I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em   ( I J P E DS)   Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 6 ,   p p .   7 9 7 ~ 8 0 8   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 7 . i 1 . p p 7 9 7 - 808           797       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Study o n eura l c o ntroller ba sed M PP T in  com pa riso n wit h   P&O  f o PV  sy ste ms       M o ha m ed  T a y eb  B o us s a beu r 1 ,   Dj a a f a T o um i 2 ,   M o ura d T ia r 3 ,   Abir  B o ucet t a 1 ,   I k ra m   B o ucet t a 1 Ahm ed  I bra him 4   1 LM S E   La b o r a t o r y D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t y   o f   B i sk r a ,   B i sk r a ,   A l g e r i a   2 V TR S   R e se a r c h   L a b o r a t o r y D e p a r t men t   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t y   o f   El - Q u e d ,   El - Q u e d ,   A l g e r i a   3   LG E B   L a b o r a t o r y D e p a r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t y   o f   B i sk r a ,   B i sk r a ,   A l g e r i a   4 N a t i o n a l   R e se a r c h   T o ms k   P o l y t e c h n i c   U n i v e r si t y ,   T o ms k ,   R u ssi a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct  1 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Dec   2 3 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Feb   1 0 ,   2 0 2 6       Th is  stu d y   i n v e stig a ted   th e   p e rfo rm a n c e   o two   p ro m i n e n t   m a x imu m   p o we r   p o i n trac k i n g   ( M P P T)  stra teg ies th e   e sta b li sh e d   p e rtu r b   a n d   o b se rv e   (P & O)   tec h n iq u e   a n d   a n   a rti ficia n e u ra l   n e two rk   (AN N) - b a se d   c o n tro l ler.  Th r o u g h   sim u latio n c o n d u c ted   in   M AT LAB/S imu li n k ,   a   5 0   p h o to v o lt a ic  (P V)   a rra y   wa e v a lu a ted   u n d e d y n a m ic  irrad ian c e   a n d   tem p e ra tu re   v a riatio n s.   No tab ly ,   d a ta g e n e ra ted   b y   t h e   P & sy ste m   se rv e d   a s   th e   train in g   d a tas e fo r   th e   AN m o d e l.   Th e   sim u latio n   re su lt in d ica te  th a th e   AN c o n tro l ler   e ffe c ti v e ly   a n d   a c c u ra tely   id e n ti fi e th e   P V   sy ste m ’s  o p ti m a o p e ra ti n g   p o i n t   e v e n   a m id st  fl u c tu a ti n g   e n v iro n m e n tal  c o n d it io n s.  Wh e n   c o m p a re d   to   th e   c o n v e n ti o n a P & m e th o d ,   th e   AN a p p r o a c h   d e m o n stra te d   su p e rio r   c h a ra c teristics ,   in c lu d in g   a   si g n ifi c a n t ly   fa ste re sp o n se ,   d imin ish e d   o sc il latio n a ro u n d   th e   m a x imu m   p o we p o in t ,   a n d   e n h a n c e d   trac k i n g   a c c u ra c y   d u rin g   ra p i d   e n v iro n m e n tal  sh ift s.  T h e se   fin d i n g u n d e rsc o re   th e   su b sta n ti a p o ten ti a o AN N - b a se d   M P P stra teg ies   fo imp r o v i n g   b o th   t h e   e fficie n c y   a n d   o p e ra ti o n a l   sta b il it y   o f   p h o t o v o lt a ic p o we sy ste m s .   K ey w o r d s :   Ar tific ial  n eu r al  n etwo r k s   Ma x im u m   p o wer   p o i n t tr ac k in g   Simu lin k   P& O   Ph o to v o ltaic   T h is i 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 ed   T a y eb   B o u s s ab eu r   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   L MSE   L ab o r at o r y ,   U n iv er s ity   o f   B is k r a   B is k r a,   Alg er ia   E m ail:  m o h am ed ta y eb . b o u s s ab eu r @ u n iv - b is k r a. d z       1.   I NT RO D UCT I O N   T h g lo b al  d em an d   f o r   elec tr ical  en er g y   h as  s u r g ed   d u to   in d u s tr ial  g r o wth ,   p o p u latio n   in cr ea s e,   an d   co n ce r n s   o v er   f o s s il  f u el  d ep letio n   an d   en v ir o n m en tal  s u s tain ab ilit y .   R en ewa b le  en er g y   tech n o lo g ies  h av g ain ed   s ig n if ican atten tio n ,   with   s o lar   en er g y   b ein g   o n o f   th m o s p r o m is in g   s o u r ce s   b ec au s o f   its   ab u n d an ce ,   s u s tain ab ilit y ,   an d   en v ir o n m en tally   f r ien d ly   n atu r [ 1 ] ,   [ 2 ] .   Desp ite  th ese  ad v an tag es,  p h o to v o ltaic  ( PV)   s y s tem s   f ac two   m ain   tech n ical  ch allen g es.  First,  th eir   en er g y   co n v er s io n   ef f icien cy   is   s till   r elativ ely   lo w.   Seco n d ,   th o p er atin g   p o in o f   PV  m o d u le  is   h ig h ly   af f ec ted   b y   lo ad   co n d itio n s   an d   en v ir o n m en tal  f ac to r s   s u ch   as  ir r ad ian ce   an d   tem p er atu r e.   T h ese  v ar iatio n s   ca u s n o n lin ea r   ch an g es  in   th cu r r en t - v o ltag ( I - V)   an d   p o wer - v o ltag ( P - V)   ch ar ac ter is tics ,   co m p licatin g   th m ain ten an ce   o f   o p er atio n   at  th m ax im u m   p o wer   p o in ( MPP)   [ 3 ] .   T o   m ax im ize  en er g y   ex tr ac tio n   u n d er   f lu ctu atin g   en v ir o n m en tal  co n d itio n s ,   m ax im u m   p o wer   p o in tr ac k in g   ( MPPT)   co n tr o ller s   ar u s ed .   MPPT  alg o r ith m s   ad ju s th o p er atin g   p ar am eter s   o f   th p o wer   co n v er ter   to   en s u r co n tin u o u s   o p er atio n   o f   th PV  ar r ay   at  its   MPP,  th u s   im p r o v in g   o v er all  s y s tem   ef f icien cy   [ 4 ] ,   [ 5 ] .   Am o n g   v ar io u s   MPPT  tech n iq u es,  th p er tu r b   an d   o b s er v ( P& O)   m eth o d   is   wid ely   u s ed   b ec au s o f   its   s im p licity   an d   ea s o f   im p lem en tatio n .   Ho wev er ,   it  in h er en tly   ca u s es  s tead y - s tate  o s cillatio n s   ar o u n d   th MPP  an d   m ay   h av r ed u ce d   ef f ec tiv en ess   u n d er   r ap id ly   ch an g in g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   797 - 808   798   en v ir o n m en tal  co n d itio n s .   [ 6 ] .   T o   o v er co m th ese  lim itatio n s ,   in tellig en co n tr o m eth o d s   s u ch   as  ar tific ial  n eu r al  n etwo r k s   ( ANN) ,   f u zz y   lo g ic  s y s tem s ,   an d   g en etic  alg o r ith m s   h av b ee n   p r o p o s ed .   T h ese  ap p r o ac h es  o f f er   im p r o v ed   ad ap tab ilit y   an d   r o b u s tn ess   in   n o n lin ea r   en v ir o n m en ts   [ 7 ] - [ 9 ] .   I n   r ec e n y ea r s ,   s ig n if ican a tten tio n   h as  b ee n   d e v o ted   to   th d e v elo p m e n o f   MPPT  tech n iq u es  aim ed   at  m ax im izin g   th en e r g y   ex tr ac ted   f r o m   PV  s y s tem s .   T h p r im ar y   f u n ctio n   o f   th ese  m eth o d s   is   to   en s u r o p tim al  p o wer   tr an s f er   f r o m   th PV  ar r a y   to   th lo a d   o r   g r id   b y   d y n am ically   r eg u la tin g   th d u t y   cy cle   o f   th ass o ciate d   p o wer   co n v er ter   u n d er   ch an g in g   en v ir o n m en tal  co n d itio n s .   wid r an g o f   MPPT   s tr ateg ies h as b ee n   d ev elo p ed   to   m ax im ize  p h o to v o ltaic  s y s t em   ef f icien cy .   Am o n g   co n v e n tio n al  m eth o d s ,   th e   P& tech n iq u e   is   wid ely   u s ed   d u e   to   its   s im p le  im p lem e n tatio n   an d   d ec en p er f o r m an ce   in   s tab le  co n d itio n s .   Ho wev er ,   P& ca u s es  s tead y - s tate  o s cillatio n s   ar o u n d   th MPP  an d   p er f o r m s   p o o r ly   wh en   ir r ad ia n ce   o r   tem p er atu r ch an g es  r ap id ly ,   lead in g   to   en er g y   lo s s es   [1 0 ] - [ 1 3 ] .   T o   ad d r ess   th ese  d r awb ac k s ,   in tellig en MPPT  m eth o d s   u s in g   a r tific ial  in tellig en ce s u ch   as  f u zz y   lo g ic  c o n tr o l,  ar tific ial  n e u r al  n etwo r k s   ( ANN) ,   an d   g en etic  alg o r ith m s h av e   b ee n   in tr o d u ce d .   T h ese  AI - b ased   ap p r o ac h es  p r o v id b ett er   ad ap tab ilit y   an d   ac cu r ac y   u n d e r   n o n lin ea r   an d   tim e - v ar y i n g   c o n d itio n s ,   en h an cin g   o v er all  s y s tem   ef f icie n cy   [ 1 4 ] - [ 1 8 ] .   T h e   s tu d y   co m p ar ed   a   tr ad itio n al  P& O - b ased   co n tr o ller   to   an   A NN - b ased   MPPT  co n tr o ller   u s in g   s im u latio n s   in   MA T L AB /S im u lin k   with   P m o d u le   an d   DC DC   b o o s co n v er ter .   R esu lts   s h o wed   th a th ANN  m eth o d   o f f er s   f aster   d y n am ic  r esp o n s an d   s u p er io r   p o wer   tr ac k in g   th a n   th e   P& alg o r ith m .   I n   s u m m a r y ,   wh ile   P& r em ain s   p o p u lar   f o r   its   s im p licity ,   ANN - d r iv en   MP PT  tech n iq u es  d em o n s tr ate  clea r   ad v an tag es  in   ac cu r ac y   an d   ad a p tab ilit y ,   esp ec ially   u n d er   f lu ctu atin g   en v ir o n m en tal  co n d itio n s .       2.   P SYST E M   M O D E L   2. 1.     So la r   ce ll  m o del   T h PV  m o d u le   f u n ctio n s   as  tech n o l o g y   th at  c o n v e r ts   s u n lig h in to   elec tr ical  e n er g y .   E s s en tially ,   wh en   PV  m o d u le  is   ex p o s ed   to   s o lar   r ad iatio n ,   it  g en e r ates  d ir ec cu r r en with o u p r o d u cin g   n o is o r   ca u s in g   en v i r o n m e n tal  h ar m .   I n   t h is   s tu d y ,   we  b eg an   b y   d esig n in g   a   5 0   W   p h o t o v o lta ic  ar r ay   u s in g   th e   eq u iv alen cir c u it  r ep r esen tati o n   o f   PV  ce lls .   T h s tan d ar d   m o d el  o f   PV  ce ll  u s ed   in   th i s   wo r k   is   illu s tr ated   in   Fig u r 1   [ 1 9 ] [ 20 ] .           Fig u r 1 .   Ma th e m atica l m o d el in g   o f   PV m o d u le       T h eq u atio n s   f o r   t h o u t p u t c u r r en t a n d   v o ltag ar g iv en   b y   ( 1 ) - ( 4 ) .      =         ( 1 )         =   ( , +   µ    )   ( 2 )     =   0 [  (  +  ) 1 ]   ( 3 )     =    +      ( 4 )     B y   s u b s titu tin g   th ( 2 ) ,   ( 3 ) ,   a n d   ( 4 )   i n   th e   f ir s eq u atio n ,   t h ch ar ac te r is tic  eq u atio n   o f   p h o to v o ltaic  ce ll   lin k in g   th p ar am eter s   o f   th s o lar   ce ll to   th o u tp u t c u r r e n an d   v o lta g is   g iv en   as ( 5 ) .      = 0 [  (  +  ) 1 ]  +      ( 5 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       S tu d o n eu r a l c o n tr o ller   b a s ed   MPP T in   co mp a r is o n   w ith     ( Mo h a med   Ta ye b   B o u s s a b e u r )   799      r ep r esen ts   th o u tp u cu r r en t f r o m   t h p h o to v o ltaic  p an el,   wh ile    is   th lig h t - g en er ate d   c u r r en t   th at  v ar ies  p r o p o r tio n ally   with   s o lar   ir r ad iatio n .   I d   r ef er s   to   t h d io d cu r r en t,  also   k n o wn   as  th d ar k   cu r r en t,   wh ich   is   ass o ciate d   with   th r ev er s s atu r atio n   cu r r e n t.    co r r esp o n d s   to   th s h u n c u r r en t.   T h r esis tan ce s     an d     d en o te   th e   p ar allel  a n d   s er ies  r esis tan ce s   with in   th s o lar   ce ll,   r esp ec tiv ely .     is   th B o ltzm an n   co n s tan t,  q   s tan d s   f o r   th elec tr o n   ch ar g e,   an d      in d icate s   th o u tp u v o ltag at  th ter m in al s .   T em p er atu r e   d if f er en ce     is   ca lcu lated   as  t h ac tu al  ce ll   tem p er atu r T c   m in u s   th e   r ef e r en ce   ce ll  te m p er atu r e   T c, r ef ,   m ea s u r ed   in   Kelv i n .   d e f in e s   th ir r ad ian ce   i n   watts  p er   s q u ar m eter   with   r e f er en ce   v alu G   ref   o f   1 0 0 0   W /m ²,   an d   T c, r ef   is   s et   at  2 9 8   K.   , = 298   K ,  is   th tem p er atu r co ef f icien o f   th s h o r cir cu it  cu r r e n t,   an d   , is   th p h o to cu r r e n m ea s u r ed   u n d e r   s tan d ar d   test   co n d itio n s   ( STC).   T h s tu d y   u s es  th 5 0 p h o to v o ltaic  m o d u le,   wh o s elec tr ical  s p ec if icatio n s   at  ST C   ( 1 0 0 0   W /m ²,   T   2 5 °C )   ar d etailed   in   T ab le  1 .   T h PV  s y s tem   was  m o d eled   in   MA T L AB   Simu lin k ,   with   th s im u latio n   f r a m e wo r k   illu s tr ated   in   Fig u r 2   b ased   o n   eq u atio n s   ( 1 )   to   ( 5 ) .   T h s im u latio n   o u t p u f r o m   th PV  m o d el   clo s ely   m atch es  t h P - ch ar ac ter is tics   o f   th e   5 0 ( 3 6 )   m o d u le.   Fig u r es  3   a n d   4   d e m o n s tr ate  th at   as  s o lar   i r r ad ia n ce   in cr ea s es,  b o th   p o wer   a n d   c u r r en t   r is e.   C o n v er s ely ,   Fig u r es  5   an d   6   s h o w   th at  in cr ea s in g   th e   ce ll  tem p er atu r r esu lts   in   a   d ec r ea s in   b o t h   p o wer   an d   v o ltag e.       T ab le  1 .   E lectr ical  ch a r ac ter is tics   o f   5 0 ( 3 6 )   PV p a n el   P a r a me t e r s   V a l u e   V o l t a g e   a t   ma x i m u p o w e r   V m p p   1 7 . 9 8   V   C u r r e n t   a t   ma x i mu p o w e r   I mp p   2 . 7 8   A   M a x i m u m   p o w e r   P m a x   5 0   W   S h o r t - c i r c u i t   c u r r e n t   I sc   3 . 0 4   A   O p e n - c i r c u i t   v o l t a g e   V o c   2 1 . 8 7   V           Fig u r 2 .   Simu lin k   m o d el  o f   t h 5 0   ( 3 6 )   PV a r r ay             Fig u r 3 .   I r r ad ia n ce   v ar iatio n   o f   PV u n d e r   test     Fig u r 4 .   I r r ad ia n ce   v ar iatio n   o f   m o d el  u n d er   test in g       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   797 - 808   800         Fig u r 5 .   T e m p er atu r e   v ar iatio n s   o f   th m o d el    u n d er   test in g     Fig u r 6 .   T e m p er atu r v ar iatio n s   o f     PV m o d u le       2 . 2 .     M o delin g   o f   t he  bo o s t   c o nv er t er   T h MPPT  is   im p lem en ted   b y   p lacin g   DC /DC   b o o s co n v er ter   b etwe en   th e   p h o to v o l taic  ( PV)   ar r ay   an d   th l o ad .   T o   e n s u r t h s y s tem   tr ac k s   th m ax im u m   p o wer   p o i n ( MPP) ,   th co n v er ter   m u s o p er ate  with   th p r ec is d u ty   cy cle  c o r r esp o n d i n g   to   th at  p o in t.  As  s h o wn   in   Fig u r e   7 ,   th s p ec if ic  co n v er ter   u s ed   is   b o o s co n v e r ter ,   wh ich   h as  an   o u tp u v o ltag h i g h er   th a n   its   in p u v o ltag e,   d escr ib e d   b y   ( 6 ) .   [ 2 1 ] .   T ab le  2   illu s tr ates th d if f er en t p ar a m e ter s   o f   PV.        =  1    ( 6 )     T h e   d if f e r en tial e q u atio n s   o f   Kir ch h o f f s   v o ltag a n d   cu r r e n t la ws ar ex p r ess ed   as ( 7 )   a n d   ( 8 ) .      =     + ( 1  )   ( 7 )      + = ( 1  )    ( 8 )       T ab le  2 .   Valu es o f   b o o s t c o n v er ter   elem en ts   P a r a me t e r s   V a l u e   I n d u c t a n c e      1 8   mH   I n t p u t   c a p a c i t o r     2 2 0 0   µ F   O u t p u t   c a p a c i t o r     2 2 0 0   µ F   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y   o f   t h e   M O S F F   1   K H z   Lo a d   R   2 2   O h m           Fig u r 7 .   T h b o o s t c o n v e r ter   s ch em e       3.   T H E   M P P T   M E T H O DS   3 . 1 .     Cla s s ica l P &O   a lg o ri t hm   T h P& O   m eth o d   r em ai n s   wid ely   u s ed   f o r   m ax im izin g   p o wer   ex tr ac tio n   f r o m   p h o to v o ltaic  s y s tem s   d u to   its   s im p licity   an d   lo co m p u tatio n al   d em an d .   T h is   tech n iq u w o r k s   b y   m a k in g   s li g h ad ju s tm en ts   to   th PV  m o d u le’ s   o p e r atin g   v o ltag an d   m o n ito r i n g   th e   ef f ec o n   o u tp u p o wer .   I f   a   ch an g e   r esu lts   in   in cr ea s ed   p o wer ,   t h ad ju s tm en co n tin u es  in   th at  d ir ec tio n if   p o wer   d r o p s ,   th e   d ir ec t io n   r ev er s es.  T h is   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       S tu d o n eu r a l c o n tr o ller   b a s ed   MPP T in   co mp a r is o n   w ith     ( Mo h a med   Ta ye b   B o u s s a b e u r )   801   iter ativ p r o ce s s   m o v es  th s y s tem   to war d   th e   MPP.  Ho w ev er ,   b ec au s th m eth o d   co n s tan tly   p er tu r b s   th e   v o ltag e,   it  n atu r all y   ca u s es  s m all  f lu ctu atio n s   ar o u n d   th M PP   o n ce   th at  p o in is   r ea ch ed .   T h wo r k i n g   s tep s   o f   th P& m eth o d   ar e   v is u alize d   in   Fig u r es 8   an d   9   [ 2 2 ] ,   [ 2 3 ] .           Fig u r 8 .   P & m et h o d           Fig u r 9 .   P& MPPT  alg o r ith m       3 . 2 .     Neura net wo r k - ba s ed   M P P T   I n   th is   s tu d y ,   an   ar tific ial  n e u r al  n etwo r k   is   em p lo y ed   to   esti m ate  an d   tr ac k   th MPP  f o r   5 0   W   p h o to v o ltaic  ar r a y .   Giv e n   th n o n lin ea r   r elatio n s h ip   b etwe en   en v ir o n m e n tal  co n d itio n s   an d   PV  elec tr ical   ch ar ac ter is tics ,   ANN - b ased   co n tr o p r o v id es  s u itab le  al ter n ativ f o r   im p r o v i n g   tr ac k in g   ac c u r ac y T o   f ac ilit ate  n etwo r k   tr ain in g ,   d ata  g en er ated   u s in g   t h P& m eth o d   with in   MA T L A B - b ased   s im u latio n   en v ir o n m en wer e   u tili ze d .   T h is   ap p r o ac h   en a b les  th AN to   lear n   t h n o n lin ea r   m ap p in g   b etwe e n   s y s tem   in p u ts   an d   th e   co r r esp o n d i n g   o p tim al  o p er atin g   co n d itio n s   ( F ig u r es 1 0 - 1 2 )   [ 2 4 ] .     3 . 2 . 1 .   Select ing   net wo rk   s t ru ct ure   T h s tr u ctu r o f   t h n eu r al   n e two r k   d eter m in es  h o t h in p u s ig n als  ar e   p r o ce s s ed   to   g e n er ate  th e   co n tr o o u tp u t.   I n   th is   ca s e,   th n etwo r k   r ec eiv es  th r ee   in p u t s th PV  cu r r en t,   v o ltag e,   an d   p o wer .   I ts   o u tp u t   lay er   p r o d u ce s   a   s in g le  v alu   th d u ty   c y cle  n ee d ed   f o r   th e   DC DC   b o o s co n v er t er .   T o   ca p tu r e   th Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   797 - 808   802   n o n lin ea r   d e p en d e n cies  b etwe en   in p u ts   an d   o u tp u ts ,   s in g le   h id d en   lay er   is   in clu d ed .   B ec au s th PV  s y s tem   ca n n o b ac c u r ately   m o d eled   with   lin ea r   eq u atio n s ,   th n e u r o n s   in   th is   h id d en   lay er   u s tan g en s ig m o id   ac tiv atio n   f u n ctio n .   Me an wh i le,   th o u tp u lay er   ap p lies   lin ea r   ac tiv atio n   f u n ctio n   to   p r o v id s m o o th ,   co n tin u o u s   d u ty   c y cle  s ig n al   [ 2 5 ] .     3 . 2 . 2 .   Co llect ing   da t a   Simu latio n   o f   th PV  ar r a y   in   MA T L AB /Si m u lin k   was  co n d u cte d   ac r o s s   r an g e   o f   o p er atin g   co n d itio n s .   T h is   was  d o n to   d eter m in th e   co r r esp o n d in g   o p tim al  d u ty   cy cle  v alu es  f o r   th b o o s co n v er ter .   T h p r o ce s s   p r o d u ce d   a   d ata s et  co n s is tin g   o f   1 0 4   o p er ati n g   p o in ts   lin k i n g   elec tr ical   m ea s u r em en ts   to   th r eq u ir ed   co n tr o l a ctio n s .   3 . 2 . 3 .   T ra ini ng   t he  net wo rk   Ou o f   th to tal  d ataset,   9 4   s am p les  wer u s ed   t o   tr ain   th e   n eu r al   n etwo r k .   Du r i n g   tr ai n in g ,   th ese  in p u t - o u tp u p air s   allo wed   th e   n etwo r k   to   lear n   b etwe en   PV   o p er atin g   p ar am eter s .   T h n e ce s s ar y   co n d itio n s   f o r   m a x im u m   p o wer   ex t r ac tio n .     3 . 2 . 4 .   T esting   t he  net wo rk   Fo llo win g   th tr ain in g   p h ase,   th r em ain in g   1 0   s am p les  wer r eser v ed   f o r   test in g   p u r p o s es.  T h e   r esu ltin g   p r ed ictio n   er r o r   was  th en   an aly ze d .   T h is   an aly s is   was u s ed   to   f u r th e r   r ef i n th n e two r k s   ac cu r ac y .             Fig u r 1 0 .   Neu r al  n etwo r k   s tr u ctu r e     Fig u r 11.   Neu r al   n etwo r k   tr ai n in g   with   MA T L AB   to o lb o x           Fig u r 12.   T r ain in g   p er f o r m a n ce   cu r v e       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h p h o to v o ltaic  s y s tem   was  cr ea ted   a n d   test ed   with in   th e   MA T L AB /Si m u lin k   p latf o r m   ( r ef e r   to   Fig u r es  1 3   an d   1 4 ) .   I ts   d esig n   co n s is ts   o f   th r ee   m ain   co m p o n en ts m ath em atica r ep r e s en tatio n   o f   th PV  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       S tu d o n eu r a l c o n tr o ller   b a s ed   MPP T in   co mp a r is o n   w ith     ( Mo h a med   Ta ye b   B o u s s a b e u r )   803   m o d u le,   DC DC   b o o s co n v er ter ,   an d   a n   MPPT  co n tr o ller   th at  u tili ze s   an   ar tific ial  n e u r al  n etwo r k .   T h e   PV  m o d u le’ s   b e h av io r   was  s im u lated   b ased   o n   th a n aly tical  m o d el  d escr ib ed   i n   Sectio n   2 ,   wh ile  th b o o s t   co n v er ter   was  s et  u p   f o llo win g   th cir cu it  d esig n   s h o wn   in   Fig u r 7 .   T h n eu r al  n etwo r k   was  in itially   tr ain ed   u s in g   d atasets   r ep r esen tin g   P v o ltag e,   cu r r en t,  an d   c o r r e s p o n d in g   m ax im u m   p o wer   p o in ( MPP)   v alu es.   On ce   th tr ain in g   p r o ce s s   was  co m p leted   an d   t h n etwo r k   weig h ts   wer o b tain ed ,   th e   ANN  m o d el  was  em b ed d e d   in to   th co n tr o f r am ewo r k   with in   Simu lin k .   Du r in g   o p e r atio n ,   th co n t r o lle r   r ec eiv es  r ea l - tim in p u ts   o f   ,   an d      as  in p u ts ,   th ANN  au to m atica lly   an d   d eter m in es  th o p tim al  d u ty   c y cle  r eq u ir ed   t o   d r iv th b o o s t c o n v er ter   t o war d   m ax im u m   p o wer   ex tr ac tio n .           Fig u r 1 3 .   T h m o d ellin g   o f   P & MPPT            Fig u r 1 4 .   Simu lin k   m o d el  o f   n eu r al  n etwo r k   co n tr o ller   MP PT  with   DC - DC   b o o s co n v er ter       T h s im u latio n s   ex p er im en a ( 1 0 0 0   W /m ²,   T   2 5 °C ) ,   illu s tr ated   in   Fig u r es  1 5 1 7   th r o u g h   a   co m p ar is o n   with   t h P& O .   T h ANN - b ased   co n tr o ller   ex h ib its   q u ick er   co n v er g en ce   to   th MPP ,   r ed u ce d   s tead y - s tate  f lu ctu atio n s ,   a n d   im p r o v ed   tr ac k in g   ca p ab ilit y .   Qu a n titativ ev alu atio n   s h o ws  th at  th e   n eu r al   n etwo r k   m eth o d   ac h ie v es  tr ac k in g   ef f icien cy   o f   9 9 . 2 % ,   ex ce ed i n g   th 9 7 . 6 %   o b tai n ed   with   P& O.   I n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   797 - 808   804   ad d itio n ,   th s ettlin g   tim is   s h o r ten ed   f r o m   0 . 0 8   s   to   0 . 0 4   s ,   wh ile  p o wer   r ip p le  is   r ed u ce d   b y   ap p r o x im ately   35% T h ese  o u tco m es  h ig h li g h th en h an ce d   s tab ilit y   an d   r esp o n s iv en ess   o f   th ANN - d r iv en   co n tr o ller   u n d er   n o m in al  o p er atin g   co n d itio n s .   Fu r th er m o r e,   test in g   u n d er   id en tical  s tan d ar d   c o n d itio n s   co n f ir m ed   its   ab ilit y   to   s u s tain   co n s is ten p o wer   o u tp u t   an d   h i g h   tr ac k in g   p r ec is io n   ac r o s s   d if f er en o p er atin g   in ter v als.   Ov er   th ev alu atio n   p er io d ,   th ANN - b ased   s tr ateg y   y ield e d   g r ea ter   h a r v ested   en er g y   th an   th co n v en tio n al   tech n iq u e,   i n d icatin g   s u p e r io r   ad ap ta b ilit y   f o r   p r ac tical  d e p l o y m en t .   T o   f u r th er   ass ess   s y s tem   p er f o r m a n ce ,   a d d itio n al  s im u la tio n s   wer ca r r ie d   o u u n d e r   v ar iab le   ir r ad ian ce   lev els  o f   80 0   W /m ²,   9 0 0   W /m ²,   an d   1 0 0 0   W /m ² .   T h r esu lts   ar s h o wn   in   th f o llo win g   f ig u r es,   em p h asizin g   th ANN  co n tr o ller s   ca p ac ity   to   ad ap ef f ici en tly   to   v ar y i n g   ir r a d ian ce   le v els  wh ile  en s u r in g   s tab le  p o wer   d eliv e r y   a n d   p r e cise  tr ac k in g   p e r f o r m an ce .   I n   th s ec o n d   s ce n ar io ,   th s y s t em s   ef f ec tiv en ess   was  test ed   th r o u g h   s im u latio n s   co n d u cted   at  d if f er en s o lar   ir r ad ian ce   in ten s ities   ( 8 0 0   W / m ²,   9 0 0   W /m ²,   an d   1 0 0 0   W /m ²)   with   a   f ix e d   tem p er atu r e   o f   2 5   °C .   T h e   o u tc o m es  co n f ir m   th at   th n eu r al   n etwo r k   co n tr o ller   ca n   ad ju s p r o m p tly   to   f l u ctu atio n s   in   s o lar   in p u t,  m ain tain in g   co n s is ten p o wer   o u tp u an d   ac cu r ately   tr ac k in g   th m ax im u m   p o wer   p o in t .   I n   th t h ir d   test   ca s e,   th e   im p ac o f   r ap id   tem p er at u r f lu ctu atio n s   o n   s y s tem   p er f o r m an ce   was   ex am in ed   wh ile  m ain tain i n g   a   1 0 0 0   W /m ².   T h PV  tem p er atu r was  v ar ied   b etwe en   2 5   °C ,   3 7 . 5   °C ,   an d   5 0   °C ,   as  d ep icted   in   t h c o r r esp o n d in g   F ig u r es   18 - 23 .   T h o b tain ed   r esu lts   in d icate   t h at  th e   ANN - b ased   MPPT  co n tr o ller   p r eser v es  s t ab le  p o wer   d eliv er y   a n d   co n s is ten tly   ac h iev es  ac cu r ate  MP PT   d esp ite  th er m al  d is tu r b an ce s .             Fig u r 1 5 .   Ou tp u t r esu lts   at  s tan d ar d   c o n d itio n s     with   ANN  an d   P& O     Fig u r 1 6 .   C u r r en t o u tp u u n d er   ty p ical     cir cu m s tan ce s   u s in g   ANN  an d   P& O             Fig u r 1 7 .   Vo ltag e   o u tp u t u n d er   ty p ical  cir cu m s tan ce s   u s in g   ANN  an d   P& O     Fig u r 1 8 .   Var iatio n s   in   o u tp u t p o wer   with     ANN  an d   P& u n d er   v ar y in g   ir r ad iatio n     an d   co n s tan t te m p er atu r o f   2 5   °C   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       S tu d o n eu r a l c o n tr o ller   b a s ed   MPP T in   co mp a r is o n   w ith     ( Mo h a med   Ta ye b   B o u s s a b e u r )   805         Fig u r 1 9 .   Var iatio n s   in   o u tp u cu r r en t   with     ANN  an d   P& u n d er   v ar y in g   ir r ad iatio n     an d   co n s tan t te m p er atu r o f   2 5   °C     Fig u r 2 0 .   Var iatio n s   in   o u tp u v o ltag with     ANN  an d   P& u n d er   v ar y in g   ir r ad iatio n     an d   co n s tan t te m p er atu r o f   2 5   °C               Fig u r 2 1 .   Var iatio n s   in   o u tp u t p o wer   with     ANN  an d   P& u n d er   v ar y in g   tem p er atu r es     Fig u r 2 2 .   Var iatio n s   in   o u tp u cu r r en with     ANN  an d   P& u n d er   v ar y in g   tem p er atu r es           Fig u r 2 3 .   Var iatio n s   in   o u tp u v o ltag e   with   ANN  an d   P& u n d er   v ar y i n g   tem p e r atu r e       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   797 - 808   806   Ov er all,   th f in d in g s   d em o n s tr ate  th at  th ANN - d r iv e n   MPPT  s tr ateg y   ef f ec tiv ely   ad ap ts   to   ch an g in g   en v ir o n m e n tal  co n d i tio n s B y   co m p ar in g   th P& O   m eth o d   with   th n eu r al - n etwo r k - b ased   c o n tr o ller   ex h ib its   f aster   tr an s ien b eh av io r ,   en h a n ce d   tr ac k in g   ca p ab ilit y ,   an d   s ig n if ican tly   r e d u ce d   s tead y - s tate  o s cillatio n s ,   h ig h lig h tin g   its   p r ac tical  ap p licab ilit y   in   r ea l p h o to v o ltaic  s y s tem s .       5.   CO NCLU SI O N   T h is   s tu d y   p r esen ts   an   ar tific i al  n eu r al  n etwo r k - b ased   MPP T   tech n iq u aim ed   at  en h an ci n g   b o th   th e   d y n am ic  r esp o n s an d   e n er g y   h ar v esti n g   ef f icien c y   o f   p h o t o v o ltaic  s y s tem s .   T h PV  m o d u le  was  r ep r esen ted   th r o u g h   a   s in g le - d i o d m o d el   th at  r ef lects  th e   elec tr ical  b e h av io r   o f   its   e q u iv alen t   cir cu it.   T o   im p lem en t   th ANN  tr ac k in g ,   DC DC   b o o s co n v er ter   was  co m b in e d   with   th PV  m o d el.   T h c o n v e r ter s   o p er atio n   wa s   an aly tically   d etailed   to   d ef i n h o th d u t y   cy cle,   lo a d   v ar ia tio n s ,   an d   in p u im p ed a n ce   s ee n   b y   th PV  ar r a y   ar in ter co n n ec ted .   T h is   s y s tem   s etu p   was  th e n   b u ilt  an d   test ed   u s in g   MA T L AB /Si m u lin k   s im u latio n s .   R esu lts   f r o m   th e   s im u latio n s   d em o n s tr ate   th at   th e   ANN - b a s ed   MPPT  m eth o d   o u tp er f o r m s   th co n v en tio n al  p er tu r b   a n d   o b s er v ( P& O)   te ch n iq u e.   I t a ch iev es q u ick e r   tr ac k in g   o f   t h m ax im u m   p o we r   p o in t,  o f f er s   b etter   s tab ilit y   d u r in g   o p er atio n ,   an d   m in im izes p o wer   o u tp u t f l u ctu atio n s   u n d e r   ch a n g in g   co n d itio n s .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   Au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   in v o lv ed .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Mo h am ed   T a y eb   B o u s s ab eu r                               Djaa f ar   T o u m i                               Mo u r ad   T ia r                               Ab ir   B o u ce tta                               I k r am   B o u ce tta                               Ah m ed   I b r ah im                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   Au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in t er est.       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h au th o r s   co n f ir m   th at  th e   d ata  s u p p o r tin g   th f in d in g s   o f   th is   s tu d y   ar av ailab le  with in   th e   ar ticle.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   S .   M u n i se k h a r ,   G .   .   M a r u t h e sw a r ,   P .   S u j a t h a ,   a n d   K .   R .   V a d i v e l u ,   A   n o v e l   a p p r o a c h   f o r   t h e   f a st e st   M P P t r a c k i n g   a l g o r i t h f o a   P V   a r r a y   f e d   B LD C   m o t o r   d r i v e n   a i r   c o n d i t i o n i n g   s y st e m,   I n d o n e s i a n   J o u rn a l   o f   E l e c t ri c a l   En g i n e e r i n g   a n d   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   v o l .   1 8 ,   n o .   2 ,   p .   6 2 2 ,   M a y   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e e c s. v 1 8 . i 2 . p p 6 2 2 - 6 2 8 .   [ 2 ]   U .   Y i l ma z ,   A .   K i r c a y ,   a n d   S .   B o r e k c i ,   P V   s y st e f u z z y   l o g i c   M P P T   m e t h o d   a n d   P I   c o n t r o l   a s   a   c h a r g e   c o n t r o l l e r ,   Re n e w a b l e   a n d   S u st a i n a b l e   En e r g y   Re v i e w s ,   v o l .   8 1 ,   p p .   9 9 4 1 0 0 1 ,   J a n .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . r ser. 2 0 1 7 . 0 8 . 0 4 8 .   [ 3 ]   A .   H .   A l i ,   H .   S .   H a m a d ,   a n d   A .   A .   A b d u l r a z z a q ,   P e r f o r ma n c e   i n v e s t i g a t i o n   o f   g r i d   c o n n e c t e d   p h o t o v o l t a i c   s y st e m o d e l l i n g   b a s e d   o n   M A TLA B   s i mu l a t i o n ,   I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   El e c t ri c a l   a n d   C o m p u t e En g i n e e r i n g   ( I J EC E) ,   v o l .   8 ,   n o .   6 ,   p .   4 8 4 7 ,   D e c .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 9 1 / i j e c e . v 8 i 6 . p p 4 8 4 7 - 4 8 5 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.