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   ( I J P E DS)   Vo l.  1 7 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 ,   p p .   1 9 6 2 ~ 1 9 7 3   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 3 . p p 1 9 6 2 - 1 9 7 3           1962       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Co mpa ra tion  a na ly sis  of SSA  a nd   G W O   a lg o rithms  for  ma x imum  powe r  po int  tracki ng  in  sta nda lo ne   so la r   mo dules       I nd ha na   Su di ha rt o ,   M o cha m m a d M a chm ud   Rif a dil ,   M uh a m m a d Af f id F ebria ns y a h   I n d u st r i a l   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   El e c t r o n i c   E n g i n e e r i n g   P o l y t e c h n i c   I n st i t u t e   o f   S u r a b a y a ,   S u r a b a y a ,   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   Au g   1 3 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Ma y   1 8 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   J u l 8 ,   2 0 2 6       S o lar  p h o to v o l taic   (P V)  sy ste m s   e x p e rien c e   c o n ti n u o u s  o u t p u t  fl u c tu a ti o n s   d u e   to   c h a n g e s  in   so lar  irrad ia n c e   a n d   o p e ra ti n g   tem p e ra tu re ,   re d u c in g   t h e   e ffe c ti v e n e ss   o f  p o we r  e x trac ti o n .   To   imp r o v e   e n e rg y   h a r v e stin g   c a p a b il it y ,   a n   a d a p ti v e   m a x imu m   p o we r   p o in t   trac k i n g   (M P P T)  m e th o d   is   re q u ire d .   Th is stu d y   e v a l u a tes   th e   p e rfo rm a n c e   o f  th e   sa lp   sw a rm   a lg o rit h m   ( S S A) an d   g re y   wo lf  o p ti m iza ti o n   (G WO)  fo r  M P P T  c o n tr o l  i n   a   1 0 0   Wp   s tan d a lo n e   P V  sy ste m   e m p lo y i n g   a   sin g le - e n d e d   p rima ry   i n d u c to r  c o n v e rter   (S EP IC).   Th e   a n a ly sis  fo c u se s  o n   trac k i n g   s p e e d ,   e fficie n c y ,   a n d   sta b i li ty   u n d e r   v a ry in g   e n v ir o n m e n tal  c o n d it i o n s.  S im u latio n s  we re   c a rried   o u t  i n   t h e   ALTAIR  P S I M   P ro fe ss io n a l  2 0 2 2 . 1 . 0 . 8   p latfo rm   with   irrad ian c e   lev e ls   ra n g in g   fro m   2 0 0 – 1 0 0 0   W/ m ²   a n d   tem p e ra tu re s  b e twe e n   3 5 - 55   °C,   in c lu d in g   d y n a m ic  irrad ia n c e   tran siti o n s .   Th e   o b tain e d   re su lt s  sh o w  t h a t   S S A  a c h iev e d   a   h ig h e r  a v e ra g e   trac k in g   e fficie n c y   o f  9 7 . 4 6 %   with   a   c o n v e rg e n c e   ti m e   o f  0 . 2 2 7 6   s,  w h il e   G WO  p r o d u c e d   8 7 . 9 4 %   e ffi c ien c y   a n d   a  0 . 2 5 1 2   s  c o n v e rg e n c e   ti m e .   In   a d d it i o n ,   S S A  d e m o n stra ted   m o re   sta b le   trac k in g   b e h a v i o r  a n d   l o we r  o sc il latio n   d u ri n g   l o w - irrad ian c e   o p e ra ti o n .   Th e se   re su lt s  in d ica te  th a t   S S A  p r o v i d e s  b e tt e r   M P P T   p e rfo rm a n c e   fo r   c o m p a c t  sta n d a lo n e   P V  a p p li c a ti o n s  o p e ra ti n g   u n d e r  f lu c tu a ti n g   e n v iro n m e n tal   c o n d it i o n s.   F u t u re   wo r k   will   in v o l v e   h a rd wa re - b a se d   v a li d a ti o n   a n d   re a l - ti m e   imp lem e n tatio n .   K ey w o r d s :   C o n v er g en ce   p er f o r m an ce   MPPT  o p tim izatio n   Ph o to v o ltaic  s y s tem s   Salp   s war m   alg o r ith m   Sep ic  co n v er ter   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 ch am m ad   Ma c h m u d   R if ad il   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   I n d u s tr ial  E lectr ical  E n g in ee r in g   E lectr o n ic  E n g i n ee r in g   Po ly te ch n ic  I n s titu te  o f   Su r ab ay a   PENS  C am p u s ,   Su k o lilo ,   Su r a b ay a  6 0 1 1 1 ,   I n d o n esia   E m ail:  m m r if ad il@ p en s . ac . id ,   m m r if ad il@ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N    T h e  in cr ea s in g   d e m an d   f o r   s u s tain ab le  elec tr ical  en e r g y   h as  ac ce le r ated   th e   d e v el o p m en t   o f   r en ewa b le  en e r g y   tech n o lo g ies,  p ar ticu lar ly   s o lar   p h o t o v o ltaic  ( PV)   s y s tem s ,   as   an   alter n ativ e  to   co n v en tio n al  f o s s il - b ased   g e n er atio n   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   PV  tech n o lo g y   h as  b ee n   b r o ad l y   ad o p ted   in   r esid en tial,   in d u s tr ial,   ed u ca tio n al,   a n d   p u b lic  in f r astru ct u r e  a p p licatio n s   b ec au s e  o f   its   ab ilit y   to   d i r ec tly   co n v er t  s o lar   r ad iatio n   in to   elec tr ical  en er g y   with o u t  p r o d u cin g   en v ir o n m en tal  p o llu tio n   [ 3 ] .   I n   ad d iti o n ,   PV  s y s tem s   o f f er   s ev er al  o p er atio n al  ad v an tag e s ,   in clu d in g   s im p le  in s tallatio n ,   lo w  m ain ten an ce   r eq u ir em en ts ,   an d   r ed u ce d   o p er atio n al  c o s ts   [ 4 ] .   Ne v er th eless ,   th e  elec tr ical  ch ar ac ter is tics   o f   PV  m o d u les  ar e  s tr o n g ly   in f lu en ce d   b y   en v ir o n m en tal  p ar am ete r s ,   esp ec ially   s o lar   ir r ad ian ce   an d   o p er atin g   tem p er atu r e ,   r esu l tin g   in   co n tin u o u s   v ar iatio n s   in   o u tp u t v o ltag e,   c u r r en t,  a n d   g en er ated   p o wer   [ 5 ] ,   [ 6 ] .   T o   m ax im ize  en e r g y   e x tr ac t io n ,   PV  s y s tem s   r eq u ir e  m a x im u m   p o wer   p o i n t  tr ac k in g   ( MPPT)   co n tr o ller s   ca p a b le  o f   m ai n tain in g   o p er atio n   at  th e   o p tim al  p o wer   p o i n t  u n d er   ch a n g in g   atm o s p h er ic   co n d itio n s .   C o n v en tio n al  MP PT  tech n iq u es  s u ch   as  p er tu r b   an d   o b s er v e   ( P& O) ,   in c r e m en tal  co n d u ctan ce   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       C o mp a r a tio n   a n a lysi s   o f S S A   a n d   GWO  a lg o r ith ms fo r   ma ximu m  p o w er p o in t  …   ( I n d h a n a   S u d ih a r to )   1963   ( I NC ) ,   an d   f u zz y   l o g ic  co n tr o l  ( FLC)  r em ain   wid ely   u tili ze d   b ec au s e  o f   th eir   r elativ ely   s im p le   im p lem en tatio n   an d   lo w  co m p u tatio n al  co m p lex ity   [ 7 ] - [ 9 ] .   Ho wev er ,   th ese  ap p r o ac h es  f r eq u en tly   ex p e r ien ce   o s cillato r y   b eh av i o r   ar o u n d   th e  m ax im u m   p o wer   p o in t  a n d   r ed u ce d   tr ac k in g   p r ec is io n   d u r i n g   r ap i d   ir r a d ian ce   tr an s itio n s ,   lead in g   to   p o wer   l o s s es a n d   s lo wer   d y n am ic  r es p o n s e  [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] .   I n   r ec e n t  y ea r s ,   o p tim izatio n - b ased   MPPT  s tr ateg ies  in s p ir ed   b y   n atu r al  in tellig en ce   h av e  r ec eiv ed   co n s id er ab le   atten tio n   to   o v er co m e  th e   lim itatio n s   o f   class ical  m eth o d s .   Alg o r ith m s   s u ch   as  p ar ticle   s war m   o p tim izatio n   ( PS O) ,   g en etic  alg o r ith m   ( GA) ,   g r ey   wo lf   o p tim izatio n   ( GW O) ,   an d   s alp   s war m   alg o r ith m   ( SS A)   h av e  d em o n s tr ated   p r o m is in g   ca p ab ilit y   in   n o n lin ea r   o p tim izatio n   p r o b lem s   a s s o ciate d   with   PV   en er g y   co n v er s io n   s y s tem s   [ 1 2 ] - [ 1 5 ] .   Am o n g   th ese  m eth o d s ,   SS A  ex h ib its   s tr o n g   ex p lo r atio n   an d   ex p lo itatio n   ch ar ac te r is tics   th at  en ab le  r ap id   co n v er g e n ce   wh ile  m in im izin g   th e  r is k   o f   tr ap p in g   in   lo ca l   o p tim a  [ 1 6 ] .   T h e  o p tim izatio n   m ec h an is m   o f   SS A  is   d er i v ed   f r o m   th e   ch ain   m o v em e n t  b eh av i o r   o f   s alp   p o p u latio n s   in   m ar in e   en v ir o n m en ts   a n d   h as  b ee n   s u c ce s s f u lly   im p lem en ted   in   s ev er al  en g in ee r in g   o p tim izatio n   ap p licatio n s ,   in c lu d in g   r en ewa b le  en e r g y   s y s tem s   [ 1 6 ] ,   [ 1 7 ] .   Pre v i o u s   in v e s tig atio n s   r ep o r ted   th at  SS A  ca n   p r o v id e  im p r o v ed   tr ac k in g   ac cu r ac y   a n d   e n h an ce d   tr a n s ien t  r esp o n s e  co m p ar ed   to   s ev e r al   co n v en tio n al  an d   m etah eu r is tic  MPPT  ap p r o ac h es u n d er   v ar y in g   ir r a d ian ce   co n d itio n s   [ 1 8 ] - [ 2 0 ] .   Alth o u g h   n u m e r o u s   MPPT  s tu d ies  h av e  b ee n   co n d u cte d   f o r   PV  s y s tem s ,   m o s t  in v esti g atio n s   p r im ar ily   f o c u s   o n   lar g e - s ca le  PV  ar r ay s   o p er atin g   u n d er   p ar tial  s h ad in g   co n d itio n s ,   w h er e  m u ltip le  lo ca l   m ax im a  f r eq u en tly   o cc u r   d u e  to   n o n u n if o r m   ir r ad ian ce   d is tr ib u tio n .   C o m p ar ativ el y   f ewe r   s tu d ies  d is cu s s   th e   p er f o r m an ce   o f   ad v an ce d   o p t im izatio n   alg o r ith m s   in   s tan d alo n e  s in g le - p a n el  PV  co n f ig u r atio n s   o p e r atin g   u n d er   u n i f o r m ly   d is tr ib u te d   b u t  d y n am ically   f lu ctu atin g   en v ir o n m e n tal  co n d it io n s .   I n   p r ac tical   im p lem en tatio n ,   s in g le - p a n el  PV  s y s tem s   r em ain   h ig h ly   v u ln er ab le  to   r ap id   ir r a d ian ce   d i s tu r b an ce s   ca u s ed   b y   clo u d   m o v em e n t,  d u s t  ac c u m u latio n ,   an d   tem p er at u r e  v ar iatio n ,   wh ich   co n tin u o u s ly   s h if t  th e  m ax im u m   p o wer   p o in t  lo ca tio n   [ 6 ] ,   [ 2 1 ] .   T h ese  co n d itio n s   ar e  p ar ticu l ar ly   r elev an t  i n   co m p ac t  PV  ap p licatio n s   s u ch   as   p o r tab le  p o wer   u n its ,   s tr ee t  lig h tin g   s y s tem s ,   r em o te  m o n ito r in g   d ev ices,  an d   in ter n et  o f   th in g s   ( I o T ) - b ased   en er g y   s y s tem s ,   wh er e  f ast tr ac k in g   ca p a b ilit y   an d   s tab le  p o wer   ex tr ac tio n   ar e   cr itically   r e q u ir ed   [ 2 2 ] .   Fu r th e r m o r e ,   p r e v i o u s   s t u d ies   g e n e r a ll y   em p h asi ze   h y b r i d   M PP T   s t r u ct u r es   o r   c o m p a r is o n s   in v o l v i n g   co n v e n ti o n a l  t ec h n i q u es,   w h i l e  c o m p r eh e n s i v e  a n al y s is   s p ec if i ca l ly   c o m p ar in g   SS A   a n d   G W O  p er f o r m a n ce   i n   s in g le - m o d u l e  PV   s y s t e m s   r em a in s   li m it e d .   E x is ti n g   lite r at u r e  r ar el y   d is c u s s es  t h e   d y n am ic  b e h av io r ,   co n v e r g e n c e  c h a r a cte r is t ics ,   a n d   lo w - ir r a d i an ce   s t a b ili ty   o f   th es e   al g o r it h m s   w it h i n   s im p l i f ie d   s t an d al o n e   PV  ar ch ite ct u r es.   C o n s eq u e n t l y ,   a   r es ea r c h   g a p   s til l  ex is ts   r eg ar d in g   th e  ef f e cti v en ess   o f   SS A   r elat iv e  to   GW O   f o r   m ai n t ai n i n g   s t ab le   a n d   ac cu r a t e  MPP T   p er f o r m a n ce   u n d e r   r a p i d l y   c h a n g in g   o p er ati n g   c o n d iti o n s .   T h er ef o r e ,   t h is   s t u d y   p r ese n ts   a  co m p a r a ti v e   e v a lu ati o n   o f   S SA  an d   GW O   f o r   MPP T   im p l em e n t ati o n   in   a   1 0 0   W p   s t an d al o n e   PV   s y s te m   e m p l o y in g   a   s i n g le - en d e d   p r im ar y   i n d u ct o r   c o n v er t er   ( S E PIC ) .   T h e   in v est ig ati o n   f o cu s es   o n   t r a ck i n g   ef f i cie n cy ,   c o n v e r g e n ce   s p ee d ,   t r a n s i e n t   r esp o n s e ,   a n d   o u t p u t   s ta b i lit y   u n d e r   v a r y i n g   i r r a d i an ce   an d   t em p e r atu r e  c o n d i ti o n s .   B y   co n ce n t r a tin g   o n   a   c o m p ac t   s i n g l e - p a n el   c o n f ig u r a ti o n ,   t h is   wo r k   p r o v i d es  a  c lea r er   ass ess m e n t   o f   al g o r i th m   b eh av i o r   u n d e r   d y n a m ic  e n v ir o n m en t al  c h a n g es  an d   co n t r i b u tes   t o   th e  d ev el o p m en t   o f   r eli ab le   MPP T   s t r ate g i es  f o r   s m a ll - s ca le   r ea l - t im e  PV   a p p lica ti o n s .       2.   M E T H O D   T h is   s tu d y   d ev elo p s   an   MPPT  s y s tem   b ased   o n   th e  SS A  f o r   a  s tan d alo n e  PV m o d u le  o p er a tin g   u n d e r   d y n am ically   c h an g i n g   en v ir o n m en tal  co n d itio n s .   T h e   p r o p o s ed   co n f ig u r atio n   co n s is ts   o f   a  1 0 0   W p   PV  m o d u le,   v o ltag e   an d   cu r r e n t  s en s in g   u n its ,   a  SEPI C ,   a  b a tter y   s to r ag e  u n it,  an d   an   ST M3 2 - b ased   c o n tr o l   s y s tem   r esp o n s ib le  f o r   ex ec u ti n g   th e  MPPT  alg o r ith m   a n d   r eg u latin g   th e   co n v er ter   d u ty   c y cle.   T h e  c o m p lete  co n f ig u r atio n   o f   th e  p r o p o s ed   s y s tem   is   illu s tr ated   in   Fig u r e  1 .   T h e  s en s in g   s tag e  c o n tin u o u s ly   m ea s u r es  PV  v o ltag e  an d   c u r r en t  s ig n als,  wh ich   ar e  p r o ce s s ed   b y   th e  co n tr o ller   to   d eter m in e  th e  o p tim al  d u ty   cy cle   co r r esp o n d in g   t o   th e  m a x im u m   p o wer   p o in t.   T h e  PV  s y s tem   was  ev alu ated   u n d er   ir r ad ian ce   v ar iatio n s   r an g in g   f r o m   2 0 0 – 1 0 0 0   W /m ²  an d   tem p er atu r e  c o n d itio n s   b etw ee n   3 5 – 55   °C   to   in v esti g a te  tr an s ien t  b eh a v io r ,   tr ac k i n g   s tab ilit y ,   an d   co n v er g en ce   p er f o r m an ce   d u r i n g   e n v ir o n m en tal   f lu ctu atio n s .   I n   ad d itio n ,   r ap id   ir r ad ia n ce   t r an s itio n   s ce n ar io s   wer e  in tr o d u ce d   to   em u late  r ea lis tic  atm o s p h er ic  d is tu r b an ce s   s u ch   as  clo u d   m o v em en t  an d   tem p o r ar y   s h ad in g   ef f ec ts .   T h is   ap p r o ac h   en ab les  th e  ev alu atio n   o f   al g o r ith m   r o b u s tn ess   u n d er   c o n tin u o u s ly   ch an g in g   o p er atin g   co n d itio n s .   C o m p ar ed   with   co n v en tio n al   MPPT  t ec h n iq u es  s u c h   as   P& O  an d   I NC ,   o p tim izatio n - b ased   alg o r ith m s   p r o v id e  b etter   ad ap tab ilit y   f o r   n o n lin ea r   P V  ch ar ac ter is tics   an d   r ap id ly   ch an g in g   ir r ad ian ce   p r o f iles   [ 2 3 ] ,   [ 2 4 ] .   Am o n g   v a r io u s   o p tim izatio n   ap p r o ac h es ,   SS A  was  s elec ted   b ec au s e  o f   its   s tr o n g   g lo b al   s ea r ch in g   ca p a b ilit y ,   b ala n ce d   ex p lo r atio n – e x p lo itatio n   m ec h an is m ,   an d   s tab le  co n v er g en ce   b eh av i o r .   T h ese  ch ar ac ter is tics   en ab le  th e  al g o r ith m   to   m in im ize  o s cillatio n   ar o u n d   th e  m ax im u m   p o wer   p o in t  wh ile   m ain tain in g   f ast  r esp o n s e  p er f o r m an ce .   T o   p r o v id e   a  f air   co m p ar ativ e   ev alu atio n ,   GW O  was  im p lem en ted   u s in g   id en tical  o p e r atin g   c o n d itio n s ,   co n v er ter   p ar am ete r s ,   an d   s im u latio n   s ce n ar io s .     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 w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 7 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 :   1962 - 1 9 7 3   1964   2 . 1 .     M a x i m um   po wer   po int  t ra ck ing   MPPT  is   im p lem en ted   to   m ain tain   th e  PV  m o d u le   o p e r atio n   at  th e   o p tim al  v o ltag e  a n d   c u r r en t  p o in t   wh er e  th e  g en er ate d   p o wer   r ea ch es  its   m ax im u m   v alu e.   Du e  to   co n tin u o u s   v ar iatio n s   in   ir r a d ian ce   a n d   t e m p e r a t u r e ,   t h e   m a x i m u m   p o w e r   p o i n t   p o s it i o n   c h a n g e s   d y n a m i c a l l y   o v e r   t i m e .   T h e r ef o r e ,   t h e   c o n t r o l l e r   c o n t i n u o u s l y   u p d a t e s   t h e   c o n v e r t e r   d u t y   c y c l e   t o   m a i n t a i n   o p t im a l   o p e r a t i n g   c o n d i t i o n s   a n d   r e d u c e   p o w e r   l o s s .   As  s h o w n   i n   Fi g u r e   2 ,   th e   MP PT   m ec h a n is m   r e g u lat es   t h e   o p e r a ti n g   v o lt a g e   r el ati v e   t o   t h e   m a x i m u m   p o we r   p o in t   v o l ta g e   ( V m p ) .   W h e n   t h e   o p e r a ti n g   v o lt a g e   f al ls   b el o w   V m p ,   th e   c o n t r o ll er   in c r ea s es   t h e   co n v e r te r   d u t y   c y cl e   t o   r aise   t h e   o p e r at in g   v o lta g e.   C o n v er s ely ,   w h e n   t h e   o p e r a ti n g   v o lt ag e  e x ce e d s   Vm p ,   th e   d u t y   cy cle   is   r e d u ce d   u n til   t h e  o p e r at in g   p o in t  co n v e r g es   t o wa r d   th e   p ea k   p o w er   r e g i o n   [ 2 5 ] .   T h is   it er ati v e  p r o ce s s   al lo ws   t h e   s y s te m   t o   s u s ta in   m a x i m u m   e n e r g y   e x t r a c tio n   u n d e r   f l u ct u at in g   e n v i r o n m e n ta l  co n d it i o n s .           Fig u r e  1 .   Sy s tem   d iag r am   b l o ck           Fig u r e  2 .   MPPT  v o ltag e   r is e  an d   f all  cu r v e  [ 2 5 ]       2 . 2 .     Sa lp s wa rm   a lg o rit h m   ( SS A)   T h e  SS A   is   a   s wa r m   i n t elli g en ce   o p ti m iz ati o n   t ec h n i q u e  i n s p ir e d   b y   t h e  c h a in   m o v e m e n t  b eh av io r   o f   s alp s   i n   m ar in e  e n v i r o n m e n ts .   T h e  p o p u l ati o n   s t r u ct u r e  c o n s is ts   o f   a  le a d e r   a n d   m u l ti p le   f o ll o w er s ,   w h e r e  t h e   lea d e r   d i r ec ts   t h e   s ea r c h i n g   p r o c ess   w h ile   f o ll o w er   p o s it io n s   a r e  u p d at e d   b ase d   o n   th e   m o v em e n t   o f   p r ec ed in g   s alp s .   I n   t h e   MPP T   ap p l ica ti o n ,   ea c h   s al p   r e p r ese n ts   a   c an d i d ate   d u t y   c y c le   v al u e   f o r   t h e   SE PIC  co n v e r t er .   T h e  lead er   p o s itio n   u p d ate  m e ch an is m   is   ex p r ess ed   as   ( 1 ) :     X j 1 =   { F j +  c 1 (( ub − ib ) 2 + ib )                 3 ≥ 0 . 5 F j -   c 1 (( ub − ib ) 2 + ib )                     3 < 0 . 5     ( 1 )   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       C o mp a r a tio n   a n a lysi s   o f S S A   a n d   GWO  a lg o r ith ms fo r   ma ximu m  p o w er p o in t  …   ( I n d h a n a   S u d ih a r to )   1965   W h er e  F j   d en o tes  th e  f o o d   s o u r ce   p o s itio n   in   th e  j th   d im en s io n ,   ub   an d   lb j   r ep r esen ts   th e  u p p er   an d   lo wer   b o u n d s   o f   th e   s ea r ch   s p ac e,   a n d   c 1 ,   c 2 ,   an d   c 3   a r e  r an d o m   c o ef f icien ts .   T h e   p a r am eter   c 1   co n tr o ls   th e   b alan ce   b etwe en   ex p lo r atio n   an d   ex p lo itatio n   an d   is   d e f in ed   as   ( 2 ) .     C 1   =  2 e −( 4l L ) ²   ( 2 )     W h er e  L   r ep r esen ts   th e   m a x im u m   n u m b er   o f   iter atio n s ,   a n d   I   is   th e   cu r r en t   iter atio n .   T h e  co ef f icien ts   c 2   a n d   c 3   ar e  u n if o r m ly   d is tr ib u ted   r an d o m   n u m b er s   in   th e  in ter v a l  [ 0 ,   1 ] ,   co n tr o llin g   th e  d ir ec ti o n   an d   s tep   s ize  o f   th e  s ea r ch .   T h e  f o llo wer   p o s itio n s   ar e  u p d ated   b ased   o n   New to n ’ s   law  o f   m o tio n :     x J 1   =  1 2 at 2     +  v 0 t   ( 3 )     W h er e  i  ≥   2 ,   1   r ep r esen ts   th e   p o s itio n   o f   th e   i th   f o llo wer   in   t h e  j  d im en s io n ,   t  d en o tes  tim e ,   0   is   th e  in itial   v elo city ,   an d   a  =  f ina l   0   is   d ef in ed   w h er e  we  h av e   v   =  − 0   .   T h e  ( 3 )   ca n   b e  r ed u ce d   as  f o llo ws,  tak in g   in t o   ac co u n t  v 0   =  0 ,   s in ce   t h er e  is   a  o n e - tim e   d if f er e n ce   b etwe en   iter atio n s   an d   tim e  is   co n s tan t a cr o s s   th em .     x J 1   =  1 2 at 2     +  v 0 t   ( 4 )     W h er e  i  ≥ 2 ,   a n d   1   d en o tes  th e   p o s itio n   o f   th e  i th   f o llo wer   S alp   in   th e  j th   d im en s io n   [ 1 7 ] .   T h is   m ec h an is m   en ab les s m o o th   co n v er g en ce   wh ile  p r ev en tin g   s u d d e n   o s cillato r y   m o v em en t  d u r in g   th e  s e ar ch in g   p r o ce s s .   T o   en s u r e   r e p r o d u c ib ili ty   an d   p a r a m e te r   c o n s is t en cy ,   t h e   S SA  c o n f i g u r ati o n   u s e d   i n   t h is   s t u d y   was   f i x e d   th r o u g h o u t  all   s i m u lati o n   s ce n a r i o s .   T h e  al g o r i th m   em p l o y e d   3 0   s al p s   w it h   a   m a x i m u m   it er ati o n   lim it   o f   1 0 0 .   T h e   s e ar c h   s p ac e   w as  c o n s t r ai n ed   wi th i n   t h e  c o n v e r t e r   d u t y   cy cl e  r a n g e   b et wee n   0   a n d   1   u s i n g   u n i f o r m l y   d is t r i b u te d   i n i tia liz ati o n .   T h e   f it n ess   f u n cti o n   w as   d e f i n e d   a s   t h e   i n s ta n t an e o u s   P V   o u t p u t   p o we r ,   wh e r e   t h e   alg o r it h m   c o n ti n u o u s l y   s ea r c h ed   f o r   th e   d u ty   c y cl e   c o r r esp o n d in g   t o   t h e   m ax im u m   p o w er   p o i n t.   Sa m p li n g   tim e  was   s y n c h r o n iz e d   wit h   t h e  s im u l ati o n   s te p   s i ze   t o   m ai n t ain   n u m e r ic al   s ta b i lit y   a n d   f ast   t r a n s i en t   r esp o n s e .   I n   a d d it io n   to   s t ea d y - s t at e  e v a lu a ti o n ,   s e n s iti v i ty   a n a ly s is   w as  c o n d u cte d   b y   o b s e r v i n g   t h e  e f f ec t  o f   i te r at io n   n u m b e r   a n d   p o p u la ti o n   s iz e  o n   t r ac k i n g   r es p o n s e   a n d   c o n v e r g e n ce   b eh av i o r .   T h is   an al y s is   w as   p er f o r m e d   t o   ex am i n e  al g o r i th m   r o b u s tn ess   an d   c o m p u ta ti o n al   c o n s is t en c y   u n d e r   d y n a m ic   o p e r at in g   c o n d it io n s .     2 . 3 .     SS A  pa ra met er   co nfig u ra t io n   T o   en s u r e  r e p r o d u cib ilit y   an d   a  f air   p e r f o r m an ce   ev alu ati o n ,   th e  c o n f ig u r atio n   p ar am e ter s   o f   th e   SS A  ar e  ex p licitly   d ef in ed   in   th is   s tu d y .   T h e  SS A  is   im p lem en ted   to   o p tim ize  th e  d u t y   cy cle  o f   th e  SEPI C   co n v er ter   with in   a  b o u n d ed   s e ar ch   s p ac e  co r r esp o n d in g   to   th e  allo wab le  d u ty   c y cle  r an g e.   T h e  k ey   p ar am eter s   u s ed   i n   th e  SS A  im p lem en tatio n   ar e  s u m m ar ized   as f o llo ws:   i)   Po p u latio n   s ize  ( N) : 3 0   s alp s     ii)   Ma x im u m   n u m b er   o f   iter atio n s   ( L ) : 1 0 0     iii)   Sear ch   s p ac e  b o u n d ar ies:   Du t y   cy cle  r an g e  lim ited   b etwe en   0   an d   1   iv )   I n itializatio n   m eth o d : U n if o r m   r an d o m   d is tr ib u tio n   with in   t h e  s ea r ch   b o u n d s   v)   L ea d er – f o llo wer   s tr u ctu r e:  Fir s t salp   ac ts   as lea d er ,   r em ain in g   as f o llo wer s   v i)   C o ef f icien t p ar am eter s   c 1 , c 2 ,   an d   c 3    -   c 1   d y n am ically   u p d ate d   u s in g   ( 2 )     -   c 2   an d   c 3   ar e  r an d o m ly   g en er at ed   with in   [ 0 ,   1 ]     v ii)   C o n v er g en ce   cr iter io n : M ax i m u m   iter atio n   r ea ch ed   o r   n eg l ig ib le  ch an g e   in   d u ty   cy cle  v alu e    v iii)   Sam p lin g   tim e:  Ad ju s ted   ac co r d in g   to   th e  s im u latio n   s tep   to   en s u r e  s tab le  tr ac k in g     ix )   Simu latio n   en v ir o n m en t:  AL T AI R   PS I M  Pro f ess io n al  2 0 2 2 . 1 . 0 . 8   p latf o r m - b ased   d y n a m ic  s im u latio n   u n d er   v ar y i n g   ir r a d ian ce   an d   t em p er atu r e  c o n d itio n s   T h e   S S A   a lg o r i t h m   co n t in u o u s l y   u p d a t e s   th e   S E P I C   c o n v e r t e r   d u t y   c y c l e  t o   t r ac k   th e   m a x i m u m   p o w er   p o i n t  ( M P P ) .   A t   e ac h   i t e r a t i o n ,   th e   f i t n e s s   f u n c t i o n   i s   d e f in e d   a s   t h e  i n s t an t a n e o u s   o u tp u t   p o w er   o f   t h e   P V   s y s t e m ,   w h i ch   i s   m a x i m i z e d   d u r i n g   t h e   o p t i m i za t i o n   p r o c e s s .   T h i s   co n f i g u r a t io n   e n s u r e s   a   b a l a n ce   b e t w e en   c o n v e r g e n c e  s p e ed   a n d   t r a c k in g   a c cu r a cy ,   w h i l e   m a i n t a in i n g   s t a b i l it y   u n d er   d y n a m i c   e n v ir o n m en t a l   co n d i t i o n s .     2 . 4 .     G re y   wo lf   o ptim iza t i o n   T h e   GW O  is   a  n atu r e - in s p ir ed   o p tim izatio n   m eth o d   d er iv ed   f r o m   th e  c o o p er ati v e  h u n tin g   s tr ateg y   o f   g r ey   wo lv es.  T h e  p o p u latio n   h ier ar ch y   co n s is ts   o f   alp h a  ( α ) ,   b eta  ( β),   d elta  ( δ) ,   an d   o m eg a  ( ω )   wo lv es,  wh er 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 w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 7 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 :   1962 - 1 9 7 3   1966   th e  b est  th r ee   ca n d id ate  s o lu ti o n s   g u id e   th e  m o v em e n t  o f   th e  r em ain in g   p o p u latio n .   T h e   e n cir clin g   b e h av io r   is   m ath em atica lly   r ep r esen ted   as   ( 5 )   an d   ( 6 ) .     = | ( ( ) − ( ) ) |   ( 5 )     ( + 1 ) =   ( ) − ×   ( 6 )     W h er e    r ep r esen ts   th e  b est  s o lu tio n   o b tain ed   d u r in g   th e   s ea r ch in g   p r o ce s s .   T h e   co ef f icien t  v ec to r s   ar e   d eter m in ed   u s in g   ( 7 )   an d   ( 8 ) .     = 2 × 1 −   ( 7 )     = 2 2   ( 8 )     T o   s im u late  co o p e r ativ e  h u n ti n g ,   th e  p o s itio n s   ar e  u p d ated   u s in g   ( 9 ) - ( 1 1 ) .     = | 1 − | ;  = | 2 − | ;  = | 2 − |   ( 9 )     1 =   − 1   ;  2 =   − 2 ;   3 =   − 3   ( 1 0 )     ( + 1 ) =   1 + 2 + 2 3   ( 1 1 )     T h e  f in al  p o s itio n   u p d atin g   m ec h an is m   co m b i n es  th e  in f l u en ce   o f   t h e  th r ee   d o m in a n t  wo lv es  to   d ir ec t  th e  p o p u latio n   to war d   th e   g lo b al  o p tim u m   [ 2 6 ] .   I n   t h is   s tu d y ,   GW O  was  im p lem en ted   u n d e r   id en tical  c o n v e r ter   co n f ig u r atio n s ,   ir r ad ian ce   p r o f iles ,   an d   tem p e r atu r e  co n d itio n s   to   estab lis h   a  b alan ce d   co m p ar ativ e  ev al u atio n   ag ain s t SSA.     2 . 5 .     M o delin g   SE P I C  co nv er t er   T h e  SEPI C   co n v er ter   was  s elec ted   b ec au s e   o f   its   ca p ab ilit y   t o   o p er ate  in   b o th   s tep - u p   an d   s tep - d o wn   m o d es  wh ile  m ain tain i n g   p o s itiv e  o u tp u t  p o lar it y   an d   lo w  o u tp u t  r ip p le  ch a r ac ter is tics   [ 2 7 ] .   I n   th e   p r o p o s ed   s y s tem ,   th e  co n v er ter   d u ty   cy cle  is   co n tin u o u s ly   r e g u lated   b y   th e   MPPT  co n tr o ller   to   m a in tain   PV  o p er atio n   at  th e  m ax im u m   p o wer   p o in t.  T h e  SS A  alg o r ith m   d y n am ica lly   ad ju s ts   th e  d u ty   cy cle  o f   th e  SEPI C   co n v er ter   to   m ain tain   o p er atio n   at  t h e  M PP   [ 5 ] .   T h e   ( 1 2 ) - ( 1 6 )   c a n   b e   u s e d   t o   d e t e r m i n e   t h e   p a r a m e t e r s   r e q u i r e d   f o r   d e s i g n i n g   a   S E P I C   c o n v e r t e r .   T h e  c o n v e r t e r   t o p o l o g y   i s   i ll u s t r at ed   i n   F i g u r e   3 ;   i ts   d es i g n   p a r a m e t e r s   a r e   s u m m a r i ze d   i n   T a b l e   1 .     D  =  Vo   Vo + Vs   ( 1 2 )     V L1   = V S   = L 1  (  1  )   = L 1  ( ∆ 1 ∆ )   =  L 1  ( ∆ 1  )   ( 1 3 )     V L2   = V C1   = V S  = L 2  (  2  )   = L 2  ( ∆ 2 ∆ )   =  L 2  ( ∆ 2  )   ( 1 4 )     1   =     D R ( ∆ 1 / )   ( 1 5 )     2   =     D R ( ∆ / )   ( 1 6 )     W h er e:   V s   is   th e  v o ltag e  s o u r ce   ( V) ;  V L1 ,   V L2   ar e  th e  v o ltag es   ac r o s s   in d u cto r   1   an d   in d u ct o r   2   ( V) ;  V C1   is   th e   v o ltag e  ac r o s s   ca p ac ito r   1   ( V) ;  V o   is   th e  o u tp u t   v o ltag e  ( V) ;  D   is   th e  d u ty   c y cle  ( %) ;  f  is   th e  f r eq u en cy   ( Hz) ;  R   is   th e  r esi s to r   ( Oh m ) ;  1 ,   2   ar e  c u r r en ts   f lo win g   th r o u g h   i n d u cto r s   1 an d   2 ( A) ;  ∆ 1 ,  ∆ 2   is   i n d u cto r   cu r r en t  v ar iatio n s   d u r in g   th e  co n d u ctio n   in ter v al  ( A) ;  ∆   is   th e  t im e  in ter v al  o v er   wh ic h   th e   cu r r en t   ch an g es   ( s ec o n d s ) ;  ∆   is   th e  o u tp u t  v o lt ag e  r ip p le  ( V) ;  ∆ 1   is   th e  o u tp u t  v o ltag e  r ip p le  ( V) ;  L 1 ,   L 2   is   i n d u cto r   1 ,   in d u cto r   2   ( Hen r y ) ; a n d   C 1 , C 2   ar e  c ap a c ito r   1 ,   ca p a c ito r   2   ( Far ad ) .   T h e  SEPI C   co n v er te r   p a r am eter s   u s ed   in   th is   s tu d y   ar e   s u m m ar ized   in   T ab le  1 .   T h e   s witch in g   f r eq u e n cy   was  f ix ed   at  4 0   k Hz  to   ac h iev e  s tab le  co n v er ter   o p er atio n   with   lo w  c u r r en t r ip p le  an d   f ast  tr an s ien t   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       C o mp a r a tio n   a n a lysi s   o f S S A   a n d   GWO  a lg o r ith ms fo r   ma ximu m  p o w er p o in t  …   ( I n d h a n a   S u d ih a r to )   1967   r esp o n s e.   T o   im p r o v e  p r ac tic al  r elev an ce ,   co n v e r ter   lo s s es   an d   n o n - i d ea l  ef f ec ts   wer e  in co r p o r ated   in to   th e   s im u latio n   m o d el,   in clu d in g   s witch in g   lo s s es,  co n d u ctio n   lo s s es,  an d   p ass iv e  co m p o n en t  p ar asit ic  r esis tan ce .   R ip p le  ch ar ac ter is tics   o f   th e  i n d u cto r   c u r r en t  an d   o u tp u t  v o ltag e  wer e  also   an aly ze d   to   ev alu ate  co n v er te r   s tab ilit y   d u r in g   d y n am ic  ir r a d ian ce   tr an s itio n s .   T h is   ap p r o ac h   allo ws  th e  p r o p o s ed   MP PT  s y s tem   to   m o r e   ac cu r ately   r ep r esen t  p r ac tical   o p er atin g   co n d itio n s   p r io r   to   f u tu r e  h ar d wa r e  im p lem en tat io n   u s in g   STM 3 2 - b ased   em b ed d ed   co n tr o l  p latf o r m s .           Fig u r e  3 .   SEPI C   co n v e r ter   cir cu it to p o lo g y   T ab le  1 .   Sp ec if icatio n   o f   SEPI C   co n v er ter   C o m p o n e n t   V a l u e   L 1  ( I n d u c t o r   1 )   182 . 71      L 2  ( I n d u c t o r   2 )   182 . 71      C 1  ( C a p a c i t o r   1 )   422 . 2      C 2  ( C a p a c i t o r   2 )   422 . 2      C s nubbe r  ( C a p a c i t o r   s n u b b e r )   10     R s nubbe r  ( R e si st o r   s n u b b e r )   3 3 0   Ω   F r e q u e n c y   sw i t c h i n g   4 0   k H z         3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   T h e  p er f o r m an ce   ev alu atio n   o f   th e  SS A  an d   GW O  f o r   MPPT  was  ca r r ied   o u t  th r o u g h   cl o s ed - lo o p   d y n am ic   s im u latio n s   u s in g   t h e  AL T AI R   PS I M  Pro f ess io n al  2 0 2 2 . 1 . 0 . 8   p latf o r m .   T h e   s im u latio n   m o d el   co n s is ted   o f   a  1 0 0   W p   p h o t o v o ltaic  m o d u le  in teg r ate d   with   a  SEPI C   co n v er te r ,   v o ltag e  an d   cu r r en t  s en s in g   cir cu its ,   b atter y   s to r ag e,   an d   em b ed d e d   co n tr o l  b lo c k s   r ep r esen tin g   th e  SS A  an d   GW O   o p tim izatio n   p r o ce s s es.  T h e  c o m p lete   s im u latio n   co n f ig u r atio n   is   illu s tr ated   in   Fig u r e   4 .   T h e   an aly s is   f o cu s ed   o n   th e   ca p ab ilit y   o f   b o th   alg o r ith m s   to   m ain tain   s tab le  o p er atio n   at  th e  m a x im u m   p o wer   p o in t  u n d er   v ar y in g   ir r ad ian ce   an d   tem p e r atu r e  co n d itio n s .           Fig u r e  4 .   Simu latio n   s etu p   in   AL T AI R   PS I M  Pro f ess io n al  2 0 2 2 . 1 . 0 . 8   p latf o r m       T h e  MPPT  co n tr o ller   co n ti n u o u s ly   m o n ito r ed   th e  PV   v o ltag e  an d   cu r r en t  to   ca lcu late  th e   in s tan tan eo u s   o u tp u t  p o wer   u s in g :  = × .   T h e  ca lcu lated   p o wer   v alu e  was  u s ed   as  th e  f itn ess   p ar am eter   f o r   d eter m in in g   t h e  o p tim al  d u ty   cy cle  o f   th e  SEPI C   co n v er ter .   Un d er   s tan d ar d   test   co n d itio n s   ( STC),   th e   p h o to v o ltaic  m o d u le  p r o d u ce d   a  th eo r etica l  m ax im u m   p o wer   o f   ap p r o x im ately   6 5 . 2 2   W ,   as   p r esen ted   in   Fig u r e  5 .   T h is   r ef e r en ce   v alu e  was  u s ed   to   ev alu ate  th e  tr ac k in g   p er f o r m a n ce ,   co n v er g en ce   b eh av i o r ,   an d   s tab ilit y   o f   b o th   o p tim izatio n   t ec h n iq u es.   Fig u r e  6   p r esen ts   th e  tr an s ien t  o u tp u t  p o wer   r esp o n s e  o b tain ed   f r o m   th e  SS A - co n tr o lled   MPPT  s y s tem .   Du r in g   th e  in itial  o p er atin g   in ter v al,   th e  alg o r ith m   en ter ed   an   ex p lo r atio n   s tag e  ch ar ac ter ized   b y   m o d er ate  o s cillato r y   m o v em en t  wh ile  s ea r ch in g   f o r   th e  o p tim al  o p er atin g   p o in t.  T h i s   tr an s ien t  b eh av io r   o cc u r r e d   with in   ap p r o x im atel y   0 – 0 . 1 5   s   a n d   r ep r esen ts   th e  ad ap tiv e   s ea r ch in g   m ec h a n is m   o f   SS A  u n d er   n o n lin ea r   PV c h a r ac ter is tics .     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 w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 7 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 :   1962 - 1 9 7 3   1968       Fig u r e  5 .   C h ar ac ter is tic  c u r v e  P - V           Fig u r e  6 .   Po wer   o u tp u t c u r v e  o f   PV sy s tem   co n tr o lled   b y   S SA - b ased   MPPT       Af ter   th e  ex p lo r atio n   p h ase,   t h e  o u tp u t  p o wer   g r a d u ally   c o n v er g e d   to war d   th e  r e f er en ce   m ax im u m   p o wer   p o i n t  an d   s tab ilized   at  ap p r o x im ately   6 5 . 2 1   W   ar o u n d   0 . 1 8 8 7   s .   On ce   co n v er g e n ce   was  ac h iev ed ,   th e  o s cillatio n   am p litu d e   d ec r ea s e d   s ig n if ican tly ,   in d icatin g   s tab le  s tead y - s tate  o p er ati o n   a n d   a cc u r ate  d u ty   c y cle  r eg u latio n   o f   th e   SEPI C   co n v er ter .   T h e  r ed u ce d   o s cillato r y   r esp o n s e  d em o n s tr ates  th at  SS A  s u cc ess f u lly   b alan ce s   ex p lo r atio n   an d   ex p l o itatio n   p r o ce s s es,  en ab lin g   r ap id   co n v e r g en ce   with o u t  ex c ess iv e  s tead y - s tate   f lu ctu atio n .   T h e   s im u latio n   r e s u lts   also   in d icate   th at   SS A  m ain tain ed   s tab le  o p er atio n   d u r i n g   r ap id   ir r ad ia n ce   tr an s itio n s .   W h en   ir r ad ia n ce   lev els  ch an g ed   s u d d e n ly ,   t h e   co n tr o ller   was  ca p ab le   o f   r elo ca tin g   th e   n ew  m ax im u m   p o wer   p o in t  with   m in im al  o v er s h o o t  an d   r elati v ely   s h o r t  r ec o v er y   tim e.   T h i s   b eh av io r   co n f ir m s   th e  s u itab ilit y   o f   SS A  f o r   d y n am ic  p h o to v o ltaic   o p er atin g   e n v ir o n m en ts   wh er e   ir r a d ian ce   co n tin u o u s ly   v a r ies   d u e  to   clo u d   m o v em e n t a n d   at m o s p h er ic  d is tu r b an ce s .   T h e  tr an s ien t  r esp o n s e  p r o d u c ed   b y   th e  GW O - b ased   MPPT  s y s tem   is   illu s tr ated   in   Fig u r e  7 .   Similar   to   SS A,   th e  alg o r ith m   in itially   ap p r o ac h e d   th e  r ef er e n ce   m ax im u m   p o wer   p o in t  d u r in g   t h e  ea r ly   s im u latio n   in ter v al.   Ho wev er ,   th e  co n v er g en ce   b eh a v io r   o f   GW O  ex h i b ited   lar g er   o s cillatio n   am p litu d e  an d   less   s tab le  s tead y - s tate  p er f o r m a n ce .   Alth o u g h   th e   o u tp u t  p o wer   r e ac h ed   ap p r o x im ately   6 5 . 1 6   W   n ea r   0 . 1 8 9 2   s ,   th e  alg o r ith m   r ep ea ted ly   d ev iated   f r o m   th e   o p tim u m   o p er atin g   r eg io n   d u r in g   s u b s eq u en t  o p er atio n .   Sev e r al  p o wer   d r o p s   b el o w  2 0   W   wer e  o b s er v ed ,   in d icatin g   u n s tab le  d u ty   cy cle   ad ap tatio n   an d   s lo wer   r ec o v er y   d u r in g   d y n am ic   ir r ad ia n ce   v ar iatio n .   C o m p ar ed   with   SS A,   th e  GW O  alg o r ith m   r e q u i r ed   a   lo n g e r   s tab ilizatio n   p r o ce s s   an d   p r o d u ce d   h ig h er   s tead y - s tate  o s cillatio n   ar o u n d   th e  m a x im u m   p o wer   p o in t.  T h e  i n s tab ilit y   o b s er v ed   in   th e  GW O   r esp o n s e  is   p r im a r ily   ass o ciate d   with   th e   p o s itio n - u p d atin g   m ec h an is m   o f   th e  o p tim izatio n   p r o ce s s ,   wh ic h   ten d s   to   g en er ate   wid er   s ea r c h in g   m o v em e n t  u n d er   r ap i d ly   ch an g in g   o p er ati n g   c o n d itio n s .   As  a  r esu lt,   th e   co n v er ter   o p e r ates  f ar th er   f r o m   th e  id ea l   d u ty   cy cle  r eg io n ,   ca u s in g   a  tem p o r ar y   r ed u ctio n   in   o u tp u t  p o wer   an d   tr ac k in g   ac cu r ac y .     ( 65. 21   W ;  0. 1887   s)   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       C o mp a r a tio n   a n a lysi s   o f S S A   a n d   GWO  a lg o r ith ms fo r   ma ximu m  p o w er p o in t  …   ( I n d h a n a   S u d ih a r to )   1969       Fig u r e  7 .   Po wer   o u tp u t c u r v e  o f   PV sy s tem   co n tr o lled   b y   G W O - b ased   MPPT       T ab le  2   s u m m ar izes  th e  MPPT  p er f o r m a n ce   o b tain e d   u n d er   m u ltip le  ir r ad ian ce   an d   t em p er atu r e   s ce n ar io s .   T h e  an aly s is   d em o n s tr ates  th at  b o th   o p tim izatio n   alg o r ith m s   wer e  ca p ab le  o f   ap p r o ac h in g   th e   th eo r etica l  m ax im u m   p o wer   p o in t  u n d er   h i g h   ir r a d ian ce   c o n d itio n s .   Nev er t h eless ,   s ig n if ican t  p er f o r m an ce   d if f er en ce s   b ec a m e  m o r e   ap p a r en t a s   th e  ir r ad ia n ce   lev el  d ec r ea s ed .   At  1 0 0 0   W /m ²  an d   5 5   °C ,   b o th   co n tr o ller s   ac h iev ed   o u tp u t  p o wer   v alu es   clo s e  to   th e  th eo r etica l   MPP.  S SA  g en er ated   7 7 . 5 3   W ,   wh ile  G W O  p r o d u ce d   7 6 . 9 4   W ,   in d icatin g   co m p ar a b le   tr ac k in g   ca p ab ilit y   d u r in g   h ig h - en er g y   o p er atin g   co n d itio n s .   Similar   b eh av io r   was  o b s er v ed   at  8 0 0   W /m ²,   wh er e  b o t h   m eth o d s   s u cc ess f u lly   m ain tain ed   o u t p u t p o wer   n ea r   th e  r e f er en ce   MP P v alu e.   Un d er   m o d er ate  ir r ad ian ce   c o n d itio n s   o f   6 0 0   W /m ²,   th e  s u p er io r ity   o f   SS A  b ec am e  m o r e  n o ticea b le.   SS A  m ain tain ed   s tab le  tr ac k i n g   p e r f o r m an ce   with   an   o u t p u t  p o wer   o f   5 1 . 1 3   W ,   wh er ea s   GW O  ex p er ien ce d   s ig n if ican t  d ev iatio n   an d   o n l y   ac h iev ed   4 3 . 7 3   W .   T h is   d if f er en ce   in d icate s   th at  SS A  p o s s ess es   s tr o n g er   ad ap tab ilit y   d u r i n g   tr an s ien t  e n v ir o n m en tal  v ar iatio n .   At  lo w  ir r ad ian ce   lev els  o f   2 0 0   W /m ²,   th e  p er f o r m an ce   d eg r ad atio n   o f   GW O  b ec am e   in cr ea s in g ly   s ev er e.   SS A  r em ain ed   ca p ab le  o f   e x tr ac tin g   1 6 . 4 0   W   f r o m   th e   av ailab le  th eo r etica l  p o wer   o f   1 8 . 1 7   W ,   wh ile  GW O  o n ly   g en er ated   1 0 . 4 9   W .   T h is   r esu lt   d em o n s tr ates  th at  SS A  p r o v id es  b etter   r o b u s t n ess   an d   tr ac k in g   co n s is ten cy   u n d e r   wea k   ir r ad ian ce   co n d itio n s ,   wh er e   o p tim izatio n   alg o r ith m s   co m m o n ly   e x p er ien ce   c o n v e r g en c e  in s tab ilit y .       T ab le  2 .   MPPT  s im u latio n   r es u lts   u n d er   d i f f er en t te m p er atu r e  an d   ir r a d ian ce   lev els   I r r a d i a n c e     ( W / m 2 )   Te mp e r a t u r e     ( ℃ )   M P P     (W)   P o w e r   (W)   S a l p   sw a r m  a l g o r i t h m   G r e y   w o l f   o p t i mi z a t i o n   1 0 0 0   55   7 8 . 1 1   7 7 . 5 3   7 6 . 9 4   8 0 0   50   6 5 . 2 2   6 5 . 2 1   6 5 . 1 6   6 0 0   45   5 1 . 4 7   5 1 . 1 3   4 3 . 7 3   4 0 0   40   3 5 . 5 8   3 5 . 0 6   3 5 . 0 9   2 0 0   35   1 8 . 1 7   1 6 . 4 0   1 0 . 4 9       Fig u r e  8   f u r th er   co m p ar es  th e  d y n am ic  o u tp u t  p o wer   r esp o n s es  o f   SS A  an d   GW O  r ela tiv e  to   th e   r ef er en ce   m ax im u m   p o wer   p o in t.  T h e  SS A  cu r v e   co n v er g es   m o r e  r ap id ly   t o war d   t h e  r ef e r en ce   tr ajec to r y   an d   m ain tain s   s m aller   s tead y - s ta te  o s cillatio n s .   C o n v er s ely ,   GW O  ex h ib its   wid er   f lu ctu atio n s   an d   s lo wer   ad ap tatio n   d u r in g   tr a n s ien t  ir r ad ian ce   ch a n g es,  lead in g   to   r ed u ce d   t r ac k in g   p r ec is io n .   A  q u an titativ e   co m p ar is o n   o f   tr ac k in g   ef f icien cy   an d   co n v er g en ce   tim e  is   p r esen ted   in   T ab le  3 .   T h e  o b tai n ed   r esu lts   in d icate   th at  SS A  co n s is ten tly   ac h iev ed   h ig h e r   tr ac k in g   ac cu r ac y   ac r o s s   n ea r ly   all  o p er atin g   co n d it io n s .       T ab le  3 .   R esu lts   o f   MPPT  s im u latio n   ac cu r ac y   co m p ar is o n   I r r a d i a n c e     ( W / m 2 )   Te mp e r a t u r e     ( ℃ )   A c c u r a c y   ( %)   M P P   t i me   t r a c k i n g   ( s)   SSA   G W O   SSA   G W O   1 0 0 0   55   9 9 . 2 5   9 8 . 5 0   0 . 1 7 9 0   0 . 2 0 4 0   8 0 0   50   9 9 . 9 8   9 9 . 9 0   0 . 1 8 8 7   0 . 1 8 9 2   6 0 0   45   9 9 . 3 3   8 4 . 9 6   0 . 1 9 0 9   0 . 1 9 7 7   4 0 0   40   9 8 . 5 3   9 8 . 6 2   0 . 1 9 5 2   0 . 2 6 7 7   2 0 0   35   9 0 . 2 5   5 7 . 7 3   0 . 3 8 4 3   0 . 3 1 4 7   A v e r a g e   9 7 . 4 6   8 7 . 9 4   0 . 2 2 7 6   0 . 2 3 4 6     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 w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  1 7 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 :   1962 - 1 9 7 3   1970       Fig u r e  8 .   C o m p a r is o n   o f   o u t p u t p o wer   r esp o n s e  b etwe en   SS A  an d   GW O  a lg o r ith m s       At  h ig h   ir r a d ian ce   lev els,  b o th   alg o r ith m s   p r o d u ce d   tr ac k in g   ef f icien cies  ab o v e  9 8 %.  Ho wev er ,   u n d er   m ed iu m   an d   lo w  i r r ad i an ce   co n d itio n s ,   th e   p er f o r m an ce   g ap   in cr ea s ed   s ig n if ican tly .   At  6 0 0   W /m ²,   SS A  ac h iev ed   9 9 . 3 3 %  tr ac k i n g   ac cu r ac y ,   wh ile  GW O  d ec r ea s ed   to   8 4 . 9 6 %.  T h e  lar g est  d if f er en ce   o cc u r r ed   at  2 0 0   W /m ²,   wh er e  SS A  m ai n tain ed   9 0 . 2 5 % a cc u r ac y   a n d   GW O  d r o p p ed   to   o n ly   5 7 . 7 3 %.   T h e  co n v er g e n ce   ch a r ac ter is tics   also   d em o n s tr ate  th e   s u p er i o r ity   o f   SS A.   T h e  a v er ag e   co n v er g e n ce   tim e  ac h iev ed   b y   SS A  was   ap p r o x im ately   0 . 2 2 7 6   s ,   wh er ea s   GW O  r eq u ir ed   ap p r o x im ately   0 . 2 5 1 2   s .   Alth o u g h   th e  n u m er ical  d i f f e r en ce   ap p ea r s   r elativ ely   s m all,   th e  f aster   co n v er g en ce   o f   SS A  co n tr ib u ted   to   r ed u ce d   t r an s ien t p o wer   lo s s   an d   im p r o v ed   s tab ilit y   d u r in g   ir r ad ian ce   v a r iatio n .   T h e  im p r o v e d   p er f o r m an ce   o f   SS A  is   clo s ely   r elate d   to   its   ad ap tiv e  lead er – f o llo wer   s ea r ch in g   m ec h an is m ,   wh ich   en ab les  s m o o th er   m o v em en t  to war d   th e  g lo b al  o p tim u m   wh ile  p r ev en tin g   ex ce s s iv e  o s cillatio n .   I n   c o n tr ast,  GW O  ten d s   to   ex h ib it  b r o ad e r   s ea r c h in g   tr ajec to r ies  th at  in cr ea s e  tr an s ien t  in s tab ilit y   d u r in g   r ap i d   en v ir o n m e n tal  ch an g es.  I n   ad d itio n   to   t r ac k in g   ac cu r ac y   e v alu atio n ,   th e  c o n v er ter   r esp o n s e  was  an aly ze d   b y   o b s er v in g   v o ltag e  r ip p le,   cu r r en t  r ip p le,   an d   tr an s ien t  s tab ilit y   d u r in g   d y n am ic  o p er atin g   co n d itio n s .   T h e  SEPI C   co n v er ter   m ain tain ed   s tab le  o p er atio n   th r o u g h o u t  th e  s im u latio n   p er io d ,   with   ac ce p tab le  r ip p le  m a g n itu d e  a n d   f ast  tr an s ien t  r ec o v e r y .   T h e   in clu s io n   o f   s witch in g   lo s s es,  co n d u ctio n   lo s s es,  an d   p a r asit ic  r esis tan ce s   in   th e   co n v e r ter   m o d el  also   d em o n s tr ated   th at  SS A  r em ain e d   ca p a b le  o f   m ain tain in g   s tab le  MPPT  o p er atio n   u n d er   n o n - id ea l c o n d itio n s .   T h e  co m p u tatio n al   b eh a v io r   o f   b o th   alg o r ith m s   was  a ls o   ev alu ated   f o r   p o te n tial  r ea l - tim e  im p lem en tatio n   u s in g   STM 3 2 - b ased   em b ed d ed   co n tr o ller s .   SS A  d em o n s tr ated   r elativ ely   s tab le  co n v er g en ce   with   m o d er ate   co m p u tatio n a l  co m p lex ity ,   m a k in g   it  s u itab le  f o r   lo w - p o wer   s tan d a lo n e  p h o to v o ltaic   ap p licatio n s   r eq u ir in g   r ap id   tr ac k in g   r esp o n s e.   Alth o u g h   th e  p r esen t  in v esti g atio n   was  li m ited   to   s im u latio n   an aly s is ,   th e  o b tain e d   r esu lts   in d icate   s tr o n g   p o te n tial  f o r   f u tu r e   h ar d war e  im p lem e n ta tio n   an d   r ea l - tim e   ex p er im en tal  v alid atio n .   Ov er all,   th e  s im u latio n   r esu lts   co n f ir m   th at  SS A  p r o v id es  s u p e r io r   MPPT  ca p ab ilit y   co m p ar ed   with   GW O  in   ter m s   o f   tr ac k in g   ac cu r ac y ,   co n v er g e n ce   s p ee d ,   lo w - ir r ad ia n ce   r o b u s tn ess ,   an d   d y n am ic  s tab ilit y .   T h er ef o r e,   SS A  ca n   b e  co n s id er ed   a  r eliab le  o p tim izatio n - b ased   M PP T   ap p r o ac h   f o r   co m p ac t stan d alo n e   p h o to v o lt aic  s y s tem s   o p er atin g   u n d er   c o n tin u o u s ly   ch an g in g   e n v ir o n m en tal  co n d itio n s .       4.   CO NCLU SI O N   T h is   s tu d y   p r esen ted   a  co m p a r ativ e  in v esti g atio n   o f   th e  SS A  an d   GW O  f o r   MPPT  in   a  s tan d alo n e  1 0 0   W p   p h o to v o ltaic  s y s tem   em p lo y in g   a  SEPI C   co n v er ter   u n d er   d y n am ically   c h an g in g   ir r a d ian ce   an d   tem p er atu r e  c o n d itio n s .   B ased   o n   th e  s im u latio n   r esu lts   o b tain ed   u s in g   AL T AI R   PS I M  Pro f ess io n al   2 0 2 2 . 1 . 0 . 8   p latf o r m ,   SS A  d e m o n s tr ated   s u p er io r   p er f o r m a n ce   in   ter m s   o f   tr ac k in g   ac c u r ac y ,   co n v er g en ce   b eh av io r ,   tr an s ien t stab ilit y ,   a n d   r o b u s tn ess   u n d er   lo w - ir r ad i an ce   o p er atio n .   T h e  o b tain ed   r esu lts   in d icate   th at  SS A  was  ca p ab le   o f   m ain tain in g   o u tp u t  p o wer   cl o s er   to   t h e  th eo r etica l  m ax im u m   p o wer   p o in t  ac r o s s   all  o p e r atin g   s ce n a r io s .   T h e  alg o r ith m   ac h iev ed   a n   av er a g e  tr ac k i n g   ef f icien cy   o f   9 7 . 4 6 %  with   a n   av er a g e  co n v er g e n ce   tim e   o f   0 . 2 2 7 6   s ,   wh e r ea s   GW O   p r o d u ce d   8 7 . 9 4 %   tr ac k in g   ef f icien c y   with   a  s lo wer   co n v er g e n ce   r esp o n s e  o f   0 . 2 5 1 2   s .   Un d er   lo w  ir r ad ian ce   co n d itio n s ,   SS A   r em ain ed   s tab le  an d   m ain tai n ed   ac ce p tab le  tr ac k in g   p er f o r m an ce ,   wh ile  GW O  ex p er ien ce d   s ig n if ican t   o s cillatio n   an d   n o ticea b le   p o wer   d e g r ad atio n .   T h ese  f in d in g s   d em o n s tr ate  th at   th e   ad ap tiv e  s ea r ch i n g   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       C o mp a r a tio n   a n a lysi s   o f S S A   a n d   GWO  a lg o r ith ms fo r   ma ximu m  p o w er p o in t  …   ( I n d h a n a   S u d ih a r to )   1971   m ec h an is m   o f   SS A  p r o v id es  a  b etter   b alan ce   b etwe en   e x p lo r atio n   an d   ex p lo itatio n ,   e n ab li n g   f aster   a n d   m o r e   s tab le  d u ty   cy cle  o p tim izatio n   f o r   MPPT  ap p licatio n s .   I n   ad d itio n ,   th e  s im u latio n   r esu lts   co n f ir m   th at  SS A  is   s u itab le  f o r   c o m p ac t  s tan d alo n e  p h o to v o ltaic  s y s tem s   r eq u ir in g   r a p id   r esp o n s e  an d   s tab le  o p er atio n   u n d er   f l u ctu atin g   e n v ir o n m en t al  co n d itio n s .   T h e   in clu s io n   o f   co n v er ter   n o n - id ea l  ch ar ac ter is tics ,   in clu d in g   s witch in g   lo s s es,  co n d u ctio n   lo s s es,  an d   r ip p le   ef f ec ts ,   also   in d icate s   th at  SS A  m ain tain s   r eliab le  p er f o r m a n ce   u n d er   m o r e  r ea lis tic  o p er a tin g   co n d itio n s .   Nev er th eless ,   th is   wo r k   r e m a in s   lim ited   to   s im u latio n - b ased   ev alu atio n   an d   d o es  n o t  y et  in clu d e  ex p er im en tal  v er if icatio n   u s in g   p h y s ical  h ar d war e .   Facto r s   s u ch   as  s en s o r   in ac c u r ac y ,   e m b ed d e d   p r o ce s s in g   d elay ,   elec tr o m ag n etic   in ter f e r en ce ,   a n d   r ea l - tim e  c o n tr o lle r   lim itatio n s   wer e  n o t   co m p r e h en s iv ely   an aly ze d   in   th is   s tu d y .   Fu r t h er m o r e,   alth o u g h   th e  p r o p o s ed   in v esti g atio n   co m p a r ed   SS A  with   GW O,   b r o a d er   b en ch m ar k in g   ag ai n s t  co n v e n tio n al  MPPT  tech n iq u es  s u ch   as  P& O,   I NC ,   an d   h y b r id   o p tim izatio n   ap p r o ac h es is   s till   r eq u ir ed   f o r   m o r e  co m p r e h en s iv e  ev alu ati o n .   Fu tu r e  r esear ch   will  f o cu s   o n   r ea l - tim e  im p lem en tatio n   u s in g   em b e d d ed   p latf o r m s   s u ch   a s   STM 3 2 - b ased   co n tr o ller s   an d   h ar d war e  p r o to t y p e  v alid atio n   u n d er   p r ac tical  o p e r atin g   c o n d itio n s .   Ad d itio n al  in v esti g atio n s   in v o lv in g   p ar t ial  s h ad in g   s ce n ar io s ,   co m p u tatio n al  b u r d en   an al y s is ,   co n v er ter   e f f icien cy   o p tim izatio n ,   an d   c o m p ar ativ e  ev alu atio n   with   o th er   in tellig en t  MPPT  m eth o d s   ar e  als o   r ec o m m en d ed   t o   f u r th er   e x am in e  th e  s ca lab il ity   an d   p r ac tical  ap p licab ilit y   o f   SS A - b ased   MPPT  s y s t em s   in   r ea l - wo r ld   p h o to v o ltaic  ap p licatio n s .       ACK NO WL E DG M E N T S   T h e  au th o r s   g r atef u lly   ac k n o wled g e  th e   s u p p o r t  an d   r es ea r ch   f ac ilit ies  p r o v id ed   b y   Po litek n ik   E lek tr o n ik a  Neg er i  Su r a b ay a   d u r in g   th e  co m p letio n   o f   t h is   s tu d y .   T h is   r esear ch   was  co n d u cted   as  an   in d ep en d en t  r esear ch   p r o ject  an d   was  f u lly   s u p p o r ted   th r o u g h   a  s elf - f u n d e d   r esear ch   g r an t  p r o v id ed   b y   th e   au th o r s .   T h e  au t h o r s   also   ex p r ess   th eir   ap p r ec iatio n   to   all  co n tr ib u to r s   an d   ac ad em ic  co llea g u es wh o   p r o v id ed   tech n ical  d is cu s s io n s ,   s im u latio n   s u p p o r t,  a n d   c o n s tr u ctiv e   in s ig h ts   th r o u g h o u t  th e  r esear ch   p r o ce s s .   I t  is   ex p ec ted   th at  th e  o u tco m es  o f   th is   wo r k   will  co n tr i b u te  to   th e  ad v a n ce m en t  o f   in tellig en t  MPPT  co n tr o l   s tr ateg ies an d   p o wer   elec tr o n i cs a p p licatio n s   f o r   p h o to v o ltai c  en er g y   s y s tem s .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   T h is   r esear ch   was  ca r r ied   o u t   th r o u g h   an   in d ep e n d en t ,   s elf - f u n d e d   r esear ch   in itiativ e   s u p p o r ted   b y   th e  au th o r s .   Ad d itio n al  tech n ical  ass i s tan ce ,   lab o r ato r y   f ac i liti es,  an d   in f r astru ctu r al  s u p p o r t  wer e  p r o v i d ed   b y   Po litek n ik   E le k tr o n i k a  Neg er i Su r ab ay a  d u r in g   th e  c o m p l etio n   o f   th is   s tu d y .       AUTHO R  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 e  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 e  o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   I n d h a n a  Su d ih ar t o   ✓     ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓     ✓         ✓   Mo ch am m ad   Ma ch m u d   R if ad il   ✓   ✓         ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   Mu h am m ad   Af f id   Feb r ian s y ah   ✓     ✓   ✓       ✓     ✓   ✓   ✓     ✓       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   T h e  au th o r s   af f ir m   t h at  th er e  a r e  n o   c o m p etin g   in ter ests   ass o ciate d   with   th is   s tu d y .       DATA AV AI L AB I L I T Y   All  d ata  r elev an t  to   th is   s tu d y   ar e  p r o v id e d   with in   th e   m a in   ar ticle  an d ,   w h er e  ap p licab le,   in   th e   ac co m p an y in g   s u p p lem en tar y   m ater ials .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.