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.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 ,   p p .   2 8 4 1 ~ 2 8 5 9   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 16 . i 4 . p p 2 8 4 1 - 2 8 5 9           2841       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Ada ptive  i n tellige nt  P SO - Ba sed M PP t echniq ue  for PV   s y stems under  dyna mic irrad ia nce  a nd pa rtial sha di ng   co ndition s       M uh a m m a d G ul E .   I s la m 1 ,2 M o ha m m a d F a ridun   Na im   T a j ud di n 1 ,2 ,   Azr a lm uk m in Az m i 1 ,2   Rini Nur  H a s a na h 3 Sh a hr in   M d .   Ay o b 4 ,   T o le  Su t ik no 5     1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   S y s t e m   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g   a n d   Te c h n o l o g y   ( F K TE) ,   U n i v e r si t y   o f   M a l a y s i a   P e r l i ( U n i M A P ) ,   P e r l i s,   M a l a y s i a   2 C e n t r e   o f   E x c e l l e n c e   f o r   R e n e w a b l e   En e r g y   ( C E R E) ,   U n i v e r si t i   M a l a y s i a   P e r l i s,   P e r l i s,   M a l a y s i a   3 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t y   o f   B r a w i j a y a ,   M a l a n g ,   I n d o n e si a   4 F a c u l t y   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t i   T e k n o l o g i   M a l a y s i a ,   Jo h o r ,   M a l a y si a   5 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   I n d u st r i a l   Te c h n o l o g y ,   U n i v e r s i t a s   A h m a d   D a h l a n ,   Y o g y a k a r t a ,   I n d o n e si a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   2 5 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Sep   1 3 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Oct  2 ,   2 0 2 5       Th is  re se a rc h   in tro d u c e a n   a d a p ti v e   imp r o v e d   p a rti c le  sw a rm   o p t imiz a ti o n   (AIPS O)  a p p ro a c h   fo r   m a x imu m   p o we p o in t   trac k i n g   (M P P T a p p r o a c h   d e sig n e d   to   e n h a n c e   e n e rg y   h a r v e stin g   fro m   p h o t o v o lt a ic   (P V)   sy st e m s   u n d e r   d y n a m ic   irrad ian c e   c o n d it i o n s .   T h e   p ro p o se d   AIP S O   a lg o rit h m   a d d re ss e s   th e   c h a ll e n g e a ss o c iate d   with   tra d it io n a M P P m e th o d s,  p a rti c u larly   i n   sc e n a rio c h a ra c teriz e d   b y   fl u c tu a ti n g   so lar  i rra d ian c e ,   s u c h   a ste p   c h a n g e s   a n d   p a rti a s h a d in g .   By   i n c o rp o ra ti n g   a   r o b u st  re i n it ializa ti o n   stra teg y   a l o n g   with   u p d a ted   v e lo c it y   a n d   p o siti o n   e q u a ti o n s,   th e   a l g o ri th m   d e m o n stra tes   su p e rio p e rfo rm a n c e   in   term o c o n v e rg e n c e   a c c u ra c y ,   trac k in g   sp e e d ,   a n d   trac k in g   e fficie n c y .   Th is  m o d ifi c a ti o n   e n a b les   th e   a lg o rit h m   to   e ffe c ti v e ly   e sc a p e   lo c a m a x ima   a n d   e x p lo re   a   wid e se a rc h   sp a c e ,   lea d i n g   to   imp ro v e d   c o n v e rg e n c e   a n d   o p ti m a p o we r   p o i n trac k i n g .   F u rth e rm o re ,   th e   a d a p ti v e   n a tu re   o t h e   P S e n h a n c e th e   a lg o rit h m ’s  a b il it y   to   re sp o n d   to   re a l - ti m e   c h a n g e s   in   e n v iro n m e n tal   c o n d it i o n s,   m a k in g   it   p a rti c u larl y   su it a b l e   fo r   larg e -   sc a le  P sy ste m su b jec ted   to   v a ry in g   a tmo sp h e ric  fa c to rs .   He re ,   a d a p ti v e   d e n o tes   c o e fficie n sc h e d u li n g   (C3 a n d   a   re - i n it ializa ti o n   tri g g e t h a t   re sp o n d to   irra d ian c e   re g ime   c h a n g e s;  in telli g e n t”  d e n o te ro b u st   re g ime - sh ift   d e te c ti o n   a n d   sa fe   d u t y - ra ti o   c lam p i n g .   Ac ro ss   u n if o rm ,   ste p - c h a n g e ,   a n d   p a rti a sh a d i n g   c o n d it i o n s ,   th e   p r o p o se d   AIPS a c h iev e fa st  re c o n v e rg e n c e   a n d   h i g h   trac k in g   e fficie n c y   with   n e g li g ib le  st e a d y - sta te   o sc il latio n s,  a su m m a rize d   in   t h e   r e su lt s.   Bu i ld i n g   on   t h is   c o n tri b u t io n ,   fu tu re   re se a rc h   will   fo c u o n   e v a lu a ti n g   it s   sc a lab il it y   a c ro ss   d if fe re n P V   a rc h it e c tu re s a n d   larg e - sc a le g ri d   in teg ra ti o n   wit h   re a h a rd wa re   se tu p .   K ey w o r d s :   Ad ap tiv in tellig en ce   p a r ticle  s war m   o p tim izatio n   Ma x im u m   p o wer   p o i n t tr ac k in g   Par tial sh ad in g     Par ticle  s war m   o p tim izatio n     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 m ad   Far i d u m   Naim   T a ju d d in   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Facu lty   o f   E lectr ical  E n g in ee r in g   &   T ec h n o lo g y   ( FKTE )   Un iv er s it i   Ma lay s ia  Per lis   ( U ni MA P)   Pau h   Pu tr C am p u s 0 2 6 0 0 ,   A r au ,   Per lis ,   M alay s ia   E m ail:  f ar id u n @ u n im a p . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   P V   s y s te m s   h a v e   g a r n e r e d   s i g n i f i c a n t   at t e n t i o n   as   f e a s i b l e   a n d   e c o - f r i e n d l y   e n e r g y   s o u r c d u e   t o   t h g r o w i n g   g l o b a l   d e m a n d   f o r   c le a n   a n d   r e n e w a b l e   e n e r g y   s o lu t i o n s   [ 1 ] .   T h is   i n c r e as i n g   i n t er e s t   is   d r i v e n   b y   t h 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.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   2841 - 2 8 5 9   2842   n e e d   t o   l e s s e n   d e p e n d e n c e   o n   t r a d i t i o n a l   f o s s il   f u e l s   a n d   m it i g a t e   t h e   e n v i r o n m e n t al   i m p ac t s   o f   c o n v e n t i o n a l   e n e r g y   p r o d u c t i o n   m e t h o d s .   H o w e v e r ,   o p t i m i z i n g   t h e   e n e r g y   o u t p u t   o f   P V   s y s t e m s   r e m a i n s   a   c r i t i ca l   c h a ll e n g e ,   p a r t i c u l a r l y   t r a c k i n g   t h e   M PP   u n d e r   f l u c t u a t i n g   e n v i r o n m e n t a l   c o n d i t i o n s   [ 2 ] .   T h e s c o n d i t i o n s ,   s u c h   a s   v a r i a t i o n s   i n   t e m p e r a t u r e   a n d   s u n l i g h t   i n t e n s it y ,   c a n   c h a n g e   r a p i d l y   a n d   s u b s t a n ti a l l y ,   a f f e c t i n g   t h e   s y s t e m s   p e r f o r m a n c e   [ 3 ] .   T h e   o u t p u t   o f   P V   a r r a y s   i s   i n h e r e n t l y   n o n l i n e a r   a n d   h i g h l y   r e l i a n t   o n   t e m p e r a t u r e   a n d   s o l a r   i r r a d i a n c e ,   c r e at i n g   a   c o m p le x   r e l a t i o n s h i p   b e t w e e n   v o lta g e   a n d   p o w e r   g e n e r a t i o n   [ 4 ] .   T o   a d d r e s s   t h is   c o m p l e x i t y   a n d   e n s u r e   t h a t   PV   s y s t e m s   o p e r a t e   at   t h e i r   m a x i m u m   p o t e n t i a l ,   t h e   i m p l e m e n t a t i o n   o f   e f f i c ie n m a x i m u m   p o w e r   p o i n t   t r a c k in g   ( M P P T )   a l g o r i t h m s   is   n e ce s s a r y   [ 5 ] .   M PP T   al g o r i t h m s   p l a y   a   k e y   r o le   in   a c c u r a t e l y   i d e n t i f y i n g   a n d   m ai n t a i n i n g   t h e   MP P ,   t h e r e b y   b o o s t i n g   t h o v e r a l e f f i c ie n c y ,   e f f e c t i v e n ess ,   a n d   s t a b il i t y   o f   P s y s t e m s .   B y   e n s u r i n g   o p t i m al   p o w e r   e x t r a c ti o n ,   t h e s a l g o r i t h m s   h el p   h a r n es s   t h e   f u ll   p o t e n ti al  o f   s o l a r   e n e r g y ,   m a k i n g   P V   s y s t e m s   m o r e   r e li a b l e   s o u r c e   o f   c le a n   r e n e w a b l e   e n e r g y   [ 6 ] .   MPPT  m eth o d s   ar ess en tial  f o r   m ax im izin g   th p er f o r m a n ce   o f   PV  s y s tem s ,   p ar ticu lar ly   in   lar g e - s ca le  s o lar   en er g y   p r o jects  wh er s y s tem   ef f icien cy   d ir ec tly   im p ac ts   en er g y   p r o d u c tio n   an d   ec o n o m ic   f ea s ib ilit y   [ 7 ] .   B y   p r ec is ely   tr ac k in g   th MPP,  MPPT  alg o r ith m s   n o o n ly   o p tim ize  p o wer   o u tp u b u also   co n tr ib u te  t o   r ed u cin g   s y s tem   co s ts ,   an   im p o r ta n co n s id er a tio n   in   th d ep lo y m en o f   lar g PV  ar r ay s   [ 1 ] .   A   wid ar r ay   o f   MPPT  tech n iq u es,  r an g in g   f r o m   d i r ec to   in d ir ec m eth o d s ,   h av b ee n   p r o p o s ed   in   th e   liter atu r e,   ea ch   with   its   in h er en ad v an tag es  an d   lim i tatio n s .   T h is   p ap er   in v esti g ates  th p r ac tical  co n s id er atio n s   o f   th ese  tech n i q u es,  ad d r ess in g   f ac to r s   s u ch   as  s y s tem   co m p lex ity ,   co m p u tatio n al  d em a n d s ,   an d   s en s itiv ity   to   e n v ir o n m en tal  ch an g es.  I aim s   to   i d en tif y   th m o s s u itab le  MPPT  ap p r o ac h   f o r   s p ec if ic   ap p licatio n s   an d   o p er atio n al   s ce n ar io s   [ 6 ] .   W h ile  co n v en tio n al  MPPT  tech n iq u es,  s u ch   as  Per tu r b   an d   Ob s er v e,   h ill  clim b in g ,   an d   I n cr em en tal  C o n d u ctan ce ,   ar r elativ ely   ea s y   to   im p lem en an d   r eq u ir m i n im al   h ar d war e,   th ey   f ac s ig n if ican t lim itatio n s   in   lo ca tin g   g lo b al  MPP   u n d er   p ar tial sh ad in g   ( PS )   co n d itio n s   [ 8 ] T h ese  tech n iq u es  o f ten   s tr u g g le  to   n av ig ate   m u ltip le   lo ca m ax im in   th e   PV  cu r v e,   c o m m o n   o cc u r r en ce   in   r ea l - wo r ld   PV  s y s tem s   s u b jecte d   to   s h ad in g   f r o m   o b jects  lik tr ee s ,   b u ild in g s ,   o r   clo u d s .   S u ch   p ar tial  s h ad i n g   ca n   lead   to   s u b s tan tial  f lu ctu atio n s   in   p o wer   o u tp u t,  th er eb y   r ed u cin g   th s y s tem s   o v er a ll  p er f o r m an ce   [ 9 ] T o   o v er c o m th ese  ch allen g e s ,   ad v an ce d   tech n iq u es  lev er ag in g   ar tific ial  in tellig en ce   ( AI ) ,   s u ch   as  n eu r al   n etwo r k s   ( NNs),   g e n etic  alg o r ith m s   ( GAs),   an d   f u zz y   lo g i ( FL) ,   h a v b ee n   p r o p o s ed .   Ho wev er ,   th ese  AI - b ased   m eth o d s   o f ten   d em an d   h ig h   co m p u tatio n al   r eso u r ce s ,   co m p lex   im p lem en tatio n ,   an d   ex ten s iv tu n in g ,   wh ich   m ay   n o t b f ea s ib le  f o r   all  ap p licatio n s   [ 1 0 ] .   I n   r esp o n s to   th ese  ch allen g e s ,   m etah eu r is tic  alg o r ith m s   lik PS O,   g r ey   wo lf   o p tim izatio n   ( GW O) ,   an d   s im u lated   an n ea lin g   ( SA)   h av g ain ed   p o p u lar ity   as  v ia b le  alter n ativ es.  T h ese  tech n i q u es  ar k n o w n   f o r   th eir   s im p licity ,   ef f icien cy ,   an d   ab ilit y   to   s o lv co m p lex   o p tim izatio n   p r o b lem s   with o u ex ten s iv co m p u tatio n al   p o wer   [ 1 1 ] .   T h is   s tu d y   f o cu s es  o n   th ap p licatio n   o f   PS to   MP PT,   p ar ticu lar ly   in   en v ir o n m en ts   with   v ar y i n g   ir r ad ian ce   co n d itio n s ,   an d   ex p l o r es  th ef f ec tiv en ess   o f   r ein itializatio n   s tr ateg ies   to   en h an ce   th alg o r ith m ' s   p er f o r m an ce   an d   r o b u s tn ess   u n d er   ch allen g in g   o p er atin g   co n d it io n s   [ 1 2 ] .   PS is   a   p o wer f u l   s to ch asti o p tim iza tio n   ap p r o ac h   in s p ir e d   b y   t h b e h av io r   o f   s war m s ,   wh er m u ltip le   ag en ts   ( p ar ticles)  wo r k   co llab o r ativ el y   to   ex p lo r s o lu tio n   s p ac [ 1 3 ] .   E ac h   p ar ticle  ad ju s ts   its   p o s itio n   ac co r d i n g   to   its   o wn   b est - f o u n d   s o lu tio n   ( Pb est)  an d   th b est  g lo b al  s o lu tio n   ( Gb est)  d eter m in e d   b y   th s war m .   T h is   co o p er ativ e   m ec h a n is m   h elp s   g u id e   th s ea r ch   p r o ce s s ,   b alan cin g   ex p lo r atio n   an d   ex p lo itatio n   to   a v o id   p r em atu r c o n v er g en ce   to   l o c al  o p tim a   [ 3 ] .   T h s tu d y   le v e r ag es  PS to   o p tim ize  PV  s y s tem   p er f o r m a n ce   u n d er   v a r io u s   ir r ad ian ce   co n d itio n s ,   in clu d in g   s tan d ar d ,   s tep - ch an g e,   an d   p ar tial  s h ad in g   s ce n ar io s ,   en s u r in g   ad ap tab ilit y   to   r ea l - wo r ld   c o n d itio n s .   C o m p ar e d   to   tr ad itio n al  MPPT  m eth o d s ,   P SO  s h o ws  b etter   p er f o r m an ce   in   ter m s   o f   co n v er g en ce   r ate,   s tab ilit y ,   an d   o p tim al  p o wer   ex tr ac tio n ,   m a k in g   it  m o r ef f ec tiv e   ap p r o ac h   f o r   m ax im izin g   en er g y   o u t p u t in   p h o t o v o ltaic  s y s tem s   [ 1 4 ] .   Desp ite  th ad v an tag es,   th s tan d ar d   PS alg o r ith m   h as  s ev er al  lim itatio n s   wh en   a p p lied   to   MPPT.   First,  it  o f ten   s u f f er s   f r o m   p r e m atu r co n v er g e n ce ,   wh er p ar ticles  g et  tr ap p ed   in   lo ca o p tim u n d e r   p ar tial  s h ad in g   o r   r ap id l y   ch an g in g   ir r ad ian ce .   Seco n d ,   its   co n v e r g e n ce   s p ee d   is   n o alwa y s   s u f f ic ien d u r in g   s u d d e n   s tep   ch an g es  in   s u n lig h t,   d ela y in g   th e   s y s tem s   ab ilit y   to   r ea ch   th t r u m ax im u m   p o w er   p o i n t.  T h i r d ,   t h e   s tan d ar d   v el o city   an d   p o s itio n   u p d ate   eq u atio n s   lack   a d ap ta b ilit y ,   r ed u cin g   r o b u s tn ess   u n d er   h i g h ly   d y n am ic  co n d itio n s .   T h ese  s h o r tc o m i n g s   lim it  th e   p r ac tical  ef f e ctiv en ess   o f   s tan d ar d   PS in   r e al - wo r ld   PV  en v ir o n m en ts   [ 1 5 ] .   T o   ad d r ess   th ese  g ap s ,   th is   s tu d y   in tr o d u ce s   an   AI PS th at  in teg r ates  r ein itializatio n   s tr ateg y   an d   m o d if ie d   v elo cit y ,   p o s itio n   u p d ates,  th er eb y   en h an cin g   g lo b al  s ea r ch   ca p a b ilit y ,   co n v er g en ce   s p ee d ,   an d   t r ac k in g   r eliab ilit y .   R ec o g n izin g   th im p o r tan ce   o f   en h a n cin g   PS O - b ased   MPPT  alg o r ith m s ,   th is   p ap er   p r o p o s es  an   ad ap tiv in tellig en ce - b ased   PS ( AI PS O)   alg o r ith m   to   f u r t h er   im p r o v co n v er g en ce   r ate s ,   tr ac k in g   ac cu r ac y ,   an d   o v er all  s y s tem   ef f icien c y .   T h e   p r o p o s ed   AI PS in tr o d u ce s   two   k ey   m o d if icatio n s r ein itializatio n   s tr ateg y   to   ef f ec tiv el y   h an d le   s tep - ch an g i r r ad ian ce   co n d itio n s   an d   im p r o v e d   v elo city   an d   p o s itio n   u p d ate  eq u atio n s   [ 1 5 ] .   T h ese  m o d if ic atio n s   en h an ce   th alg o r ith m s   co n v er g e n ce   b eh a v io r   an d   a cc u r ac y   in   tr ac k in g   th MPP  [ 1 6 ] .   Ad d itio n ally ,   th in clu s io n   o f   an   im p r o v is atio n   f ac to r   in   th v elo city   eq u atio n   im p r o v e s   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         A d a p tive  in tellig en t P S O - B a s ed   MPP T tec h n iq u fo r   P V   s ystems   u n d er    ( Mu h a mma d   G u l E .   I s la m )   2843   tr ac k in g   s p ee d   an d   o v er all  s y s tem   p er f o r m a n ce   [ 1 7 ] .   T h r ein itializatio n   s tr ateg y ,   in   p ar ticu lar ,   p r o v es  v alu ab le  in   ad d r ess in g   s u d d e n   ch an g es  in   ir r a d ian ce ,   en s u r in g   m o r r eliab le   an d   ef f icie n o p er atio n   u n d er   d y n am ic  e n v ir o n m en tal  co n d it io n s   [ 1 8 ] ,   [ 1 9 ] .   T h i s   s t u d y   f o c u s es   o n   t h e   k e y   c o n t r i b u t i o n s :   i )   A n   a d a p t i v e   PS O   u p d a t e   w i t h   C 3   a n d   a r i n it i a l iz a t i o n   t r i g g e r ;   i i )   A   b u c k b o o s t   d e s i g n   a n d   p a r a m e t e r   bounds   l i n k e d   t o   d u t y   r a t i o   c o n t r o l ;   i i i )   E v a l u a t i o n   u n d e r   u n i f o r m ,   s t e p   c h a n g e ,   a n d   PS C   w it h   c o n v e r g e n c e   t i m e ,   e f f ic i e n c y ,   a n d   o s c il l a ti o n   m e t r i cs ;   a n d   i v )   p r a c ti c a l i m i ts   a n d   d e p l o y m e n t   g u i d an c e .   T h e   r e m a i n i n g   s e ct i o n s   a r e   s t r u c t u r e d   as   f o l l o ws :   S ec t i o n   2   p r e s e n ts   t h m e t h o d o l o g y   e m p l o y e d   i n   t h e   s t u d y ,   i n c l u d i n g   a   c o m p r e h e n s i v e   o v e r v i e w   o f   t h e   s t a n d a r d   P S O   al g o r i t h m .   S e c t i o n   3   p r es e n ts   t h r e s u l t s   an d   p e r f o r m a n c e   e v a l u a t i o n   o f   A I P SO ,   c o m p a r i n g   it   wi t h   o t h er   M P PT   t e c h n i q u es .   F i n a l l y ,   S e c ti o n   4   p r o v i d e s   c o n c l u s i o n s   a n d   f u t u r e   r e c o m m e n d a t i o n s   i n   t h i s   d o m a i n .       2.   M E T H O D O L O G Y   T h e   o v e r a l m e t h o d o l o g y   u s e d   i n   t h is   r es e a r c h   i s   i ll u s t r a t e d   i n   F i g u r e   1 .   T h w o r k f l o i n c l u d e s   s e r i es  o f   s y s te m a t i s t e p s   d e s i g n e d   to   d e v e l o p   a n d   v a l i d a te   a n   e n h a n c e d   m a x i m u m   p o w e r   p o i n t   t r a c k i n g   ( MP PT )   s c h e m e   u t il i z i n g   t h e   A I PS O   alg o r i t h m   f o r   P V   s y s t e m s .   E a c h   p h a s e   o f   t h e   r e s ea r c h   i s   d es c r i b e d   a s   f o l l o ws .           Fig u r 1 .   G en e r al  wo r k f lo w       2 . 1 .     M o delin g   o f   P m o du le   Mo d elin g   PV  s y s tem s   is   e s s en tial  in   f o r ec asti n g   th eir   elec tr ical  p er f o r m an ce   u n d er   v ar io u s   en v ir o n m en tal  co n d itio n s ,   s u ch   as  ch an g es  in   tem p er at u r an d   ir r ad ia n ce .   PV  s y s t em s   ar g en er ally   r ep r esen ted   u s in g   eq u iv ale n c ir cu it  m o d els  th at  ca p tu r e   th elec tr ical  p r o p er ties   o f   s o lar   c ells ,   in clu d in g   th ei r   cu r r en t - v o ltag ( I - V )   c h ar ac t er is tics   [ 2 0 ] T h e s e   m o d e l s   c a n   b e   e m p i r i c a l ,   b a s e d   o n   e x p e r i m e n t a l   d a t a ,   o r   a n a l y t i c al ,   r e l y i n g   o n   m a t h e m a t i c a f o r m u l a s   t o   d e s c r i b e   t h b e h a v i o r   o f   t h e   P V   ce l ls .   M o r e   a d v a n c e d   m o d e l s   t a k e   i n t o   a c c o u n t   f ac t o r s   s u ch   a s   t e m p e r at u r e   v a r i a ti o n s ,   s h a d i n g ,   a n d   s y s t e m   i n e f f i c i en c i e s   [ 2 1 ] .   P r ec i s m o d e l i n g   is   c r u c ia l   f o r   o p ti m i z i n g   d es i g n ,   es t i m a t i n g   e n e r g y   p r o d u c t i o n ,   a n d   e v a l u a ti n g   l o n g - t e r m   s y s t e m   p e r f o r m a n c e   i n   p r a c t i c a l   s et t i n g s   [ 2 2 ] .   A f t e r   r e v i e w i n g   t h e   l ite r a t u r e ,   a   P V   s y s t e m   is   d e s i g n e d   a p a r t   f r o m   M P P T   a n d   p o w e r   c o n v e r t e r .   C o m p r e h e n s i v e   i n f o r m a ti o n   a b o u t   t h e   s o l a r   P V   m o d u l e   is   s u m m a r i z e d   i n   T a b l e   1   [ 1 9 ]       T ab le  1 .   Par am eter s   o f   PV  m o d u le   P a r a me t e r s   V a l u e   P m ax   (W)   2 4 0   N c e l l   60   V ope n   c i r c u i t   (V)   3 7 . 1   I s hor t   c i r c u i t   (A)   8 . 5 8   V mp   (V)   2 9 . 7   I mp   (A)   8 . 0 7       2 . 2 .     Desig nin g   a nd   s im ula t io n o f   DC - DC  bu ck - bo o s t   co n v er t er   T h is   s ec tio n   p r esen ts   th d esi g n   o f   DC - DC   b u ck - b o o s co n v er ter   tailo r e d   f o r   p h o t o v o l taic  ( PV)   ap p licatio n s .   T h b u ck - b o o s to p o lo g y   is   s elec ted   f o r   its   ab ilit y   to   o p er ate  in   b o th   s tep - u p   an d   s tep - d o w 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.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   2841 - 2 8 5 9   2844   m o d es,  m ak i n g   it  h i g h ly   s u it ab le  f o r   PV  s y s tem s   [ 2 3 ] T h is   d u al - m o d f u n ctio n ality   en s u r es  s tab le  p o wer   d eliv er y   u n d er   f lu ctu atin g   s o lar   ir r ad ian ce   co n d itio n s ,   p ar ti cu lar ly   in   s y s tem s   em p lo y in g   MPPT  [ 2 4 ] .   T h b u ck - b o o s co n v er ter   also   o f f er s   h ig h er   ef f icien cy   co m p ar e d   to   b u ck   a n d   b o o s c o n v er te r s ,   r ed u cin g   en er g y   lo s s es  an d   en h an cin g   s y s tem   p er f o r m an ce   [ 2 5 ] T h c o n v er ter   is   d esig n ed   to   o p e r ate  in   co n tin u o u s   co n d u ctio n   m o d ( C C M)   ac r o s s   th en tire   in p u r an g t o   m a in tain   lo cu r r en r ip p le  an d   e n h an ce   r eliab ilit y .   Fig u r 2   r ep r esen ts   th s ch em atic  d iag r am   o f   th DC - DC   b u ck - b o o s t   co n v er ter   ass o ciate d   with   th PV  ar r a y   m o d u le.   Ke y   d esig n   c o n s id er a tio n s   in clu d th s elec tio n   o f   ap p r o p r iate  s witch in g   f r e q u en cy ,   in d u cto r   s izin g ,   an d   co n tr o s tr ateg y   to   o p tim i ze   ef f icien cy   an d   m ain tain   ac c ep tab le  v o ltag e   an d   cu r r en r ip p le  lev els  u n d e r   all   o p er atin g   co n d itio n s   [ 2 6 ] De s ig n   p ar am eter s ,   as  s u m m ar iz ed   in   T a b le  2 ,   ar d eter m in e d   th r o u g h   d etailed   an aly tical  ca lcu latio n s   p r o v id e d   in   th s u b s eq u en t sectio n s .           Fig u r 2 .   Sch em atic   o f   DC - DC   b u ck   b o o s t c o n v e r ter       I n   p h o to v o ltaic  ( PV)   ap p licatio n s ,   b o th   th in p u v o lt ag e,   V i   an d   o u t p u v o ltag e,   V o   v ar y   co n tin u o u s ly ,   an d   th d u ty   cy cle,   D   f lu ctu ates  ac co r d in g ly .   As  r esu lt,  co n v en tio n al  s te ad y - s tate  eq u atio n s   ar n o d ir ec tly   ap p licab le  f o r   d esig n in g   b u ck - b o o s co n v er ter   in   s u ch   d y n am ic  co n d i tio n s   [ 2 7 ] .   Fo r   th e   d esig n in g   o f   DC - DC   b u ck   b o o s co n v e r ter   s o m o f   g e n er al  ass u m p tio n s   ar d escr ib ed   in   T ab le.   2 .   T h ese  ass u m p tio n s   ar m ad wh ile  co n s id er in g   r ea l   tim e   b eh av io r   of   PV   m o d u les   an d   en v ir o n m e n tal   co n d itio n s .   As   th e   ir r ad ian ce   is   not   u n if o r m   t h r o u g h o u th d ay   an d   h e n ce   th p o wer   ex tr ac tio n   also   v ar i es  ac co r d in g ly .   T h e   s witch in g   f r eq u e n cy ,   c u r r e n r ip p le,   an d   v o ltag e   r ip p le  f ac to r s   ar ch o s en   as  p er   s tan d ar d   h ar d war s etu p   f o r   im p r o v e d   p er f o r m a n ce .       T ab le  2 .   Gen e r al  a s s u m p tio n s   f o r   d esig n i n g   o f   b u c k   b o o s t c o n v er ter   I n p u t   p o w e r   ( P in )   1 0 0   W   t o   1 0 0 0   W   I n p u t   v o l t a g e   ( V in )   1 0   V   t o   1 0 0   V   S w i t c h i n g   f r e q u e n c y ,   f sw   2 5   k H z   M a x i m u m   i n d u c t o r   c u r r e n t   r i p p l e ,   Δi L   4 0 %   O u t p u t   v o l t a g e   r i p p l e ,   ΔV o /V o   1 5 %       i)   Step   1 : L o ad   r esis tan ce   r an g d eter m in atio n   Sin ce   th o u tp u t v o ltag is   n o t r eg u lated ,   it v ar ies with   d u ty   cy cle  an d   in p u t v o ltag e.   T o   estab lis h   th e   b o u n d ar y   c o n d itio n s   f o r   p o we r   d eliv er y ,   we  s tar t w ith :       o ut   = 2 = 2 out     ( 1 )     Usi n g   th b u ck - b o o s t o u tp u r elatio n s h ip :     = 1    ( 2 )     Ass u m in g   p r ac tical  d u ty   c y cle   lim its   o f     0 . 1 0 . 9 D  th wo r s t - ca s o u tp u t v o ltag e:     90   V 11 . 1   V   ( 3 )     T h is   r esu lts   in   r an g o f   lo ad   r esis tan ce :     0 . 123   81     ( 4 )     Fo r   th is   d esig n ,   f ix e d   lo a d   o f   1 0   Ω   is   s elec ted ,   wh ich   c o m f o r tab ly   lies   with in   th v alid   o p er atin g   r eg i o n .   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         A d a p tive  in tellig en t P S O - B a s ed   MPP T tec h n iq u fo r   P V   s ystems   u n d er    ( Mu h a mma d   G u l E .   I s la m )   2845   ii)   Step   2 d u ty   c y cle  r an g e   Usi n g   th f o r m u la:     = | | | | +    ( 5 )     T h r an g o f   d u ty   c y cle:     0 . 240 0 . 909   ( 6 )     iii)   Step   3 in d u cto r   s izin g   T o   en s u r th e   co n v er ter   o p er ates  in   co n tin u o u s   co n d u ctio n   m o d ( C C M)   u n d er   all  co n d itio n s ,   th in d u cto r   is   s ized   to   lim it  th r ip p le   cu r r e n to   4 0 o f   t h av er a g in p u c u r r e n t.  T h r ip p le   cu r r e n is   ca lcu lated   as   ( 7 ) .     = 0 . 4   ( 7 )     Usi n g   th is   r ip p le,   th r e q u ir ed   in d u ctan ce   is   g iv e n   b y   ( 8 ) :     =     ( 8 )     wh er D   is   th e   d u t y   c y cle,   V in   is   th in p u v o ltag e,   an d   f sw   is   th s witch in g   f r eq u en cy ,   s et  at  2 5 k Hz.   T h e   in d u cto r   was  s ized   b ased   o n   t h r an g o f   in p u v o ltag an d   p o wer .   Am o n g   all  ca s es,  th lo p o wer   at  h ig h   v o ltag s ce n a r io   d em an d s   th e   lar g est  in d u ctan ce   to   m ain tai n   co n tin u o u s   cu r r en t   f lo w.   T h er ef o r e ,   to   en s u r r eliab le  C C o p er atio n   ac r o s s   all  v o ltag es  a n d   p o we r   lev e ls ,   an   in d u cto r   v al u o f   1   m is   s elec ted .   T h is   g u ar an tees  th at  th in d u cto r   cu r r en n e v er   f alls   to   ze r o ,   t h er eb y   m ai n tain in g   s tab le  co n v er ter   p e r f o r m an ce   o v er   th e n tire   d u ty   cy cle  r an g e.   iv )   Step   4 : O u tp u t c ap ac ito r   s izin g   T h o u tp u ca p ac ito r   is   s elec ted   to   lim it  th v o ltag r ip p l to   with in   1 . 5 o f   th o u tp u v o ltag e ,   en s u r in g   s tab le  o p er atio n   an d   m in im izin g   s tr ess   o n   th e   lo ad .   T h r e q u ir ed   ca p ac itan ce   is   ca lcu lated   u s in g   th e   s tan d ar d   r ip p le  v o ltag e q u ati o n :     =    ( 9 )     wh er ΔV o    is   th a llo wab le  r ip p le  v o ltag ( 1 . 5 o f   V o ) .   T o   en s u r th d esig n   is   r o b u s t,  th ca lcu latio n   is   b ased   o n   th w o r s t - ca s o p er a tin g   co n d itio n .   T o   ac c o u n f o r   r ea l - wo r ld   f ac t o r s   s u ch   as  tem p er atu r v ar iatio n ,   ag in g ,   an d   to ler a n ce   d r if t,   s lig h tly   lar g er   ca p ac ito r   o f   4 7 0   μ is   s elec ted .   T h is   e n s u r es  th at   th r ip p le   v o ltag e   r em ain s   with in   ac ce p tab le  lim its   u n d er   all  co n d itio n s .   v)   Step   5 : I n p u t c ap ac ito r   s izin g   T h in p u t   ca p ac ito r ,   C in   is   cr itical  f o r   r ed u cin g   h ig h - f r eq u en cy   v o ltag r i p p le  at  th i n p u an d   f o r   s tab ilizin g   th in p u cu r r en d r awn   f r o m   th e   PV  s o u r ce ,   esp ec ially   d u r in g   f ast  s witch in g   ev en ts .   T h in p u t   ca p ac ito r   is   ca lcu lated   u s in g   t h f o llo win g   ex p r ess io n :      =     ( 1 0 )     U s i n g   t h e   w o r s t - c as e   c o n d i tio n ,   t h e   c a l c u l a t e d   ca p a c i t a n ce   i s   a p p r o x i m a t el y   3 6 4   μ F .   T o   e n s u r e   p r a c t i c al  i m p l e m e n t a ti o n   a n d   a c c o u n t   f o r   t e m p e r a t u r e   v a r i a ti o n s ,   v o l ta g e   d e r a t i n g ,   a n d   s ta n d a r d   c o m p o n e n t   a v a i l a b il i t y ,   c o m m e r c i a l l y   a v a i l a b l e   c a p a ci to r   v a l u e   o f   4 7 0   μ F   is   s e l ec t e d .   T h i s   c h o i c e   p r o v i d e s   a d e q u a te   m a r g i n   a b o v e   t h c a l c u l a te d   v a l u e ,   e n s u r i n g   s t a b le   o p e r a t i o n   a n d   r e d u c e d   i n p u t   v o l t a g e   r i p p l e   a c r o s s   al l   c o n d i tio n s .   T ab le  3   p r esen ts   th f in al  d esig n   v alu es  o f   th e   cr itical  c o m p o n en ts in p u t   ca p ac itan ce ,   in d u ctan ce ,   o u tp u ca p ac itan ce ,   an d   lo ad   r esis tan ce   u s ed   in   th b u ck - b o o s co n v er ter .   T h ese  p ar a m etr ic  v alu es  wer e   d er iv ed   f r o m   ( 4 ) ,   ( 8 ) ,   ( 9 ) ,   an d   ( 1 0 ) ,   b ased   o n   th d esig n   co n s tr ain ts .   Fu r th er m o r e,   t h p ar a m eter s   wer test ed   an d   v alid ated   u s in g   MA T L A B /Si m u lin k   m o d el  u n d er   d if f e r en t o p e r atin g   s ce n ar io s .       T ab le  3 .   Par am eter s   o f   b u c k   b o o s t c o n v er te r   P a r a me t e r s     V a l u e   I n p u t   c a p a c i t a n c e   C in   4 7 0   μF   I n d u c t a n c e ,   L   1   mH   O u t p u t   c a p a c i t a n c e   C o   4 7 0   μF   Lo a d   r e si s t a n c e ,   R o   1 0   Ω   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.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   2841 - 2 8 5 9   2846   2 . 3 .   Desig nin g   o f   a n AIPSO - ba s ed   M P P T   a lg o rit hm   f o r   v a ria ble ir ra dia nce  co nd it io ns   T h is   s ec tio n   ex p lain s   th d e s ig n   o f   th e   p r o p o s ed   AI PS MPPT  alg o r ith m ,   b e g in n in g   with   th e   s tan d ar d   PS an d   f o llo wed   b y   en h a n ce m en ts   to   im p r o v e   its   p er f o r m an ce .   T h e   co n v en tio n a PS alg o r ith m   is   k n o wn   f o r   its   s im p licity   an d   f ast  co n v er g e n ce ,   b u it  o f ten   s u f f er s   f r o m   p r em atu r c o n v e r g en ce   an d   r ed u ce d   ac cu r ac y   u n d e r   r ap i d ly   ch a n g i n g   ir r a d ian ce   c o n d itio n s .   T o   o v er co m t h ese  lim itatio n s ,   th e   ad ap tiv im p r o v ed   p ar ticle  s war m   o p tim izatio n   ( AI PS O )   in tr o d u ce s   d y n am ic   ad ju s tm en m ec h a n is m s   f o r   in er tia  weig h an d   ac ce ler atio n   co e f f icien ts ,   allo win g   b etter   e x p lo r atio n   a n d   e x p lo itatio n   o f   th s ea r ch   s p ac e.   T h al g o r ith m   is   f u r th er   r e f in ed   b y   in teg r atin g   ad ap tiv p er tu r b atio n   s tr ateg ie s   to   m ain tain   d iv er s ity   am o n g   p ar ticles  an d   av o id   lo ca o p tim a.   Simu latio n   r esu lts   u n d er   v ar iab le  ir r ad ia n ce   p r o f iles   d em o n s tr ate  th at  AI P SO  ac h iev es  f aste r   tr ac k in g   an d   h ig h er   ef f icien cy   co m p ar ed   to   s tan d ar d   MPPT  tech n iq u es.     2 . 3 . 1 .   Sta nd a rd  P SO   PS is   an   o p tim izatio n   ap p r o ac h   p r esen ted   b y   R eg ay et  a l .   [ 2 8 ] .   T h p o s itio n ,   v elo city ,   an d   f itn ess   v alu o f   p ar ticle  d ef in its   p r o p er ties .   p ar ticle' s   p o s it io n   an d   s p ee d   ar d y n am ically   m o d if ied   b y   its   o wn   ex p er ien ce   as  well  as  b y   th m o tio n   o f   o t h er   p ar ticles  [ 2 9 ] .   PS ca n   attain   o p tim izatio n   th r o u g h   r ep ea ted   iter atio n s .   T h e   v e l o c i t y   a n d   p o s i ti o n   o f   p a r t i c l es   a r e   r e v is e d   b a s e d   o n   ( 1 1 )   a n d   ( 1 2 )   [ 3 0 ] .     ( + 1 ) = × ( ) + 1 × 1 × ( ( ) ) + 2 × 2 × ( ( ) )   ( 1 1 )     ( + 1 ) = ( ) + ( + 1 )   ( 1 2 )     V i   ( t +1 )   is   th u p d ate d   v elo cit y   o f   p ar ticle   at  iter atio n   t   +1 ,   V i   ( t)   is   th cu r r en v elo city   o f   p ar ticle   at  iter atio n   t ω   is   th i n er tia  weig h t,  b alan cin g   ex p lo r atio n   an d   ex p lo itatio n .   C 1   is   co g n itiv co ef f icien an d   C 2   is   ca lled   as  s o cial  co ef f i cien [ 3 1 ] .   T h r 1   an d   r 2   ar e   r an d o m   n u m b er s   b etwe en   [ 0 , 1 ] .   P i   is   th e   p er s o n al  b est  an d   G   is   th g lo b al  b est p o s itio n   o f   p a r ticle ,   a n d   X i ( t)   is   th p ar ticle s   cu r r en t p o s itio n   at  iter atio n   t .   T h e   s lo co n v er g en ce   s p ee d   a n d   d if f icu lties   lo ca tin g   th e   GM PP   ar th is s u es  with   th e   tr ad itio n al  PS tech n iq u e .   Du r in g   t h iter atio n s ,   W r 1 ,   a n d   r 2   s tay   c o n s tan s in ce   th e y   ar ass ig n ed   to   f ix e d   v al u es  b ased   o n   ex p er ie n ce .   Alth o u g h   lar g v al u o f   W   r esu lts   in   m o r r esil ien t   g lo b al  s ea r ch ,   th h ig h   p a r ticle  s p ee d   ca n   ca u s e   f lu ctu atio n s   in   th g lo b al   r eg i o n   a n d   r ed u ce   th l o ca s ea r c h   p o te n tial  [ 3 2 ] .   lo wer   v alu o f   W   ca n   ca u s a   m o r r esil ien t   lo ca s ea r ch ,   h o wev er   its   g lo b al   s ea r ch   c ap ab ilit y   d ec r ea s es,  wh ich   c an   ca u s a n   ea r ly   co n v er g en ce   to war d s   lo ca o p tim u m .   Ho wev er ,   th im p ac o f   in itial  p ar ticle  p o s itio n   r an d o m izatio n   o n   th e   p ar ticle  s war m 's  ab ilit y   to   lo ca te  th g lo b al  m ax im u m   ca n b d is r eg ar d e d .   T h r a n d o m   in itial  p ar ticle  p lace m en ts   m ay   co n v er g to   l o ca l m ax im u m   v alu es a b r u p tl y   [ 3 3 ] .     2 . 3 . 2 I m pro v is ed  v elo cit y   a nd   po s it io n up da t es   T h s tan d ar d   eq u atio n s   f o r   u p d atin g   th e   v elo city   an d   p o s itio n   in   PS ar e   p r esen te d   in   ( 1 1 )   an d   ( 1 2 ) ,   wh ich   f o r m   th f o u n d atio n   o f   th alg o r ith m ' s   iter ativ im p r o v e m en p r o ce s s .   Ho wev er ,   in   th p r o p o s ed   AI PS O,   s ig n if ican m o d if ica tio n s   h av b ee n   in tr o d u ce d   to   en h an ce   th alg o r ith m ' s   p er f o r m a n ce   b y   in co r p o r atin g   ad d itio n al  f ac t o r s   in to   th e   u p d ate  e q u atio n s .   Sp ec if ically ,   th e   v el o city   u p d ate   eq u atio n   in   AI PS is   ad ju s ted   to   in clu d e   n ew  ter m   C3 ( G     Pi ) ,   w h ich   ac co u n ts   f o r   th d y n am i in f lu en ce   o f   t h d if f er en ce   b etwe en   th Pb est   an d   th G b est   p o s itio n ,   th er eb y   b alan ci n g   ex p lo r atio n   an d   ex p lo itatio n   [ 3 4 ] T h is   m o d if icatio n   is   p r esen te d   in   ( 1 3 ) :     ( + 1 ) = × ( ) + 1 × 1 × ( ( ) ) + 2 × 2 × ( ( ) ) + 3 × ( ( ) ) ( 1 3 )     Similar ly ,   th p o s itio n   u p d ate  eq u atio n   h as  b ee n   r ef in e d   in   AI PS to   in co r p o r ate  s ca lin g   f ac to r   o f   0 . 6 ,   wh ich   co n tr o ls   th m ag n itu d o f   th v elo city ' s   co n tr ib u tio n   to   p o s itio n   u p d ates   [ 3 5 ] .   T h is   ch an g en s u r es   m o r g r ad u al  a d ju s tm en in   p ar ticle  p o s itio n s ,   p r ev en tin g   ab r u p ch an g es  th at  co u ld   d estab ilize  th e   o p tim izatio n   p r o ce s s .   T h u p d ated   p o s itio n   eq u atio n   is   g iv e n   in   ( 1 4 ) :     ( + 1 ) = ( ) + 0 . 6 × ( + 1 )   ( 1 4 )     T h e   t e r m   a d a p t i v e   i s   u s e d   b e c a u s e   i t   a u g m e n t s   P S O   w i t h   a n   a d a p t i v e   c o e f f i c i e n t   C 3   i n   t h e   v e l o c i t y   u p d a t e   ( 1 3 )   a n d   a   r e - i n i t i a l i z a t i o n   t r i g g e r   w h e n   t h e   P V   p o w e r   d e v i a t e s   f r o m   i t s   r u n n i n g   m e d i a n .   I t   s t a t e d   i n t e l l i g e n t   b e c a u s e   i t   d e t e c t s   r e g i m e   s h i f t s   ( s t e p   i r r a d i a n c e / P S C )   r o b u s t l y   v i a   a   m e d i a n - b a s e d   d e v i a t i o n   t e s t   a n d   c l a m p s   t h e   d u t y - r a t i o   s e a r c h   t o   [ 0 . 0 5 , 0 . 9 5 ]   t o   a v o i d   i n f e a s i b l e   o p e r a t i n g   p o i n t s   w h i l e   p r e s e r v i n g   a c c e s s   t o   t h e   G M P P .     T h ese  tailo r ed   ad ju s tm en ts   to   th eq u atio n s   o f   v elo city   an d   p o s itio n   u p d ates  f o r m   t h c o r o f   th e   p r o p o s ed   AI PS alg o r ith m .   T h MPPT  o p er ates  o n   t h d u ty   r atio   D c o n v e r ter   lim its   an d   r ip p le   r elatio n s   ab o v b o u n d   th s ea r ch   an d   i n f o r m   th a d ap tiv g ain   C3   n ea r   s teep   p o wer   g r ad ien ts .   As   d em o n s tr ated   in   th e   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         A d a p tive  in tellig en t P S O - B a s ed   MPP T tec h n iq u fo r   P V   s ystems   u n d er    ( Mu h a mma d   G u l E .   I s la m )   2847   r esu lts   s ec tio n ,   th ese  m o d if icatio n s   lead   to   s ig n if ican im p r o v em en in   o p tim izatio n   p e r f o r m an ce ,   o f f er in g   f aster   co n v er g en ce   a n d   b etter   s o lu tio n s   in   co m p a r is o n   to   th e   s tan d ar d   PS alg o r ith m .     2 . 3 . 3 Co nv er t er   lev el  m o deli ng   a nd   rippl co ns i dera t io n   T h f ix e d - f r eq u e n cy   PW F SW   =   25  k Hz  h as   b ee n   u s ed   with     [ 0 . 0 5     0 . 9 5 ] .   I n   co n tin u o u s   co n d u ctio n   m o d e,   th i n d u ct o r - cu r r e n r ip p le   an d   o u tp u t - v o ltag r ip p le  f o llo f ir s t - o r d er   b o u n d s   as  s tated   in   ( 1 5 ) ,   a n d   ( 1 6 )   r esp ec tiv ely .       IL = V i n . D L . f s w   ( 1 5 )         Vo = Io . D C . f s w   ( 1 6 )     T h ese  r elatio n s   in ter p r et  th co m p o n en v alu es  alr ea d y   lis ted   in   th p ap er   an d   ex p lain   t h o b s er v ed   p o wer   r ip p le  d u r i n g   s tep   ir r ad ia n ce /PS C .   M PP T   d u ty   u p d ates  ar e   s lew - lim ited   to   av o id   ex ce s s iv lo w - f r eq u en cy   p o wer   r ip p le.     2 . 3 . 4 Reinit ia liza t io s t ra t eg y   PS is   wid ely   r eg ar d ed   as  o n o f   th m o s ef f e ctiv alg o r it h m s   f o r   MPPT  in   p h o to v o ltai s y s tem s   [ 3 6 ] .   H o wev er ,   s ig n i f ican lim itatio n   o f   PS is   its   in ab ilit y   to   ef f ec tiv ely   r esp o n d   t o   b o th   s u d d en   a n d   g r ad u al  c h an g es  in   ir r ad ian ce   co n d itio n s ,   wh ich   ca n   s ev er el y   im p ac th o v er all  e f f icien c y   o f   t h s y s tem .   T o   tack le  th is   i s s u e,   r ein itializ atio n   tech n iq u h as  b ee n   p r o p o s ed   to   en h an ce   PS O’ s   tr ac k in g   ca p ab ilit ies  in   f lu ctu atin g   ir r ad ia n ce   en v ir o n m en ts   [ 3 7 ] .   T h is   tech n iq u i n v o lv es  r ein itializin g   th alg o r ith m   wh en ev e r   ch an g in   ir r ad ian ce   is   d etec ted ,   allo win g   it  to   m o r ac c u r ately   tr ac k   th MPP  an d   im p r o v o v e r all  s y s tem   ef f icien cy   [ 3 8 ] .   T h r ei n itializatio n   p r o ce s s   is   tr ig g er e d   wh e n   th ch a n g in   p o wer   e x ce ed s   o r   eq u als  5 o f   th to tal  p o wer ,   as  d escr ib ed   i n   ( 17 ) .     | ( ) ( 1 ) ( 1 ) | >    ( 1 7 )     T h is   co n d itio n   e n s u r es  th at   th s y s tem   ad a p ts   q u ic k ly   t o   s ig n if ican t   ch an g es  in   ir r a d ian ce ,   im p r o v in g   p er f o r m an ce   an d   s tab ilit y .   T h p r o p o s ed   r ein itializatio n   s tr ateg y   co n tr ib u tes  t o   e n h an ce d   tr ac k in g   ef f icien cy   an d   o v er all  o p tim izatio n   o f   th s y s tem .     2 . 3 . 5 P ro po s ed  AIPSO   Fig u r 3   illu s tr ates  th f lo w ch ar o f   th e   p r o p o s ed   AI PS b ased   MPPT  ap p r o ac h ,   s p ec if ically   d esig n ed   f o r   PV  s y s tem s   o p er atin g   u n d er   v ar ia b le  ir r ad ian ce   co n d itio n s .   T h a d ap tiv n atu r o f   th AI PS O   alg o r ith m   allo ws  it  to   d y n am i ca lly   b alan ce   th tr ad e - o f f   b e twee n   ex p lo r in g   th s ea r ch   s p ac an d   ex p lo itin g   p r o m is in g   r e g io n s ,   m a k in g   it  p ar ticu lar ly   ef f ec tiv f o r   co m p lex ,   n o n lin ea r   o p tim izatio n   p r o b lem s   [ 2 9 ] .   T h e   alg o r ith m ' s   p er f o r m a n ce   is   o p tim ized   b y   tu n in g   s ev er a cr itical  p ar am eter s ,   in clu d in g   th co g n itiv e   co ef f icien ( C 1 ) ,   s o cial  co ef f i cien ( C 2 ) ,   im p r o v is atio n   co e f f icien ( C 3 ) ,   in er tia  weig h ( W ) ,   an d   p o p u latio n   s ize  [ 3 9 ] .   T h ese  p ar am eter s ,   s u m m ar ized   in   T ab le  4 ,   ar es s en tial  f o r   ac h iev in g   an   o p tim al  b alan ce   b etwe en   co n v er g en ce   s p ee d   a n d   tr ac k i n g   ac c u r ac y ,   th er e b y   e n h an ci n g   th e   ef f icien c y   o f   MPPT  o p er atio n   [ 2 8 ] .   T h e   in tr o d u ctio n   o f   an   im p r o v is a tio n   co ef f icien in   th v elo ci ty   an d   p o s itio n   u p d ate  eq u at io n s   im p r o v es  th alg o r ith m s   co n v er g e n ce   r at co m p ar ed   to   c o n v e n tio n al   PS O.   T h is   m o d if icatio n   n o o n ly   ac ce ler ates  co n v er g en ce   b u also   e n h an c es  th s y s tem s   ab ilit y   to   a d a p to   d y n am ic  ch an g es  in   ir r ad ian ce   co n d itio n s ,   th er eb y   im p r o v in g   o v er all  MP PT  ef f icien cy   [ 4 0 ] .       T ab le  4 .   Par am eter s   o f   PS a lg o r ith m   P a r a me t e r s   V a l u e s   P a r a me t e r s   V a l u e s   C o g n i t i v e   c o e f f i c i e n t ,   C 1   1 . 4   I n e r t i a   w e i g h t ,   W   0 . 5   S o c i a l   c o e f f i c i e n t ,   C 2   1 . 7   N u mb e r   o f   p a r t i c l e s   3   I mp r o v i s i n g   c o e f f i c i e n t ,   C 3   0 . 6           T h AI PS alg o r ith m   b eg in s   b y   in itializin g   k ey   p ar a m eter s ,   in clu d in g   th in er tia  weig h t,  W,  C 1 ,   C 2 ,   an d   th e   im p r o v is atio n   f ac to r ,   C 3 .   p o p u latio n   o f   p a r ticles,  ea ch   r e p r esen tin g   p o ten ti al  s o lu tio n ,   is   t h en   g en er ated .   Du r in g   ea ch   iter a tio n ,   th f itn ess   o f   ea ch   p ar ticle  is   ev alu ated   u s in g   p r ed ef in ed   o b jectiv e   f u n ctio n   [ 4 1 ] .   I f   a   p a r ticle  d is co v er s   n ew  p e r s o n al  b est  s o lu tio n ,   its   p er s o n al  b est  p o s itio n   ( Pb est)  is   u p d ated   ac co r d in g l y   [ 4 2 ] .   Similar ly ,   t h g lo b al   b est  p o s itio n   ( G best )   is   u p d ated   b ased   o n   th e   b est  s o lu tio n   id e n tifie d   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.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   2841 - 2 8 5 9   2848   ac r o s s   th en tire   s war m .   Su b s eq u en tly ,   ea c h   p ar ticle’ s   v elo c ity   an d   p o s itio n   a r u p d ated   b ased   o n   its   P best ,   th e   cu r r en G best ,   an d   th im p r o v is atio n   f ac to r .   T h is   iter ativ p r o ce s s   co n tin u es  u n til  a   p r e d ef in ed   ter m in atio n   cr iter io n   is   m et eith er   a   m a x im u m   n u m b er   o f   iter atio n s   o r   a   s atis f ac to r y   f itn ess   v alu e.   T h e   f in al   Gb est  p o s itio n   r ep r esen ts   th o p tim a l so lu tio n   to   th MPPT  o p tim i za tio n   p r o b lem   [ 2 9 ] .           Fig u r 3 .   Flo c h a r t o f   a d ap ti v PS b ased   MPPT  a lg o r ith m       2 . 4 .   I m ple m ent a t io n a nd   v a l ida t io n in MA T L A B   Sim uli nk   MA T L AB /S im u lin k   was  u tili ze d   to   s im u late  an d   v alid ate  t h ef f ec tiv en ess   o f   t h p r o p o s ed   m eth o d .   I n itially ,   b u ck - b o o s co n v e r ter   was  s im u lated   to   estab li s h   b aselin f o r   co m p ar is o n .   Su b s eq u en tly ,   a   s tan d ar d   PV  s y s tem   co n f ig u r a tio n ,   in co r p o r atin g   a   DC - DC   co n v er ter ,   was  s im u lated   an d   v alid ated .   T o   ass ess   th r esil ien ce   o f   t h PS alg o r ith m ,   it  was  s u b jecte d   to   b o t h   s tep   ch an g es  a n d   g r ad u al  v ar i atio n s   in   ir r ad ia n ce   co n d itio n s .   T h r esu lts   in d ica ted   th at  th e   s tan d ar d   PS alg o r ith m   s tr u g g led   to   ac c u r ate ly   lo ca te  th e   MPP  u n d er   d y n am ic  c o n d itio n s .   T o   ad d r ess   th is   lim itatio n ,   n ew  ad ap tiv in tellig en s tr ateg y   was  im p lem en ted ,   s ig n if ican tly   en h an ci n g   th al g o r ith m ' s   ab ilit y   to   ad ap to   ch an g in g   co n d itio n s   an d   im p r o v in g   th ef f icie n cy   an d   co n v er g en ce   o f   th PV  s y s tem   u n d er   v ar y in g   ir r a d ian ce   co n d itio n s   [ 4 3 ] Fin ally ,   th e f f ec tiv en ess   o f   th AI PS O - b ased   MPPT  s y s tem   was  ev alu ated   u n d er   p ar tial  s h ad in g   co n d itio n s ,   d em o n s tr atin g   its   ca p ab ilit y   in   tr ac k in g   th GM PP .   Fig u r 4   illu s tr ates  th co m p lete  Simu lin k   m o d el  o f   th PV  s y s tem ,   i n clu d in g   t h b u c k - b o o s co n v er ter   an d   th PS O - b ased   MPPT  alg o r ith m .     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         A d a p tive  in tellig en t P S O - B a s ed   MPP T tec h n iq u fo r   P V   s ystems   u n d er    ( Mu h a mma d   G u l E .   I s la m )   2849       Fig u r 4.   Simu lin k   m o d el  o f   P s y s tem   with   MPPT       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N     M A T L AB   s o f t w a r e   is   u s e d   to   v e r i f y   t h e   r e s u lt s   f o r   f i v e   d i f f e r e n t   c o n d i t i o n s   i n cl u d i n g ,   c o n s t a n i r r a d i a n c e   w it h o u t   M PP T ,   c o n s t a n t   i r r a d i a n c e   c o n d i t i o n   w it h   M P P T ,   s t e p   c h a n g e   i r r a d i a n ce   c o n d i t i o n ,   a n d   P c o n d i t i o n   s t e p   b y   s t e p .   T h e   a n a l y s is   f o c u s e d   o n   t h e   s y s t e m ' s   e f f i c i e n c y   i n   t r a c k i n g   m a x im u m   p o w e r   a n d   t h e   t r a c k i n g   d u r a t i o n .   T h e   t r a c k i n g   d u r a t i o n   r e f e r s   t o   t h e   ti m e   ta k e n   f o r   t h e   s y s te m   t o   f i n d   t h e   o p t i m a l   s o l u t i o n .   A I P SO s   f as t e r   c o n v e r g e n c w i t h   z e r o   s t ea d y - s t at e   o s c ill a t i o n s   r e d u c es   l o w - f r e q u e n cy   P V   p o w e r   r i p p l e   t r a n s f e r r e d   t o   t h e   DC   li n k .   T h is   l o w e r s   c u r r e n t - l o o p   e f f o r t   i n   a   g r i d - t i e d   i n v e r te r   a n d   a v o i d s   P L L   p e r t u r b a t i o n s .   B e c a u s e   M PP T   r u n s   w e ll   b el o w   s wi t c h i n g   a n d   c u r r e n t - l o o p   b a n d w i d t h s ,   i n t e r a c ti o n   i s   u n l i k e l y .   T a b l e   5 ,   p r e s e n t s   t h e   d e f i n i t i o n s   o f   m e t r i c s   u s e d   i n   r es u l ts   a n d   d i s c u s s i o n   s e c t i o n   t o   v a l i d at e   t h e   e f f ec t i v e n e s s   a n d   s h o c o m p a r i s o n   o f   p r o p o s e d   A I P SO   w i t h   o t h e r   s t a n d a r d   a l g o r i t h m s .   S i m i l a r l y ,   T a b le   6   d e s c r i b e s   t h e   i r r a d i a n ce   t es p r o f i l e s   u s e d   i n   t h is   s t u d y   t o   v al i d a t e   t h e   e f f e c t i v e n ess   o f   t h e   p r o p o s e d   A I P SO   a l g o r i t h m .       T ab le  5 .   Me tr ic  d e f in itio n s   M e t r i c s   D e f i n i t i o n   C o n v e r g e n c e   t i me   Th e   f i r st   t i me  t o   a t t a i n   t h e   m a x i m u p o w e r   p o i n t .   P o w e r   Th e   ma x i mu m   e x t r a c t e d   p o w e r   Ef f i c i e n c y   %   Th e   p e r c e n t a g e   o f   e x t r a c t e d   p o w e r   f r o m i d e a l   p o w e r .   Ef f i c i e n c y   %   =   ( P ou t /P i de a l )   * 1 0 0   S t e a d y   st a t e   o sc i l l a t i o n s   Th e   sma l l   f l u c t u a t i o n a f t e r   i t   r e a c h e t h e   ma x i mu p o w e r   p o i n t .       T ab le  6 .   T est  p r o f iles   u s ed   in   t h is   s tu d y   Te st   s c e n a r i o s   I r r a d i a n c e   ( W / m 2 )   Te mp e r a t u r e   ( o C)   R e mar k s   U n i f o r m   i r r a d i a n c e   c o n d i t i o n   1 0 0 0   W / m 2   2 5   o C   S t a n d a r d   Te s t i n g   C o n d i t i o n   S t e p   u p   i r r a d i a n c e   c h a n g e   c o n d i t i o n   ( 3 3 3 - 666 - 1 0 0 0 )   W / m 2   2 5   o C   su d d e n   c h a n g e   i n   i r r a d i a n c e   c o n d i t i o n   a f t e r   f e w   sec o n d s   S t e p   d o w n   i r r a d i a n c e   c h a n g e   c o n d i t i o n   ( 1 0 0 0 - 6 6 6 - 3 3 3 )   W / m 2   2 5   o C   su d d e n   c h a n g e   i n   i r r a d i a n c e   c o n d i t i o n   a f t e r   f e w   sec o n d s   P a r t i a l   s h a d i n g   C a s e   1   ( 5 0 0 ,   4 0 0 ,   1 0 0 0 )   W / m 2   2 5   o C   Th r e e   P V   mo d u l e w i t h   d i f f e r e n t   i r r a d i a n c e   l e v e l s   a r e   u s e d   t o   i n i t i a t e   p a r t i a l   sh a d i n g   P a r t i a l   s h a d i n g   C a s e   2   ( 5 0 0 ,   6 0 0 ,   1 0 0 0 )   W / m 2   2 5   o C   Th r e e   P V   mo d u l e w i t h   d i f f e r e n t   i r r a d i a n c e   l e v e l s   a r e   u s e d   t o   i n i t i a t e   p a r t i a l   sh a d i n g     3 . 1 .     Unifo r m   irra dia nce  co n ditio wit ho ut  M P P T   I n   th is   s ec tio n ,   PV   s y s tem   in teg r ated   with   DC - D C   b u ck - b o o s co n v er ter   is   s im u lated   u n d er   u n if o r m   ir r ad ia n ce   co n d itio n s   with o u u s in g   a n y   MPPT  alg o r ith m .   T h e   g o al  is   to   d eter m in th r an g o f   d u t y   cy cle  v alu es  th at  y ield   m a x i m u m   o u t p u p o wer   f o r   ea ch   ir r ad ian ce   lev el.   T h s im u l atio n   was  in itially   co n d u cte d   at  an   ir r ad ian ce   le v el  o f   1 0 0 W /m ²  an d   a n   am b ien tem p er atu r e   o f   2 5 °C .   T h d u ty   cy cle  was   m an u ally   v a r ied   f r o m   0   t o   1   in   f in in cr e m en ts ,   an d   t h co r r esp o n d in g   o u tp u p o wer   was  r ec o r d ed .   T h is   p r o ce d u r was  s y s tem atica lly   r ep ea ted   f o r   all  f ix ed   ir r ad ian c lev els  r an g in g   f r o m   1 0 0 W /m ²  to   1 0 0 0 W /m ²  in   1 0 0   W /m 2   s tep s .   An aly s is   o f   t h r esu lts   r ev ea led   th at  t h o p t im al  d u ty   cy cle co r r esp o n d i n g   to   th m ax im u m   p o wer   p o in t co n s is ten tly   f alls   with in   th r an g o f   0 . 3 5   to   0 . 6 5   ac r o s s   all  test ed   ir r ad ian ce s .   T ab le  7   s u m m ar izes  th m o s s u itab le  d u ty   cy cle  v alu es  f o r   ea ch   u n if o r m   i r r ad ian ce   c o n d itio n ,   h ig h lig h tin g   th e   co n v er ter s   b eh av i o r   in   th e   ab s en ce   o f   an   MPPT  co n t r o ller .   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.  16 ,   No .   4 Dec em b er   20 25 :   2841 - 2 8 5 9   2850   T ab le  7 .   Mo s s u itab le  d u ty   cy cle  v alu es c o r r esp o n d in g   to   M PP   with o u t M PP T   a lg o r ith m   No   I r r a d i a n c e   ( W / m 2 )   D u t y   c y c l e   a t   M P P   1   1 0 0   0 . 3 6   2   2 0 0   0 . 4 4   3   3 0 0   0 . 4 8   4   4 0 0   0 . 5 3   5   5 0 0   0 . 5 5   6   6 0 0   0 . 5 7   7   7 0 0   0 . 5 9   8   8 0 0   0 . 6 0   9   9 0 0   0 . 6 2   10   1 0 0 0   0 . 6 4       3 . 2 .     Unifo r m   irra dia nce  co n ditio n wit h   M P P T     I n   th is   s ec tio n ,   th e   PV   s y s tem   is   s im u lated   u n d er   u n if o r m   ir r ad ian ce   co n d itio n s   u s in g   v ar io u s   MPPT   alg o r ith m s .   T h alg o r ith m s   co n s id er ed   in clu d th co n v en ti o n al  HC   m eth o d ,   s tan d ar d   PS O,   th e   FA,  an d   th p r o p o s ed   AI PS m eth o d .   T h s im u latio n   was  in itially   co n d u cted   at   an   ir r ad ia n ce   lev el   o f   1 0 0   W /m ²  an d   a   tem p er atu r o f   2 5   °C .   E ac h   MPPT  alg o r ith m   was  ap p lie d   in d ep e n d en tly ,   an d   th r esu ltin g   p er f o r m a n ce   m etr ics s u ch   as  co n v er g en c s p ee d ,   tr ac k in g   ac cu r ac y ,   an d   s tead y - s tate  o s cillatio n wer r ec o r d ed .   T h is   p r o ce s s   was  r ep ea ted   f o r   ea c h   f ix ed   ir r ad ian ce   le v el  u p   to   1 0 0 0   W /m ²  in   i n cr em en ts   o f   1 0 0   W /m ².   Fig u r 5   p r esen ts   p er f o r m a n ce   co m p ar is o n   o f   all  f o u r   alg o r ith m s   u n d er   h ig h   ir r ad ian ce   c o n d i tio n   o f   1 0 0 0   W /m ².   T h f ig u r h i g h lig h ts   th s u p er io r   tr ac k i n g   ca p ab ilit y   o f   th p r o p o s ed   AI PS m eth o d ,   d em o n s tr atin g   f aster   co n v er g en ce   an d   m in im al  o s c illatio n   ar o u n d   t h m ax im u m   p o wer   p o in t.   co m p r e h en s iv s u m m ar y   o f   th e   s im u latio n   r esu lts   ac r o s s   all  ir r ad ian ce   lev els  is   p r o v id e d   in   T ab le   8 .   T h d ata   clea r l y   in d icate s   th at  th e   p r o p o s ed   AI PS alg o r ith m   o u tp er f o r m s   t h o t h er   m eth o d s   i n   ter m s   o f   ef f icien cy ,   r o b u s tn e s s ,   an d   ac cu r ac y   in   tr ac k in g   th e   m ax im u m   p o wer   p o in t.   Ov er all,   th e   AI PS O - b ased   MPPT  ap p r o ac h   ex h ib its   s ig n if ican tly   im p r o v e d   d y n am ic   an d   s tead y - s tate  p er f o r m an ce ,   v alid atin g   its   ef f ec tiv en ess   f o r   PV   s y s tem s   o p er atin g   u n d er   co n s tan ir r ad ian ce   co n d itio n s .   T h s im u latio n   r esu lts   h ig h l ig h th at  AI PS r ea ch es  th MPP  q u ick ly   with   n eg lig ib le  s tead y - s tate  r ip p le,   m atch in g   th h ig h est p o we r   an d   ef f icien cy   am o n g   co m p ar ed   m eth o d s .           Fig u r 5.   Per f o r m an c co m p ar is o n   u n d er   u n if o r m   ir r ad ian ce   co n d itio n s   ( 1 0 0 0   W /m 2 )       T ab le  8.   C o m p a r is o n   o f   d if f e r en t M PP T   alg o r ith m s   u n d e r   u n if o r m   ir r ad ian ce   c o n d itio n s   A l g o r i t h m   C o n v e r g e n c e   t i me  ( s)   P o w e r   ( W )   Ef f i c i e n c y   ( %)   S t e a d y   st a t e   o sc i l l a t i o n s   S t a n d a r d   P S O   0 . 3 3   2 3 9 . 1   9 9 . 5   Ze r o   F i r e f l y   a l g o r i t h m   0 . 6 2   2 3 8 . 8   9 9 . 1   Lo w   H i l l   c l i m b i n g   0 . 4   2 3 7   9 8 . 7   H i g h   P r o p o se d   A I P S O   0 . 2 2   2 3 9 . 6   9 9 . 8   Ze r o   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.