ne r g y  s ou r c e   t ha t   h a s   a   r e l a t iv e ly   p r e d i c ta b le   pa tt e r n ,  c a n   be   s c a le d   t o   in c r e a s e   e ne r gy ,  lo w   ope r a ti ng   a n d  m a in t e na nc e   c os ts ,   de c e n tr a li z e d   g e ne r a t io n   ( s pe c i f ic   to   P V ) ,   h ig h   e ne r gy   yi e ld   ( s pe c i f ic   to   w in d   e ne r g y  i n  s o m e   r e gi o ns   w it h  c ons t a nt   a nd  s t r on g  w in d) ,  r e d uc e s   g r e e nh ous e   ga s   e m is s i ons   a nd   po l lu t io n,  te c hno lo gi c a l  a dva nc e m e n ts ,  gr id   s upp o r t ,  a n d  e ne r gy   in de p e nde nc e     ( o n  f os s i l  f ue ls ) .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8814   I nt  J  A dv A ppl  S c i ,  V ol . 15, No. 1, M a r c h 2026 :  107 - 122   110   ii)   W e a kne s s :  bot h  e ne r gi e s   a r e   li m it e d  ( P V   by  w e a th e r   a nd   w in d  by  w in d  s pe e d) ,  li m it e d  e ne r gy  pr oduc ti on  ( P V   is   li m it e d  by   w e a th e r   a nd  doe s   not   pr oduc e   a t  ni ght /l e a s t  li ght   c ondi ti ons   w he r e a s   w in d   c a us e s   lo w   pr oduc ti on  on  c a lm   c ondi ti ons ) ,  s ha di ng  im pa c t  ( s pe c if ic   on  P V   th a t  r e duc e   e ne r gy   pr oduc ti on) ,  a e s th e ti c   c ons id e r a ti ons ,  ge ogr a phi c a l  a nd  la nd  us e   li m it a ti ons ,  r e s our c e   li m it a ti ons ,   m a in te na nc e   c ha ll e nge s   ( e s p e c ia ll y  f or   th e   of f s hor e   s ys t e m ) ,  hi gh  in it ia l  c os t s ,  vi s ua l  im pa c t s ,  a nd   e ne r gy s to r a ge  r e qui r e m e nt s .    H e nc e ,  e a c h  s ys te m   pr e s e nt s   s im il a r   s tr e ngt hs   a nd  w e a kne s s e s   th a t  m us t   be   c on s id e r e d  b e f or e   de s ig ni ng,  pl a nni ng,  a nd  e xe c ut in g  th e   ove r a ll   in s ta ll a ti on  of   t he   s ys te m s .  A ddi ti ona ll y,  th e   c hoi c e   be twe e n   s ol a r   a nd  w in d   s y s te m s   of te n   de pe nd s   on  lo c a l  e nvi r onm e nt a l   c ondi ti ons   a nd s pe c if ic   e n e r gy  ne e d s .  E f f e c ti ve   in te gr a ti on of  t he s e  s ys te m s  r e qui r e s  a ddr e s s in g t he ir  r e s pe c ti ve  l im it a ti ons  w hi le  m a xi m iz in g t he ir  be ne f it s .      3. 3 .  S t u d ie s  on  s ol ar  an d  w in d  e n e r gy m od e ll in g u s in g M A T L A B /S im u li n k   R e c e nt   s tu di e s   f r om   th e   la s t  5  ye a r s   on  r e ne w a bl e   e n e r gy  in te gr a ti on  us in g  M A T L A B /S im ul in k  ha ve   f oc us e d  on  c r e a ti ng  m or e   a c c ur a te   a nd  e f f ic ie nt   m ode l s   f or   P V   a nd  w in d  tu r b in e   s ys te m s ,   s uc h  a s   de ve lo pi ng a dva nc e d c ont r ol  s tr a te gi e s  l ik e   m a xi m um  pow e r  p oi nt  t r a c ki ng  ( M P P T )  a nd i nve r te r s  t o  i m pr ov e   gr id   s ta bi li ty   a nd  pow e r   qua li ty .   F or   P V   a r r a ys ,  m ode ls   a r e   now   be in g  de s ig ne d  to   a c c ur a te ly   c a pt ur e   th e   e f f e c ts   of   r e a l - w or ld   c ondi ti ons   li ke   pa r ti a l  s ha di ng,  w he r e   s om e   P V   c e ll s   a r e   e xpo s e d  to   le s s   s unl ig ht ,  c r e a ti ng  m ul ti pl e   pow e r   pe a ks   [ 25] .   T he s e   m ode ls   a r e   c r uc ia l  f or   de ve lo pi ng   e f f e c ti ve   c ont r ol   a lg or it hm s .   S im il a r ly ,  w in d  tu r bi ne   m ode li ng  ha s   pr ogr e s s e d  to   in c lu d e   de ta il e d  r e pr e s e nt a ti on s   of   di f f e r e nt   ge ne r a to r   te c hnol ogi e s ,  li ke   th e   pe r m a ne nt   m a gne t  s ync hr onous   ge ne r a to r   ( P M S G )   a nd  doubly - f e d  in duc ti on  ge ne r a to r   ( D F I G )   [ 26] ,  [ 27] .  T he s e   a dva n c e d  m ode l s   s im ul a te   c om pl e x   m e c ha ni c a l  a nd   e le c tr ic a l  dyn a m ic s ,  s uc h  a s   bl a de  pi tc h c ont r ol  a nd r ot or  a e r odyna m ic s , t o pr e di c t  pe r f or m a nc e  unde r  va r yi ng w in d s pe e d s .   A s   f or   M P P T ,  th e   f ie ld   is   s hi f ti ng  f r om   tr a di ti ona l  a lg or it hm s   to   m or e   a dva nc e d  hybr id   m e th ods ,   pr im a r il y  de ve lo pe d  a nd  te s te d  us in g  M A T L A B /S im ul in k.  R e s e a r c h e r s   s im ul a te   a lg or it hm   pe r f or m a nc e   unde r   va r yi ng  ir r a di a nc e   a nd  te m pe r a tu r e   c ondi ti ons   to   v a li da te   th e ir   e f f e c ti ve ne s s   be f or e   ha r dw a r e   im pl e m e nt a ti on.  W hi le   c onve nt io na l  m e th ods   li ke   pe r tu r b  a nd  obs e r ve   ( P & O )   a nd  in c r e m e nt a l  c onduc ta nc e   ( I N C )   a r e   s ti ll   c om m on,  th e y  s tr uggl e   w it h  r a pi d  c h a nge s   a nd  p a r ti a l  s ha di ng.  A s   a   r e s ul t,   r e c e nt   r e s e a r c h  ha s   f oc us e d  on  e nha nc in g  P & O   m e th ods   w it h  va r ia bl e   s te p  s iz e s   to   r e duc e   os c il la ti ons   a nd  im pr ove   tr a c ki ng   s pe e d  [ 25] ,  [ 28] .  M or e ove r ,  a   s ig ni f ic a nt   tr e nd   is   th e   in te gr a t io n  of   in te ll ig e nt   a lg or it hm s   li ke   f uz z y  lo gi c   c ont r ol le r s   ( F L C )   a nd  ne ur a l  ne twor ks   ( N N ) .  T he s e   in te ll ig e nt   c ont r ol le r s   a r e   pa r ti c ul a r ly   e f f e c ti ve   i n   ha ndl in g  th e   c om pl e x,  m ul ti - pe a k  pow e r   c ur ve s   c r e a te d  by  pa r ti a l  s ha di ng,  a s   th e y  c a n  a da pt   w it hout   r e qui r in g  a   pr e c is e   s ys te m   m ode l.   T he   S im ul in k  e nvi r onm e n t  e na bl e s   a   s id e - by - s id e   c om pa r is on  of   th e s e   in te ll ig e nt   c ont r ol le r s   w it h  c onve nt io na l  m e th od s ,  de m ons tr a ti n g  th e ir   s upe r io r   tr a c ki ng  s pe e d  a nd e f f ic ie nc y.  A   s tu dy  by  M e lh a oui   e t  al .   [ 29]   us e d  S im ul in k  to   s how   th a t  a   hybr id   P & O - F L C   m e th od  ha d  a   f a s te r   tr a c ki ng  s pe e d  a nd   hi ghe r   e f f ic ie nc y,  w hi le   a not he r   m e th od  by   D a hm a ne   e t  al .   [ 30]   ut il iz e d  th e   pl a tf or m   to   te s t  a   hybr id  P & O  a nd ne ur a l  ne twor k a ppr oa c h f or  w in d e ne r gy s ys te m s .    T he   in te gr a ti on  of   r e ne w a bl e   e ne r gy  s our c e s   in to   th e   po w e r   gr id   is   a   vi ta l  r e s e a r c h  a r e a ,  f oc us in g  on   in ve r te r   c ont r ol   f or   m a in ta in in g  pow e r   qua li ty   a nd  s ys te m   s ta bi li ty .  M A T L A B /S im ul in k  is   a n  e s s e nt ia l  to ol   f or   m ode li ng   a nd  te s ti ng  a dva nc e d  in ve r te r   s tr a te gi e s   s a f e ly .  A   ke y  a dva nc e m e nt   is   th e   s hi f t  f r om     gr id - f ol lo w in g  to   gr id - f or m in g  in ve r te r s .  W hi le   gr id - f ol lo w in g  in ve r te r s   r e ly   on   th e   gr id   f or   vol ta ge   a nd   f r e que nc y  r e f e r e nc e s ,  gr id - f o r m in g  in ve r te r s   c a n  ge ne r a te   th e s e   r e f e r e nc e s   a ut onomous ly .  T hi s   is   c r uc ia l  f or   m ic r ogr id s   a nd  lo w - in e r ti a   pow e r   s ys te m s ,  e na bl in g   th e m   to   pr ovi de   e s s e nt ia l  s e r vi c e s   li ke   vol ta g e   a nd   f r e que nc y  s uppor t.   R e s e a r c he r s   u s e   S im ul in k  to   te s t  th e s e   c ont r ol   s tr a te gi e s ,  pa r ti c ul a r ly   f or   f a ul t     r id e - th r ough  c a pa bi li ti e s ,  e ns ur in g  in ve r te r s   r e m a in   c onne c te d  dur in g  d is tu r ba nc e s   [ 31] ,  [ 32 ] .  A ddi ti ona ll y ,   S im ul in k' s   a dva nc e d  a na ly s is   to ol s   a r e   ut il iz e d  to   de s ig n  a n d  e va lu a te   f il te r s   th a t  r e duc e   to ta l  ha r m oni c   di s to r ti on  ( T H D ) ,  e ns ur in g  th a t  th e   po w e r   s uppl ie d   to   th e   gr id   c om pl ie s   w it h  s tr ic t  qua li ty   s ta nda r ds .   S tu di e s   li ke   th a t  b y   N guy e n  e t   al .   [ 33]   a nd  R a o   e t  al .   [ 34]   u s e d  S im ul in k  to   de s ig n   a nd  s im ul a te   c ont r ol   s ys te m s ,  a na ly z in g  th e   dyna m ic   op e r a ti on  of   m ic r ogr id s .  T hi s   d e m ons tr a te s   th e   pl a tf or m ' s   vi ta l  r ol e   in   e ns ur in g   r e li a bl e  a nd high - qua li ty  pow e r  de li ve r y f r om  r e ne w a bl e  s our c e s .   D e s pi te   a dva nc e m e nt s   in   c om pl e x  a nd  in te ll ig e nt   s ys te m s ,  it   is   e s s e nt ia l  to   r e c ogni z e   th a t  th e s e   s ys te m s   a r e   bui lt   on   f unda m e nt a l  m ode l s .  A   s ol id   und e r s ta ndi n g  of   how   to   c r e a te   b a s ic   P V   a nd   w in d  tu r bi ne   m ode ls  i n S im ul in k i s  i m por ta nt  f or  s e ve r a l  r e a s ons . T he s e  f ou nda ti ona l  m ode ls , w hi c h a r e  of te n ba s e d on the   m a th e m a ti c a l  e qua ti ons  of  e qui va le nt  c ir c ui ts   a nd a e r odyna m ic   f or c e s , pr ovi de  i ns ig ht  i nt o t he  c or e  pr in c ip le s   of   r e ne w a bl e   e ne r gy  c onve r s io n.  T h e y  s e r ve   a s   bui ld in g  bl oc ks   f or   m or e   c om pl e x  s ys te m s ,  e na bl in g   r e s e a r c he r s   a nd  s tu de nt s   to   pr ogr e s s iv e ly   in c or por a te   f e a tu r e s   s uc h  a s   M P P T   a lg or it hm s ,  ba tt e r y  s to r a ge ,  a nd  gr id - f or m in g  in ve r te r s .  A ddi ti ona ll y,  ba s ic   m ode ls   a r e   in va lu a bl e   f or   e duc a ti ona l  pur pos e s ,   he lp in g  s tu de nt s   c om pr e he nd  th e   phys ic s   a nd  e ngi n e e r in g  c onc e pt s   of   r e ne w a b le   e ne r gy  be f or e   a dva nc in g  to   m or e   c om pl e x,  pr e - bui lt   li br a r y  bl oc ks   in   S im ul in k.  T hus ,   th is  a r ti c le   w il l  e la b or a te   on  th e   m od e ll in g  pr oc e s s ,  s p e c if ic a ll y  on   s ol a r  a nd w in d e ne r gy s y s te m s  us in g S im ul in k.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A dv A ppl  S c i     I S S N :   2252 - 8814       M ode li ng of s ol ar  and w in d e ne r g y  us in g m at r i x  l abor at or y / S i m ul in k :  a r e v ie w   ( N ic hol a s  P r anat a)   111   3. 4 .  S ol ar  e n e r gy - p h ot ovol t ai c  c e ll  m od e ll in g u s in g M A T L A B / S im u li n k   T he   de s ig n  of   PV   e ne r gy s ys te m s   de pe nd s   on   th e   p e r f or m a nc e  of   th e ir   c e ll s  a nd  pa n e ls . T he   c e ll   c a n  be   r e pr e s e nt e d   us in g  e it h e r   a   s in gl e - di ode   or   two - di ode   c ir c u it   m ode l  ( how e ve r ,  th e   two - di ode   m od e l  ha s   c om pl e xi ty   w it h  e qua ti ons   a nd  p a r a m e te r s )   [ 35] .  T he   s in gl e   di ode   c ir c ui t  m ode l  in   F ig ur e   1  is   pr e f e r a bl e   in   m os t  r e le va nt   a r ti c le s   s in c e   it   pr e s e nt s   f e w e r   c om pl e x  c a lc u la ti ons   w hi le   pr ovi di ng  lo w e r   c om put a ti ona l  e r r or s   c om pa r e d  to   th e   two  di ode   c ir c ui t   m ode ls   [ 35] ,  [ 36] .  O ve r a ll ,  th e   s im ul a ti on  s te ps   in vol ve   f in di ng   ir r a di a nc e   pr of il e s   ba s e d   on  th e   de s ir e d  lo c a ti on,  m ode ll in g  b a s e d  on   P V   gove r ni ng  e qua ti on s ,  de te r m in in g  lo a d  c ondi ti ons ,  a nd  f in a ll y  in te gr a ti ng  s to r a ge ,  pow e r   e le c tr oni c s ,  a nd  c ont r ol   lo ops .  H ow e ve r ,  th is   pa pe r   w il l  di s c us s  l im it e d t o P V  m ode ll in g.           F ig ur e  1. S in gl e   di ode  c ir c ui t   r e pr e s e nt a ti on  f or  P V   c e ll   [ 36]       T he  gove r ni ng e qua ti on of  t he  c ur r e nt  s our c e  of  t hi s  m ode l  is  gi ve n a s   ( 1) - ( 6)   [ 35] – [ 37] .     = ℎ − − ℎ   ( 1)     ℎ = [  + (  − ) ]   ( 2)     = [ e x p ( + ) − 1 ]   ( 3)     ℎ =   + ℎ   ( 4)     =  (  ) 3 [  ( 1 − 1  ) ]   ( 5)      =  e x p (    ) − 1   ( 6)     I n  w hi c h  I   is   out pu t  c ur r e nt ,   ℎ   is   th e   c ur r e nt   s our c e ,  G   is   in s ol a ti on,  ,   a nd    a s   in s ol a ti on  a nd  te m pe r a tu r e   a t  S T C ,     is   s hor t  c ir c ui t  c ur r e nt ,    is   th e   c ur r e nt   te m pe r a tu r e   c oe f f ic ie nt ,    is   th e   di ode   c ur r e nt ,  ℎ   is  c ur r e nt  t hr ough  ℎ ,    a s  r e ve r s e  s a tu r a ti on c ur r e nt  of  di ode , V  a s  t e r m in a l  vol ta ge , n i de a li ty   f a c to r   of   th e   di ode ,     is   th e r m a l  vol ta ge   ( = ( ) (  ) /   f or   q  by   1.6 × 10 - 19   C   a nd  k   by  1.38 × 10 - 23  J /K  or   B ol tz m a nn’   c ons ta nt ) ,     a s   ba nd  g a p  e n e r gy  of   s e m ic onduc to r ,     a s   r e ve r s e   s a tu r a ti on  c ur r e nt   a t   S T C ,   a nd      a s   ope n  c ir c ui t  vol ta ge .  ( V + I R s )  th e   P V   c e ll   c onne c ti on  is   us u a ll y  in   a  s e r ie s   a nd  pa r a ll e l  c om bi na ti on  f or   hi ghe r   pow e r ,  c om bi ni ng  it   in to   a   to ol   c a ll e d   m odul e s   ( 36  or   72  c om bi na ti ons   of   c e ll s ) .  T he   gove r ni ng   e qua ti on of  t he  P V  m odul e  i s  a s   ( 7) .     = ℎ − [ e x p ( + − 1 ) ] − + ℎ   ( 7)     I n w hi c h    is  a n e qui va le nt  c ir c ui t  in  pa r a ll e l  s tr in gs ,   a nd    is   f or  s e r ie s  a r r a nge m e nt .    T he   known  e qua ti on  c a n  now   be   c onve r te d  to   a n  e ne r gy   s ys te m   m ode l  in   S im ul in k.   F or   a   s im pl e r   unde r s ta ndi ng,  s om e   a s s um pt io n s   a r e   m a de .  F ir s t,   ba s e d  on  F i gur e   1,  R s   a nd  R sh   a r e   bot h  r e s is ta nt   f or   s e r ie s   ( c ur r e nt   pa th   a nd  a c t  a s   lo s s e s   by  J oul e   e f f e c t)   a nd  p a r a ll e l  ( c o r r e la te d  w it h  s e e pa g e   of   c ur r e nt )   a s p e c ts   [ 37] .  A lt hough both var ia bl e s  m us t  not  be  ove r lo oke d, w it h t he  pur p os e  of  s im pl ic it y, R sh   c a n be  i gnor e d  ( be c om e s   c ons pi c uous   if   m a ny  m odul e s   a r e   c on s id e r e d)   w hi le   R s   is   s ti ll   ta ke n  in to   a c c ount   due   to   it s   m ul ti pl ic a ti on   e f f e c t,  m a ki ng i t  m or e  pr om in e nt   [ 37] . T hi s  w il l  r e s ul t  in  a  ne w e r  e qua ti on, whic h i s   ( 8) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8814   I nt  J  A dv A ppl  S c i ,  V ol . 15, No. 1, M a r c h 2026 :  107 - 122   112   ℎ − [ e x p ( ( + )   − 1 ) ]   ( 8)     T he n,  w it h  th e s e   e qua ti on s ,  P V   c a n  be   m ode le d  ba s e d  on  t he   de s ir e d  c a ta lo gue   a nd  ty pe .  A s   a   r e f e r e nc e ,  a   s tu dy  by  V in od  e t  a l .  [ 37 ]   us e s   th is   a ppr oa c h  to   m ode l  a   P V   s ys te m   ba s e d  on  th e   de te r m in e d   pa r a m e te r s  of  J A P 6 - 72 - 320/ 4B B . T he  va lu e s  of  t he  pa r a m e te r s   a r e   gi ve n i n T a bl e  2.       T a bl e  2. J A P 6 - 72 - 320/ 4B B  P V  m odul e  pa r a m e te r s   [ 37]   V a r i a bl e   V a l ue s   V a r i a bl e   V a l ue s   P m   ( m a xi m um  pow e r  a t  S T C )   320 W   N s   ( t ot a l  s e r i e s  c e l l s )   72   V mp   ( m a xi m um  pow e r  vol t a ge )   37.38 V   N p   ( t ot a l  pa r a l l e l  c e l l s )   1   I mp   ( m a xi m um  pow e r  c u r r e nt )   8.56 A   n ( i de a l i t y f a c t or )   1.3   V oc   ( ope n c i r c ui t  vol t a ge )   46.22 V   K i  ( c e l l  s hor t  c i r c ui t  t e m pe r a t ur e  c oe f f i c i e nt  of   I sc )   0.058% / C   I sc   ( s hor t - c i r c ui t  c ur r e nt )   9.06 A   T r e f   ( r e f e r e nc e  t e m pe r a t ur e )   25 C   N s   ( t ot a l  s e r i e s  c e l l s )   72   G r e f   ( s ol a r  i r r a di a nc e )   1 , 000 a t  S T C       T he   ne xt   s te p  is   to   m a ke   s ub s ys te m s   ba s e d  on  s m a ll e r   e qua ti ons   th a t  a r e   not   de pe nde nt   on  ot he r   s ubs ys te m   e qua ti ons .  T hi s   c a n  be   done   f ir s t  f or   th e   ope r a ti ng  te m pe r a tu r e   c onve r s io n  m ode l  a s   s how n  in     F ig ur e   2  a nd  pr oduc ts   of   N s knT op  a s   s how n  in   F ig ur e   3,  in   w hi c h  th e   va r ia bl e   n  is   e qui va le nt   to   A   [ 37] .  T he n  th e   m ode li ng  c a n  be   f oc us e d  on   obt a in in g  I ,   w hi c h  de pe nds   on   I ph   a nd  I d  ( G a in   f r o m   I s a t   in   ( 5)   th r ough  I Rs ) .   H e nc e , us in g ( 2)  a nd ( 6)  t o  f in d I ph   a nd I Rs   a s  s how n i n F ig ur e s  4 a nd 5, the n us in g I Rs   to  f in d  I s   ( o r  I s a t )  s how n   in   F ig ur e   6.   T he n,  I   c a n  be   p r oduc e d  ba s e d  on  th e   r e s ul t in g   va l ue   of   th e   m e nt io ne d  s ubs ys te m s   ba s e d  on  ( 1) ,   w hi c h i s  s how n i n F ig ur e  7. T he  f in a l  s ys te m  m ode ls   a r e  s how n  i n F ig ur e s  8 a nd 9.   S e ve r a l  ot he r   s tu di e s   of f e r   im pr ove d   e qua ti ons   ta il or e d  to   s pe c if ic   ne e ds   a nd  pur pos e s .  T he s e   ne w   e qua ti ons   r e s ul t  in   di f f e r e nt   m a th e m a ti c a l  f or m ul a ti ons   de pe nd in g  on  th e   r e qui r e m e nt s .  O ne   e xa m pl e   is   f r om   th e  B e r li ni   s tu di e s   ( s e e n i n F ig ur e  10)  t ha t  s how s  t he  a ppr oa c he s  a s   ( 9) - ( 15)   [ 38] – [ 40 ] .     =  [ 1 − 1 ( e x p 2  − 1 ) ]   ( 9)     1 = ( 1 −   ) e x p −  2    ( 10)     2 = (   − 1 ln   ( 1 −   )   )   ( 11)      ( , ) = . [ 1 + ( − ) ]   ( 12)      ( , ) = . [ 1 + ( − ) ]   ( 13)      ( ) = [ 1 + ( − ) ]   ( 14)      ( ) = [ 1 + ( − ) ]   ( 15)     I n  w hi c h    is   P V   c ur r e nt .  W hi le   1   a nd  2   a r e   pa r a m e te r s   de pe nd e n t  on  ir r a di a nc e   a nd  te m pe r a tu r e .  A f te r   th a t,    ,   ,   , a nd     a r e  va lu e s  gi ve n i n  th e   d a ta s he e ts  of  P V  m odul e   m a nuf a c tu r e r s .           F ig ur e  2. S ubs ys te m  f or  ope r a ti ng t e m pe r a tu r e   c onve r s io n m ode l  [ 37]       F ig ur e  3. S ubs ys te m  f or   N s knT o p   [ 37]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A dv A ppl  S c i     I S S N :   2252 - 8814       M ode li ng of s ol ar  and w in d e ne r g y  us in g m at r i x  l abor at or y / S i m ul in k :  a r e v ie w   ( N ic hol a s  P r anat a)   113       F ig ur e  4. S ubs ys te m  f or  I ph  [ 37]       F ig ur e  5. S ubs ys te m  f or  I R s   [ 37]                 F ig ur e  6. S ubs ys te m  f or  I s   [ 37]     F ig ur e  7. S ubs ys te m  f or  I   [ 37]                 F ig ur e  8. F in a l  s ys te m  i nt e gr a te d ba s e d on  de s ig ne d s ub s ys te m s   [ 37]     F ig ur e  9. S im pl if ie d f in a l  s ys te m   [ 37]           F ig ur e  10. S im ul in k m ode l  by  M öl le r  a nd K r a ut e r   [ 40 ] ,   ba s e d on  A ya z   e t  al .  [ 38]   a nd    B e r li ni   e t  al .  [ 39]   a ppr oa c he s       C or r e s ponding  to   th e   r e vi e w e d  li te r a tu r e   pr ovi de d,  it   c a n  be   hi ghl ig ht e d  th a t  th e   m ode ll in g  ba s e d  on   th e   S im ul in k  c a n  be   m a de   by  us in g  th e   e qua ti on  th a t  gove r ns   t he   s ol a r   c e ll   ope r a ti ons .  H ow e v e r ,  th e   s tu di e s   gi ve n  ha ve   s e v e r a l  li m it a ti ons ,  w hi c h  c a n  be   f ur th e r   pr ogr e s s e d  by  in c lu di ng  s e ve r a l  ot he r   c ons id e r a ti on s   a s id e   f r om   th e   m a th e m a ti c a l  m ode ls   of   P V   c e ll s   a nd  m odul e s ,   s uc h  a s   s to r a ge   s y s te m s ,  tr a c ki ng  a lg or it hm s   ( ge ne r a ll y  M P P T ) ,  D C /DC   c onv e r te r s ,  in ve r te r s ,  a nd  ot he r   a ddi ti ona l  s ys te m s ,   s uc h  a s   te m pe r a tu r e   a dj us tm e nt  s ys te m s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8814   I nt  J  A dv A ppl  S c i ,  V ol . 15, No. 1, M a r c h 2026 :  107 - 122   114   3.5.    Wi n d  e n e r gy - t u r b in e  an d  ge n e r at or  m od e ll in g u s in g  M A T L A B /S im u li n k   F or   a  w in d   e ne r gy  s ys te m ,  th e   s im ul a ti on  s te ps   in vol ve   f in di n g  w in d  ve lo c it y  pr o f il e s   ba s e d  on  th e   s e le c te d   a r e a ,  m ode ll in g  b a s e d   on  w in d  e ne r gy  gove r ni ng  e qua ti ons ,  de te r m in in g  lo a d   c ondi ti ons ,   a nd   in te gr a ti on w it h s to r a ge , powe r  e le c tr oni c s , a nd c ont r ol   lo ops .  H ow e ve r , s im il a r  t o  th e   P V  s e c ti on, t hi s  a r ti c le   w il l  di s c us s   li m it e d  to   w in d  e ne r gy  m ode ll in g.  T he   m a in   c om pone nt s   of   w in d  e ne r gy  s ys te m s   c ons i s t  of   a   bl a de   tu r bi ne ,  ge ne r a to r ,  pow e r   c onve r te r ,  a nd  c ont r ol le r   [ 41] .  W in d  e ne r gy  tu r bi ne   m ode le d   in   M A T L A B /S im ul in k. I t  c a n be  ba s e d on  ( 16) .     = 1 2  2 3 ( , )   ( 16)     I n  w hi c h    is   m e c ha ni c a l  pow e r   ( W ) .  W hi le   R   is   th e   r a di us   of   th e   tu r bi ne   bl a de   ( m ) ,   v  is   th e   w in d   ve lo c it y,     is   th e   pow e r   c oe f f ic ie nt ,  λ   is   th e   ti p  s pe e d   r a ti o,  a nd  β   is   t he   pi tc h  a ngl e .  O bt a in in g  λ   w il l  be   b a s e d     on  ( 17) .     =    ( 17)     T he  λ  a c ts  a s  t he  r a ti o of  t a nge nt ia l  ve lo c it y t o w in d s pe e d ,   in  w hi c h ω  i s  t he  a ngul a r  s pe e d  [ 42] . T he     is   de pe nde nt   on  s e ve r a l  a s pe c t s .  F or   th e   hor iz ont a l  a xi s   ty pe ,  f a c to r s   th a t  a r e   a f f e c ti ng  c ons i s t  of   s e ve r a l   bl a de s ,  λ ,  a nd  β .  T he r e f or e ,  in   m a ki ng  th e   s ys te m   of   w in d  e ne r gy,  th e     s ig ni f ic a nt ly   im pa c t s   th e   pow e r   out put  ba s e d on the   λ   a nd   β.   S e ve r a l  m a th e m a ti c a l  a ppr oa c he s  t o    a r e  ba s e d on thr e e  m a in  f unc ti ons , w hi c h   a r e   pol ynomi a l,   s in us oi da l,   a nd  e xpone nt ia l   f unc ti ons .  O ne   of   th e   m os t  ge n e r a l  f unc ti ons   us e d  to   de s ig n  a   S im ul in k  m ode l  is   us in g  th e   e xpone nt ia l  f unc ti on  ba s e d  on  O va ndo   e t  al .   e qua ti ons   [ 42] ,  [ 43] .  T he   e qua ti on   is  a s   ( 18)  a nd ( 19) .     1 = 1 + 0 . 08 . − 0 . 035 1 + 3   ( 18)     = 0 . 5176 ( 116 − 0 . 4 . − 5 ) − ( 21 ) + 0 . 0068   ( 19)     U s in g  th e   gi ve n   e qua ti on s ,  th e   m a th e m a ti c a l  m od e l  c a n   be   d e s ig ne d  in   S im ul in k.  F ir s t,   s ubs y s te m s   m us t  be   c r e a te d  f or   ( 18) .  T hi s   pr oc e s s   is   il lu s tr a te d  in   F ig ur e   1 1 ,   in   w hi c h  e q1  r e pr e s e nt s   1 + 0 . 08 . − 0 . 035 1 + 3   a nd   eq 2  a s   0 . 5176 ( 116 − 0 . 4 . − 5 ) − ( 21 ) + 0 . 0068 .  N ow   th a t  th e   m ode l  f or   ( 18)   is   known,  a   pow e r   f a c to r   c a n  be   obt a in e d.  T hi s   pow e r   f a c to r   c a n  th e n   be   u s e d  to   c om pl e te   th e   c a lc ul a ti ons   ba s e d  on   ( 16) ,  a s   s how n  in   F ig ur e  12. T hi s  m ode l  c a n now be  s im pl i f ie d t o  a  f in a l  s ys te m ,  a s  s how n i n F ig ur e  13. T he  pa r a m e te r s  f or  t he   bl a de   r a di us ,  w in d  ve lo c it y,  be ta ,  a nd  a ngul a r   ve lo c it y  s houl d  m a tc h  th e   r e a l  c ondi ti ons   a nd  p r e f e r e nc e s .    T he  a ngul a r  ve lo c it y c a n be  obt a in e d f r om  ( 17) .   M a ny  ot he r   m a th e m a ti c a l  a ppr oa c he s   a r e   pr e s e nt e d  to   s how   di f f e r e nt   de s ig ns   of   C p  in   S im ul in k   s uc h  a s   pol ynomi a l  f unc ti on  ( th ir d  or de r ,  f our th   or de r ,  f if th   o r d e r ,  a nd  s ix th   or de r   [ 44] ,  [ 45] – [ 47] ) ,  s in us oi da l  f unc ti on  ( [ 44] ,  [ 48 ] – [ 51] )   a s   w e ll   a s   e xpone nt ia l  ( [ 43] ,  [ 52] – [ 57] ) .  T he   s te ps   to   de s ig n  th e   m ode l s   a r e   th e   s a m e   s in c e   th e y   onl y  r e ly   on  th e   gi ve n  m a th e m a ti c a l  m ode l s .   A s id e   f r om   C p   c ons id e r a ti ons ,   c hoos in g   th e   r ig ht   tu r bi ne   in   w hi c h  th e   d a ta   of   s pe e d  in   a   s e le c t e d  a r e a   is   s ui ta bl e   a s   th e   c ut - in   s pe e d   f or   th e   tu r bi ne .  I n  a ddi ti on  to   th e   tu r bi ne   s e le c ti on  a nd  m a th e m a ti c a l  a ppr oa c he s , t he   us e   of   a   ge ne r a to r   is   a de qua te ly   im por ta nt   due   to   th e   tu r bi ne   s e le c ti on,  w hi c h  c a n  be   c la s s if ie d  in to   f ix e d - s pe e d  w in d  tu r bi ne s   a nd  va r ia bl e - s pe e d  w in d  tu r bi ne s .  F or   f ix e d - s pe e d  tu r bi ne s ,  th e   s qui r r e l   c a ge   in duc ti on  ge ne r a to r   is   s ui ta bl e ,  w he r e a s   th e   doubly  f e d   in duc ti on  ge ne r a to r s   a nd   pe r m a ne nt   m a gn e t  ge ne r a to r s   a r e   us e d  f or   va r ia bl e - s pe e d  tu r bi ne s   [ 41] .  T he   ge ne r a to r   c a n  be   c la s s if ie d  in to   a s ync hr onous   a nd  s yn c hr onous   ty pe s   ba s e d  on  th e   gr id   s uppl y  r e qui r e m e nt   f or   th e   a s ync hr onous   ty pe ,  in   c ont r a s t  to   s ync hr onous .  T he   s qu ir r e l  c a ge   in duc ti on  ge ne r a to r   a nd  doubly  f e d   in duc ti on  ge ne r a to r   a r e   bot h  c a te gor iz e d  a s   a s ync hr onous   ty pe s   w hi le   th e   pe r m a ne nt   m a gne t   is   c la s s if ie d  a s   s ync hr onous .  A c c or di ng  to   th e   s tu dy  c onduc t e d  by  C hong  e t  al .   [ 41]   a   s im ul a ti on  us in g  th e   m e nt io ne d   ge ne r a to r   in   th e   va r ia ti on   of   s pe e d  ( 0 - 9   m /s )   f r om   1   to   10  s   s how s   th a t  th e   pe r m a ne nt   m a gne t  s ync hr onous   ge ne r a to r   pe r f or m s   be tt e r   a t  lo w e r   w in d  s pe e d  ( w hi c h  m e a ns   be tt e r   e f f ic ie nc y)   in   M a la ys ia   s in c e   th e   ot he r   two  ge ne r a to r s   m us t  dr a w   r e a c ti ve   pow e r   f r om   th r e e - pha s e   a lt e r na ti ng  c ur r e nt   ( A C )   s our c e ,  w hi c h  c ons um e s   e ne r gy  be f or e   th e   ge ne r a to r   s ta r ts   w or k in g.  T he   m ode l  of   e a c h  ge ne r a to r   ba s e d  on  th e   pr io r   s tu dy  c a n  be   s how n i n F ig ur e s  14 - 16.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I nt  J  A dv A ppl  S c i     I S S N :   2252 - 8814       M ode li ng of s ol ar  and w in d e ne r g y  us in g m at r i x  l abor at or y / S i m ul in k :  a r e v ie w   ( N ic hol a s  P r anat a)   115       F ig ur e  11. S ubs ys te m  f or  ( 18)   pr ov id e d by r e s e a r c he r           F ig ur e  12. S ubs ys te m  f or  ( 16)   pr ov id e d by r e s e a r c he r           F ig ur e  13. W in d  tu r bi ne  f in a l  s ys te m  pr ovi de d by r e s e a r c he r           F ig ur e  14. S im ul in k  m ode l  of   a  s qui r r e l  c a ge  i nduc ti on ge ne r a t or   [ 41]     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I S S N :   2252 - 8814   I nt  J  A dv A ppl  S c i ,  V ol . 15, No. 1, M a r c h 2026 :  107 - 122   116       F ig ur e  15. S im ul in k  m ode l  of   a  doubly - f e d i nduc ti on ge ne r a to r   [ 41]           F ig ur e  16. S im ul in k  m ode l  of  pe r m a ne nt  m a gne t  in duc ti on ge ne r a to r   [ 41]       B a s e d   on  a ll   th os e   c ons id e r a ti ons ,  upon   de s ig ni ng   th e   s ys t e m   of   w in d  e n e r gy,  de s ig na te d  a nd    w e ll - pl a nne d  c om pone nt s   a nd  s e le c ti on  of   tu r bi ne s   a nd  ge ne r a to r s   m us t  be   c om pa ti bl e   w it h  th e   w in d  s pe e d  da ta   of   th e   c hos e n  lo c a ti on,  in   w hi c h  th e   c os t - be ne f it   a na l ys is   m us t  not   be   ove r lo oke d.  M or e ove r ,  th e   c ons id e r a ti on  f or   a   gr id - c onne c te d  s ys te m   ba s e d  on  th e   os c i ll a ti on  f a c to r s   th a t  m a y  ha ppe n  m us t  not   be   ove r lo oke d,  w hi c h  is   a ls o  s how n  by  th e   s tu dy  by  B e ha bt u  e t  al .   [ 58]   c om pa r in g  th e   s qui r r e l  c a ge   in duc ti on   ge ne r a to r   a nd  a   doubly  f e d  in duc ti on   ge ne r a to r   in   F ig ur e s   17  a nd  18.  T he   r e s ul ts   of   th e   s tu dy   s how   th a t  th e   pe r f or m a nc e   of   a   doubly  f e d  in duc ti on   ge ne r a to r   is   be tt e r   th a n  th e   ot he r   dur in g  va r ia bl e   w in d  s pe e d  s w e ll ,  a s   w e ll   a s  a c ti ve - r e a c ti ve  po w e r  c ont r ol  c a pa bi li ty  dur in g s te a dy - s ta te  a nd t r a ns ie nt  ope r a ti ng c ondi ti ons .      3.6 .     M od e l  e val u at io n   T he   e va lu a ti on  of   P V   a nd  w in d  tu r bi ne   m ode l  pe r f or m a nc e   in   M A T L A B /S im ul in k  is   a   c r it ic a l  pr oc e s s   th a t  f oc u s e s   on   two  ke y  a s pe c ts :  a c c ur a c y a nd  c om put a ti ona l  e f f ic ie nc y.  R e s e a r c he r s   ha v e   de ve lo pe d   a   va r ie ty   of   m e th ods   to   e ns ur e   th a t  th e ir   m ode ls   a r e   bot h   r e li a bl e   a nd  pr a c ti c a l  f or   a   w id e   r a nge   of   a ppl ic a ti ons , f r om  a c a de m ic  r e s e a r c h t o r e a l - ti m e  c ont r ol .   A c c ur a c y  is   th e   pr im a r y  m e tr ic   f or   m ode l  va li da ti on   a nd  is   ty pi c a ll y  a s s e s s e d  by  c om pa r in g  s im ul a ti on  r e s ul ts   w it h  r e a l - w or ld   da ta .  T h e   m os t  c om m on  a p pr oa c h  is   e xp e r im e nt a l  va li da ti on,  w he r e   th e   out put   of   a   S im ul in k  m ode l   is   c om pa r e d  a ga in s t  da ta   c ol le c te d  f r om   a   phys ic a l  P V   a r r a y  or   w in d   tu r bi ne   s ys te m   und e r   th e   s a m e   ope r a ti ng  c ondi ti ons .   F or   P V   m ode l s ,   th is   in vol ve s   u s in g  m e a s ur e d  va lu e s   of   s ol a r   ir r a di a nc e  a nd a m bi e nt  t e m pe r a tu r e  a s  i nput s  a nd c om pa r in g t h e  s im ul a te d volt a ge , c ur r e nt , a nd powe r  out pu t   a ga in s t  th e   m e a s ur e d  va lu e s .  T he   di f f e r e nc e   i s   of te n  qua nt if ie d  us in g  m e tr ic s   li ke   r oot   m e a n  s qu a r e   e r r or   ( R M S E )   or   pe r c e nt a ge   e r r o r ,  w hi c h  pr ovi de s   a   c le a r   m e a s ur e   of   th e   m ode l' s   f id e li ty .  F or   w in d   tu r bi ne s ,   m ode ls   a r e   va li da te d  by   c om pa r in g  s im ul a te d  pow e r   c ur ve s   a n d  to r que - s pe e d  c ha r a c t e r is ti c s   w it h  da t a   f r om   r e a l  tu r bi ne s  a t  va r yi ng w in d s pe e ds .    S om e   s tu di e s   a l s o  us e   th e or e ti c a l  va li da ti on,  w he r e   th e   m ode l' s   out put   is   c om pa r e d  a ga in s t   e s ta bl is he d  m a th e m a ti c a l  pr in c ip le s   or   e xi s ti ng,  hi ghl y  va li da te d  m ode ls .  F or   in s ta nc e ,   th e   s in gl e - di ode   m ode l  f or   P V   c e ll s   is   a   w e ll - unde r s to od  th e or e ti c a l  ba s is ,   a nd   ne w   S im ul in k  m ode ls   a r e   of te n  va li da te d   by  s how in g  th a t  th e ir   I - V   a nd  P - V   c ur ve s   m a tc h   th e   th e or e ti c a l  c u r ve s   unde r   s ta nda r d  te s t  c ondi ti ons   [ 59] ,  [ 60] .  T hi s   a ppr oa c h  i s   pa r ti c ul a r ly   us e f ul   f or   ve r if yi ng  th e   f unda m e nt a l  phys ic s   of   th e   m ode l  be f or e   m ovi ng  on  to   m or e   c om pl e x  s im ul a ti ons .  W hi le   th e   a c c ur a c y  of   in di vi dua l  c om pone nt s ,  s uc h  a s   th e   a e r odyna m ic   bl oc k' s   C p or  t he  e le c tr ic a l  ge ne r a to r ' s  out put , i s  a ls o v e r if ie d t o e ns ur e   th e  ove r a ll  m ode l' s  c or r e c tn e s s   [ 57] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.