<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Energy Res.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Energy Research</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Energy Res.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-598X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">1611573</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fenrg.2025.1611573</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Energy Research</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Unit power rating balancing for differential-power-processing-based distributed photovoltaic systems</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Ni et al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3389/fenrg.2025.1611573">10.3389/fenrg.2025.1611573</ext-link>
</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Ni</surname>
<given-names>Jiahua</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/data-curation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/formal-analysis/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/funding-acquisition/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/validation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>Zhixing</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/formal-analysis/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/software/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>Yinxiao</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2637657/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/formal-analysis/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/funding-acquisition/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/validation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<sup>1</sup>
<institution>PowerChina Huadong Engineering Cooperation Limited</institution>, <addr-line>Hangzhou</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<sup>2</sup>
<institution>College of Electrical Engineering</institution>, <institution>Zhejiang University</institution>, <addr-line>Hangzhou</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2659715/overview">Wenping Zhang</ext-link>, Tianjin University, China</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1661676/overview">Qinglei Bu</ext-link>, Xi&#x2019;an Jiaotong-Liverpool University, China</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/3037665/overview">Lunbo Deng</ext-link>, Southwest Jiaotong University, China</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Yinxiao Zhu, <email>yinxiao.zhu@zju.edu.cn</email>
</corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>29</day>
<month>05</month>
<year>2025</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2025</year>
</pub-date>
<volume>13</volume>
<elocation-id>1611573</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>14</day>
<month>04</month>
<year>2025</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>28</day>
<month>04</month>
<year>2025</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2025 Ni, Zhao and Zhu.</copyright-statement>
<copyright-year>2025</copyright-year>
<copyright-holder>Ni, Zhao and Zhu</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>Differential power processing (DPP) architectures are effective solutions for photovoltaic (PV) systems experiencing uncertainties in environmental conditions, such as non-uniform irradiation, which can significantly degrade electricity production efficiency and operating safety. Among the different architectures available, the PV-to-bus DPP configuration has shown excellent performances for control flexibility and galvanic isolation capability. However, recent control schemes for PV-to-bus architectures offer lower-than-desirable efficiency enhancements, such as those involving implementation complexities and unit power distributions. Hence, a unit power rating balancing (UPRB) scheme is proposed in this work to reconfigure the distribution of differential power among the unit converters with the aim of ensuring submodule-level optimization and enhanced performance of the entire PV system. The proposed UPRB scheme integrates perturbation-and-observation-based maximum power-point tracking units to maximize the energy harvested from PV modules, and the unit balance-point tracking unit is employed to determine the optimal string current reference directly for mitigating the unbalanced differential power in the DPP units. By suppressing the maximum processed power in each DPP unit, the capital cost and system size can be reduced. Simulation and experimental studies were conducted, whose evaluation results support the applicability of the proposed control scheme.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>differential power processing</kwd>
<kwd>photovoltaic system</kwd>
<kwd>energy harvesting</kwd>
<kwd>unit power rating balancing</kwd>
<kwd>efficiency</kwd>
</kwd-group>
<custom-meta-wrap>
<custom-meta>
<meta-name>section-at-acceptance</meta-name>
<meta-value>Smart Grids</meta-value>
</custom-meta>
</custom-meta-wrap>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>Recently, solar power generation programs have gained widespread acceptance globally given the advancements in photovoltaic (PV) technology (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Blaabjerg et al., 2023</xref>). In typical solar farms and distributed PV systems, the PV panels are first connected in series to enhance the voltage for achieving the required value and then connected in parallel for construction of the PV generation grid (<xref ref-type="bibr" rid="B33">Zhu et al., 2024b</xref>). However, the uncertainties associated with environmental conditions, such as partial shading, dust deposition, and cell aging, can easily cause series string mismatches between the panels and reduce the total power generated by the distributed PV system (<xref ref-type="bibr" rid="B1">Aifan et al., 2024</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B32">Zhu et al., 2024a</xref>). Typically, bypass diodes are used to protect a PV substring with 20&#x2013;24 cells. However, the power generated still exhibits a significant reduction trend under various mismatch conditions owing to the occurrence of multiple maximum power points (MPPs) on the power&#x2013;voltage curve (<xref ref-type="bibr" rid="B22">Nunes et al., 2022</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B2">Ali et al., 2023</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B31">Zhu et al., 2022</xref>). To mitigate the power losses caused by multiple MPP scenarios, various advanced maximum power-point tracking (MPPT) solutions have been proposed for partially shaded PV systems, such as the reference-voltage-line-aided method (<xref ref-type="bibr" rid="B20">Li et al., 2022</xref>), particle swarm optimization algorithm (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Refaat et al., 2023</xref>), peafowl optimization algorithm (<xref ref-type="bibr" rid="B19">Li et al., 2021</xref>), and machine-learning-based method (<xref ref-type="bibr" rid="B30">Y&#x131;lmaz et al., 2023</xref>). However, these methods have mostly increased the implementation complexity and computational requirements of the control units. Furthermore, a portion of the available power from the PV string is dissipated by implementing such MPPT methods, which reduces the overall energy efficiency of the system (<xref ref-type="bibr" rid="B7">Chu et al., 2024</xref>).</p>
<p>To address these issues, new architectures like full power processing (FPP) and differential power processing (DPP) have been proposed to enhance power generation under PV mismatch conditions. As shown in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>, DC power optimizers (DCPOs) and microinverters are the widely adopted power interfaces in the FPP architecture for distributed PV systems (<xref ref-type="bibr" rid="B6">Celik et al., 2018</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B24">Ramli and Salam, 2019</xref>). Here, each DCPO or microinverter is connected in series and includes an MPPT unit to maximize the power extracted from the corresponding PV module, thereby guaranteeing the efficiency of the system. However, a certain level of power loss is unavoidable in this architecture as the PV power production is fully processed, degrading both the energy production and system reliability (<xref ref-type="bibr" rid="B26">Shenoy et al., 2013</xref>). Compared to FPP, the DPP architecture reduces power losses by processing only a portion of the total PV power through the DPP converter units while the main power is fed to the centralized converter directly (<xref ref-type="bibr" rid="B16">Jeong et al., 2019</xref>). This means that only a fraction of the total power is processed by the DPP converter and that the power rating specified for each DPP converter is relatively low; further, this architecture requires a small-sized and low-cost design (<xref ref-type="bibr" rid="B3">Amaral da Luz et al., 2023</xref>). Notably, under consideration of similar converter efficiencies, the total power loss of the DPP architecture is lower than that of the DCPO on average. Meanwhile, if a low-level or no-mismatch condition occurs, none of the power passes through the DPP converter, which further improves the power transmission efficiency. A comparison between FPP and DPP showed that the system could achieve higher efficiency under the DPP architecture owing to contribution from the fraction of output power processing capability (<xref ref-type="bibr" rid="B23">Olalla et al., 2015</xref>).</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>Typical full power processing architectures for distributed photovoltaic (PV) systems: <bold>(a)</bold> DC power optimizer; <bold>(b)</bold> microinverter.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1611573-g001.tif"/>
</fig>
<p>The DPP architecture can be broadly divided into two types, namely PV element to PV element (PV-PV) architecture and PV element to bus architectures, according to the port connection conditions of the DPP converter. For the PV-PV architecture shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2a</xref>, the number of DPP converter units is always one less than the number of PV modules; here, the proposed topologies include switched-capacitor converter (SCC) (<xref ref-type="bibr" rid="B28">Uno et al., 2022</xref>) and switched-inductor converter (SLC) (<xref ref-type="bibr" rid="B26">Shenoy et al., 2013</xref>). The SCC system is based on the principle of voltage equalization among all submodules but cannot achieve an accurate MPP for each submodule when a mismatch occurs (<xref ref-type="bibr" rid="B12">Dong et al., 2019</xref>). The synchronous bidirectional buck-boost topology is used as the DPP converter in the SLC configuration, which provides bidirectional transition of power flow between the relative submodules. However, the PV-PV architecture requires connections between adjacent PV elements, which increases the system complexity and necessitates coordinated control. The PV element to bus DPP architecture topologies can be divided into PV element to isolated port (PV-IP) and PV element to non-isolated port (PV-NIP) bus architectures, as demonstrated in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figures 2b&#x2013;d</xref>. In the PV-IP architecture illustrated in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2b</xref>, the secondary sides of the DPP converters are parallel, establishing an isolated port bus; accordingly, selection of the secondary-side voltage of each DPP converter unit can be decoupled from the PV voltage. The PV-IP DPP architecture provides high flexibility of hardware design and reliable voltage equalization capability without an additional communication network for the DPP and central converters (<xref ref-type="bibr" rid="B9">Chu et al., 2017</xref>). In the type I PV-NIP bus architecture shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2c</xref>, the secondary sides of the DPP converters are connected in parallel and share the same input voltage as the central converter; the switching components on the secondary side experience higher voltage stresses than those on the primary side as they share the same voltage (i.e., the sum of the PV module output voltage), which increases the power loss and implementation cost. Moreover, both the submodule and central converter require MPPT control and parameter sensors (<xref ref-type="bibr" rid="B18">Khan and Xiao, 2017</xref>). In this case, the string current cannot be regulated, and the power rating limitation of each DPP converter becomes invalid. Furthermore, given the high voltage stresses on the secondary side of the PV-NIP architecture, the system flexibility is further increased and power loss is reduced. By utilizing this topology, the differential power processed by the DPP and string converters increases the system power loss (<xref ref-type="bibr" rid="B11">Chu et al., 2022</xref>). To address these limitations, the type II PV-NIP bus architecture implementation is shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2d</xref>; the secondary sides in this topology are directly connected to the bus, and the central converter can control the string current directly. Thus, the currents in both the DPP and central converters can be decoupled to improve and the reliability and control flexibility of the system. The important features of different control schemes for the PV-NIP DPP architectures are compared in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>Typical differential power processing (DPP) architectures for distributed PV systems: <bold>(a)</bold> PV element to PV element architecture; <bold>(b)</bold> PV element to isolated port bus architecture; <bold>(c)</bold> PV element to non-isolated port (PV-NIP) bus architecture type I; <bold>(d)</bold> PV-NIP bus architecture type II.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1611573-g002.tif"/>
</fig>
<table-wrap id="T1" position="float">
<label>TABLE 1</label>
<caption>
<p>Key features of different control schemes for the PV-NIP DPP architectures.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">Reference</th>
<th align="center">Objective</th>
<th align="center">MPPT</th>
<th align="center">String control</th>
<th align="center">Complexity</th>
<th align="center">Tracking speed</th>
<th align="center">Oscillations</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">
<xref ref-type="bibr" rid="B15">Jeon et al. (2017)</xref>
</td>
<td align="center">Total minimum</td>
<td align="center">P&#x26;O</td>
<td align="center">P&#x26;O</td>
<td align="center">Moderate</td>
<td align="center">Low</td>
<td align="center">High</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<xref ref-type="bibr" rid="B14">Jeon and Park (2019)</xref>
</td>
<td align="center">Unit balance</td>
<td align="center">P&#x26;O</td>
<td align="center">P&#x26;O</td>
<td align="center">Moderate</td>
<td align="center">Low</td>
<td align="center">High</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<xref ref-type="bibr" rid="B10">Chu et al. (2019)</xref>
</td>
<td align="center">Total minimum</td>
<td align="center">Modified P&#x26;O</td>
<td align="center">Direct</td>
<td align="center">Moderate</td>
<td align="center">High</td>
<td align="center">Moderate</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<xref ref-type="bibr" rid="B8">Chu et al. (2020)</xref>
</td>
<td align="center">Adaptive</td>
<td align="center">Direct</td>
<td align="center">Direct</td>
<td align="center">Simple</td>
<td align="center">High</td>
<td align="center">Low</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<xref ref-type="bibr" rid="B11">Zhu et al. (2022)</xref>
</td>
<td align="center">Unit balance</td>
<td align="center">Modified P&#x26;O</td>
<td align="center">Direct</td>
<td align="center">High</td>
<td align="center">Moderate</td>
<td align="center">Low</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">This work</td>
<td align="center">Unit balance</td>
<td align="center">P&#x26;O</td>
<td align="center">Direct</td>
<td align="center">Moderate</td>
<td align="center">Moderate</td>
<td align="center">Moderate</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>To achieve balanced distribution of the differential power and simple extraction of the maximum power, a unit power rating balancing (UPRB) scheme with DPP-converter-unit-level-independent MPPT control is proposed herein for the PV-NIP DPP architectures. To ensure bidirectional power transfer capability, various bidirectional DC-DC converters may be employed as the DPP units, e.g., dual active bridge (DAB) converters (<xref ref-type="bibr" rid="B29">Wang et al., 2021</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B5">Bu et al., 2022</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B27">Shi et al., 2022</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B13">Feng et al., 2025</xref>) and quasi-Z-source-based isolated bidirectional DC-DC converter (<xref ref-type="bibr" rid="B17">Kafle et al., 2019</xref>). Compared to the aforementioned bidirectional solutions, the flyback topology outperforms in simple configurations and requires fewer power switches, making it cost-effective and suitable for low-voltage applications. Accordingly, the bidirectional flyback topology is employed as the DPP converter and implemented in the PV-NIP bus DPP architecture, where the voltage gain of the flyback converter is easily adjusted by regulating the turns ratio of the transformer and matching the required voltage level of the bus. The proposed UPRB is an integrated perturbation and observation (P&#x26;O)-based MPPT controller in each DPP converter that maximizes the energy harvested from the PV modules; further, a unit balance-point tracking (UBPT) unit is employed to determine the optimal string current reference adaptively to mitigate the unbalanced differential power in the DPP units. Notably, the MPPT control at the DPP converter unit level is decoupled from the string-level current optimization. The implementation of the widely adopted P&#x26;O-based MPPT method herein aims to reduce control complexity. For better maximum energy yield, the P&#x26;O method may be replaced with any other advanced MPPT method. Both simulations and experiments were carried out in this work to validate the effectiveness of the proposed UPRB scheme. The remainder of this paper is organized as follows. <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref> presents an analysis of the theoretical differential power distributions in the PV-NIP bus DPP architectures. The technical details of the proposed UPRB scheme are introduced in <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref>. The simulations and experimental validations are presented in <xref ref-type="sec" rid="s4">Section 4</xref> and <xref ref-type="sec" rid="s5">Section 5</xref>, respectively, and the conclusions of the study are summarized in <xref ref-type="sec" rid="s6">Section 6</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Theoretical power distribution in the PV-NIP DPP architecture</title>
<p>Compared to other DPP architectures, the type II PV-NIP bus DPP architecture offers better system efficiency and control flexibility; here, the DPP converter only transfers energy between its relative series-connected elements and the entire string, which offers the benefits of modularity and independent converter operating state. Accordingly, the type II PV-NIP bus DPP architecture shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2d</xref> is employed in this work.</p>
<sec id="s2-1">
<title>2.1 Generalized power distribution model</title>
<p>In a PV-NIP bus architecture with bidirectional DPP converter units, the direction of differential current flow according to Kirchhoff&#x2019;s current law (KCL) depends on the differences between the string current and currents in the corresponding PV elements. As demonstrated in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3a</xref>, when the current of the <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>th</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> PV element <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is greater than the string current <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), the DPP converter will remove the current from the PV element and feed the bus for approaching the MPP of the relative element, thereby creating the differential current <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> such that the power flows into the DPP converter from the PV element. When the PV element current is equal to the string current (<inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), as shown in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3b</xref>, no power will be injected or removed between the PV element and PV string; this means that the differential current <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is equal to zero. When the PV element current is less than the string current (<inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), the power in the string will feed the PV element via injected differential current from the bus through the DPP converter unit to achieve the MPP, as demonstrated in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3c</xref>; here, the differential current flow through the <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>th</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> DPP converter unit <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Differential current paths of the <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>th</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> DPP converter unit in the type II PV-NIP bus DPP architecture: <bold>(a)</bold> differential current path when <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m13">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <bold>(b)</bold> differential current path when <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <bold>(c)</bold> differential power path when <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Here, <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the current of the <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>th</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> PV element, <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the voltage of the <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>th</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> PV element, <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the differential current flowing through the <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>th</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> DPP converter unit, and <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the current of the PV string.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1611573-g003.tif"/>
</fig>
<p>Accordingly, the system can be configured using a mathematical model to explain the relationships between the PV element current, string current, and differential current through basic ascension of each PV element with the operating current <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and voltage <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as well as a known string current <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. According to KCL, the differential current of the <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>th</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> DPP converter unit can be expressed as <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and given in matrix form as <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equation 1</xref>:<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22f1;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22f1;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22f1;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22f1;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22f1;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,n&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>-</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>-</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Here, the conditions of the <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>th</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> PV element are known but the operating condition of the central converter is unknown. The central converter determines the conditions of the string current <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Hence, the condition of the <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>th</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> DPP converter unit is unknown, which offers a range of control freedom for this codetermined system.</p>
<p>The ideal differential power flowing through the <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>th</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> DPP converter unit <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is expressed as in <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Equation 2</xref>:<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m34">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Then, the ideal total differential power <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>DPP</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of a DPP system with <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> PV elements and <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> DPP converter units can be expressed as in <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">Equation 3</xref>:<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m38">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">D</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Considering the power rating, <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>DPP</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be regulated to a specific value by changing the string current, as mentioned before. In reality, the voltage variation is far lower than the current changes at different irradiation levels. Therefore, the power rating of each DPP converter is affected by the string current resulting from different DPP currents as well as the approximate PV voltage. In a system with <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> PV elements, assuming that the PV voltage and current match the conditions <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2245;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2245;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2245;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, a maximum differential power rating <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m43">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> will exist among the DPP converter units whose particular values would follow the string current changes.</p>
<p>When the string current <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is less than the minimum PV current <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), the unit processing the greatest power under this assumption will be the <italic>i</italic>th DPP converter whose power rating is expressed by <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Equation 4</xref>:<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>As the string current increases, in the region of between <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and average of <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), the largest differential power rating still occurs at the <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>th</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> DPP converter whose value is given by <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Equation 5</xref>:<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>With continued increase of the string current, the DPP converter with the most stressed differential power rating will change to the first converter unit whose string current is in the range of average of <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to less than <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, namely <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, as given by <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">Equation 6</xref>:<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>If the string current increases beyond <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), the first DPP converter unit sustains the largest differential power rating as expressed by <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Equation 7</xref>:<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In summary, for a lower string current value less than the average of <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the lower differential power will be processed such that the largest differential power stressing the <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>th</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> DPP converter unit can be released. Thus, the maximum differential power can be balanced among the <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> DPP converter units when <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is equal to <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Hence, the expressions for <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in a PV-NIP DPP system with <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> PV elements and <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> DPP converter units can be revised as <xref ref-type="disp-formula" rid="e8a">Equations 8a</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e8c">c</xref> under the varied string current:<disp-formula id="e8a">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e8b">
<mml:math id="m72">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="4em"/>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(8b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e8c">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8c)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s2-2">
<title>2.2 Power distribution in the example DPP system</title>
<p>In PV-NIP DPP architectures with odd or even numbers of PV elements and DPP converter units, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figures 4</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F6">6</xref>, respectively, the differential power stress on each DPP converter can be calculated using the above approach. Assuming that there is no power loss during power transfer and that each PV element operates at its MPP with a very close MPP voltage, the theoretical differential power analysis can be carried out for the example architecture.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>PV-NIP bus DPP architecture with even numbers (two) of PV elements and bidirectional flyback-based DPP converter units.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1611573-g004.tif"/>
</fig>
<sec id="s2-2-1">
<title>2.2.1 Example of a system with two PV elements</title>
<p>According to <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">Equation 3</xref>, the total differential power for the DPP architecture with three PV elements shown in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref> is given by <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Equation 9</xref>:<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">D</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Assuming <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the string current <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is swept from zero to a value exceeding <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and the largest differential power among the DPP converters can be expressed as <xref ref-type="disp-formula" rid="e10a">Equations 10a</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e10c">c</xref> according to the different values of <italic>I</italic>
<sub>string</sub>:<disp-formula id="e10a">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e10b">
<mml:math id="m79">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="4em"/>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(10b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e10c">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10c)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>To illustrate the differences in differential power obtained, a case study was conducted using the MSX-60 PV module, which has an MPP voltage of 17 V and MPP current of 3.5 A under standard test conditions. In the case study, the example is assumed under the mismatching condition, where the two PV elements are operated at unique MPPs with MPP currents of 1.4 A and 3.5 A for PV elements 1 and 2, respectively.</p>
<p>As demonstrated in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>, the impacts of string current variations on the total differential power <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>DPP</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and DPP-converter-unit-level differential power values (<inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) were investigated. The total minimum differential power (TMP) <inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>DPP</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be obtained by restricting the string current to the range between 1.4 A and 3.5 A. The extreme power stresses of the two DPP converter units within the region of the TMP are 35.7 W and 0 W. Thus, the differential power stresses on the DPP converter units can be balanced using an operating string current of 2.45 A, which may be considered the unit balance differential power (UBP) point and expressed using <xref ref-type="disp-formula" rid="e10b">Equations 10b</xref>.</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>Impacts of string current variations on the total differential power of the system and DPP-converter-unit-level differential power of the example system shown in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>. TMP: total minimum differential power; UBP: unit balance differential power.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1611573-g005.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec id="s2-3">
<title>2.2.2 Example of a system with three PV elements</title>
<p>The total differential power for a DPP architecture with three PV elements shown in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref> is given by <xref ref-type="disp-formula" rid="e11">Equation 11</xref>:<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="array">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">D</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="|" close="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>
</p>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>PV-NIP bus DPP architecture with odd numbers (three) of PV elements and bidirectional flyback-based DPP converter units.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1611573-g006.tif"/>
</fig>
<p>Assuming <inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m86">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the string current <inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is swept from zero to a value exceeding <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and the largest differential power among the DPP converters can be expressed by <xref ref-type="disp-formula" rid="e12a">Equations 12a</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e12c">c</xref> according to the different values of <italic>I</italic>
<sub>string</sub>:<disp-formula id="e12a">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e12b">
<mml:math id="m90">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,n</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="4em"/>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(12b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e12c">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,max</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12c)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In this case, the example mismatches of the MPP currents in the three-element DPP system are 0.7 A, 2.8 A, and 3.5 A for PV elements 1, 2, and 3, respectively. As demonstrated in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref>, the impacts of string current variations on the total differential power <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>DPP</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and DPP-converter-unit-level differential power values (<inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>dpp,</mml:mtext>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) were analyzed. Unlike <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>, the TMP <inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>DPP</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> was obtained only at the string current of 2.8 A, its maximum unit-level differential power was 35.7 W. Thus, the maximum differential power stresses at the DPP converter unit level can be balanced using a string current of 2.8 A, which is determined using <xref ref-type="disp-formula" rid="e12b">Equation 12b</xref>. In summary, the tracking for the TMP may induce a significant unbalancing in the unit differential power distribution in the PV-NIP DPP system. It should be noted that UBP distribution can be achieved by regulating the string current. In a DPP system with even number of elements, the tracking for UBP could also ensure minimization of the total differential power in some cases.</p>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>Impacts of string current variations on the total differential power of the system and DPP-converter-unit-level differential power of the example system shown in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>. TMP: total minimum differential power; UBP: unit balance differential power.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1611573-g007.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 Proposed UPRB scheme</title>
<p>Notably, the mitigation of unbalanced differential power can reduce uneven thermal distribution as well as the aging effect in relative converters, improving the lifetime of the DPP system (<xref ref-type="bibr" rid="B31">Zhu et al., 2022</xref>). In accordance with the above analysis, the unit-level differential power can be optimized sufficiently with minimal uneven distribution by regulating the string current to the optimal UBP point. Thus, a UPRB control scheme is proposed herein, whose block diagram is illustrated in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>. The proposed scheme requires periodic measurement of the currents and voltages of each of the PV elements.</p>
<fig id="F8" position="float">
<label>FIGURE 8</label>
<caption>
<p>Control diagram of the proposed unit power rating balancing (UPRB) scheme.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1611573-g008.tif"/>
</fig>
<sec id="s3-1">
<title>3.1 MPPT block</title>
<p>To maximize the energy harvested from the PV modules, a P&#x26;O-based MPPT controller is integrated into each DPP converter. Based on periodic measurement of the PV voltage of each element, the change in voltage at the most recent sampling interval of the <inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>th</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> element (<inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) is given by <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Equation 13</xref>:<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the measured voltage of the <inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>th</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> PV element in the present sampling period, and <inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the measured voltage of the <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>th</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> PV element in the previous sampling period.</p>
<p>Similarly, the current change in the <inline-formula id="inf85">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>th</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> PV element between any two adjacent sampling intervals can be expressed by <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Equation 14</xref>:<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf86">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the measured current of the <inline-formula id="inf87">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>th</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> PV element in the present sampling period, and <inline-formula id="inf88">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the measured current of the <inline-formula id="inf89">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>th</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> PV element in the previous sampling period.</p>
<p>Hence, the power change in the <inline-formula id="inf90">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>th</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> PV element (<inline-formula id="inf91">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) can be expressed by <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Equation 15</xref>:<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m112">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Accordingly, the voltage reference regulation for the <inline-formula id="inf92">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>th</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> PV element to ensure maximum power extraction during the subsequent perturbation interval (<inline-formula id="inf93">
<mml:math id="m114">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mtext>_</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) is determined by <xref ref-type="disp-formula" rid="e16a">Equations 16a</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e16d">d</xref>:<disp-formula id="e16a">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mtext>_</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mtext>_</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>step</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e16b">
<mml:math id="m116">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mtext>_</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mtext>_</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>step</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e16c">
<mml:math id="m117">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mtext>_</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mtext>_</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>step</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16c)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e16d">
<mml:math id="m118">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mtext>_</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mtext>_</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>step</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">h</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">a</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16d)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf94">
<mml:math id="m119">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x394;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>step</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the optimal voltage step size for ensuring balanced tradeoff between the steady-state and dynamic performances of the MPPT control (<xref ref-type="bibr" rid="B21">Lv et al., 2024</xref>). Then, a proportional integral (PI) controller can be employed to determine the appropriate duty cycle of the bidirectional DPP converter unit.</p>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>3.2 UBPT block</title>
<p>To mitigate the unbalanced differential power distribution among the DPP converter units, a differential UBPT unit is employed to determine the optimal string current reference adaptively. Based on the power rating analysis above, power balance is achieved at the midpoint of the PV string. To mitigate the oscillations induced by the P&#x26;O mechanism for string current reference optimization, the string current reference <inline-formula id="inf95">
<mml:math id="m120">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string,ref</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is directly determined by <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">Equation 17</xref>:<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">i</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">f</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>max</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>min</mml:mi>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="matrix">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="center">
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">p</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">v</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>To regulate the string current with fast response and high accuracy, a PI controller is employed to control the string current based on the reference calculated in <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">Equation 17</xref>. If the optimization objective of the string current reference is with respect to the TMP, <inline-formula id="inf96">
<mml:math id="m122">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string,ref</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be expressed by <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">Equation 18</xref>:<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m123">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string,&#x2009;ref</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:munder accentunder="false">
<mml:mrow>
<mml:mi>arg min</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x23df;</mml:mo>
</mml:munder>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>string,ref</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>pv,</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Hence, in a PV-NIP DPP system with even number of PV elements, the TMP is obtained by tracking the UBP, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref> for the example with two PV elements.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Simulations</title>
<p>The proposed control strategy was simulated in PSIM using the example system setup shown in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>. The MSX-60 PV module with an MPP voltage of 17 V and MPP current of 3.5 A was used as the PV source under standard test conditions. Bidirectional flyback converters with a switching frequency of 50 kHz were employed as the DPP converter units. The perturbation interval for the unit-level P&#x26;O-based MPPT control was set to 0.04 s.</p>
<p>The irradiation was changed every 1 s to simulate unpredictable environmental conditions for evaluating the proposed control scheme. During the first second (Case I), the irradiation on PV elements 1 and 2 were 1,000 and 800 <inline-formula id="inf97">
<mml:math id="m124">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively. During the next second (Case II), the irradiation on PV elements 1 and 2 were 1,000 and 550 <inline-formula id="inf98">
<mml:math id="m125">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively. During the third second (Case III), the irradiation on PV elements 1 and 2 were 1,000 and 600 <inline-formula id="inf99">
<mml:math id="m126">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively. During the last second (Case IV), the irradiation on PV elements 1 and 2 were 1,000 and 1,000 <inline-formula id="inf100">
<mml:math id="m127">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">W</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively. <xref ref-type="fig" rid="F9">Figure 9</xref> shows the output voltages satisfying the tracking for the MPPs of the two PV elements. <xref ref-type="fig" rid="F10">Figure 10</xref> shows the changing output currents of the two PV elements that match the corresponding MPPs during the stepped irradiation changes. The string current and its reference value are also shown in <xref ref-type="fig" rid="F10">Figure 10</xref>. The current reference changes with irradiance and is equal to the average of the maximum and minimum measured PV currents. Furthermore, the reference changes immediately balance the unbalanced DPP currents upon changes in irradiation, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F11">Figure 11</xref>; the sign of the signal is repositioned in the direction of the differential current, which is positive when flowing from the PV element to the DPP converter and negative when flowing from the DPP converter to the relative PV element. <xref ref-type="fig" rid="F12">Figure 12</xref> shows the differential power distributions and net differential power values of the two DPP converter units. The proposed control scheme aims to achieve relative balance of the DPP power in each converter, especially in units connected to PV elements receiving the maximum and minimum irradiation, which is used to balance the extreme values between the converter units; here, the effectiveness of the proposed UPRB scheme is validated through simulations under shading dynamics.</p>
<fig id="F9" position="float">
<label>FIGURE 9</label>
<caption>
<p>Simulation results of the PV element voltages under various shading scenarios.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1611573-g009.tif"/>
</fig>
<fig id="F10" position="float">
<label>FIGURE 10</label>
<caption>
<p>Simulation results of the PV element currents and string current under various shading scenarios.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1611573-g010.tif"/>
</fig>
<fig id="F11" position="float">
<label>FIGURE 11</label>
<caption>
<p>Simulation results of the differential currents flowing through the DPP converter units under various shading scenarios.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1611573-g011.tif"/>
</fig>
<fig id="F12" position="float">
<label>FIGURE 12</label>
<caption>
<p>Simulation results of the differential power values processed by the DPP converter units under various shading scenarios.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1611573-g012.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s5">
<title>5 Experimental validations</title>
<p>To verify the effectiveness of the proposed scheme, experiments were carried out with prototypes based on the PV-NIP DPP architecture shown in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>. Considering the characteristics of the proposed control scheme, the power rating of the flyback-based DPP converter unit was designed to be 40 W with a switching frequency of 20 kHz to cover the worst possible range of shading mismatches. The transformer inductance in the flyback DPP unit is 300 &#xb5;H. The centralized boost converter is rated at 200 W and has a switching frequency of 20 kHz. Here, the programmable DC supply (RIGOL DP832) serves as a controllable current source and is connected in parallel with the MSX-60 PV elements to mimic irradiance changes in the laboratory. The proposed scheme was implemented on the dSPACE DS1104 R&#x26;D Controller Board, and the experimental platform is illustrated in <xref ref-type="fig" rid="F13">Figure 13</xref>.</p>
<fig id="F13" position="float">
<label>FIGURE 13</label>
<caption>
<p>Diagram of the PV-NIP DPP experimental system.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1611573-g013.tif"/>
</fig>
<p>The experimental setup comprises a simplified DPP architecture with two PV elements and two bidirectional flyback DPP converters. The sample time for the algorithm is 0.4 s, and the data are measured using voltage and current probes before being stored in a host computer. To evaluate the proposed control scheme, a step change in irradiation was initiated for PV element 2 at 14 s, while the irradiation on PV element 1 remained unchanged. The current through each PV element during the entire recording time is shown in <xref ref-type="fig" rid="F14">Figure 14</xref>. When the irradiation on PV element 2 changed, the three-level oscillation observed at steady state was broken, and the current was regulated to the next steady state. During changes in irradiation, the string current changes in response to the changes in the PV elements, and the measured string current is the average of the unit currents. The tracking error between the string current and its reference is shown in <xref ref-type="fig" rid="F15">Figure 15</xref>; here, the string current follows the changes in its reference under shading dynamics, and the tracking error is successfully restricted to the range of &#x2212;0.05 A to 0.05 A. As shown in <xref ref-type="fig" rid="F16">Figure 16</xref>, the differential power of each DPP converter unit can be balanced using the proposed method. Thus, the effectiveness of the proposed control scheme is validated through experiments under shading dynamics.</p>
<fig id="F14" position="float">
<label>FIGURE 14</label>
<caption>
<p>Experimental results of the PV element currents and string current under shading dynamics.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1611573-g014.tif"/>
</fig>
<fig id="F15" position="float">
<label>FIGURE 15</label>
<caption>
<p>Experimental result of the tracking error between the string current and its reference under shading dynamics.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1611573-g015.tif"/>
</fig>
<fig id="F16" position="float">
<label>FIGURE 16</label>
<caption>
<p>Experimental results of the differential power values processed by the DPP converter units under shading dynamics.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fenrg-13-1611573-g016.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec sec-type="conclusion" id="s6">
<title>6 Conclusion</title>
<p>Unpredictable mismatch conditions, such as partial shading, manufacturing tolerances, thermal gradients, dissimilar aging, or dirt, can result in mismatched output characteristics of series-connected PV elements. DPP architectures are promising candidates for future PV generation systems as they help achieve higher efficiencies by processing only a portion of the full power generated while achieving the individual MPPs. In this work, we analyzed the differential power distributions in a bidirectional flyback-based PV-NIP bus DPP architecture. Then, we propose a UPRB scheme to reconfigure the differential power distributions among the unit converters with the aim of ensuring submodule-level optimization and enhancing the performance of the entire PV system. To achieve the individual MPPs of the PV elements, a P&#x26;O-based MPPT control is implemented in each DPP converter unit. To balance the power distribution among all DPP converter units in the system, UBPT control was implemented to optimize the string current. The proposed control scheme was verified using both simulations and experiments under shading dynamics and shown to reliably balance the differential power distribution.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s7">
<title>Data availability statement</title>
<p>The raw data supporting the conclusions of this article will be made available by the authors without undue reservation.</p>
</sec>
<sec sec-type="author-contributions" id="s8">
<title>Author contributions</title>
<p>JN: data curation, formal analysis, funding acquisition, methodology, validation, writing &#x2013; original draft, and writing &#x2013; review and editing. ZZ: formal analysis, methodology, software, and writing &#x2013; review and editing. YZ: formal analysis, funding acquisition, methodology, validation, writing &#x2013; original draft, and writing &#x2013; review and editing.</p>
</sec>
<sec sec-type="funding-information" id="s9">
<title>Funding</title>
<p>The author(s) declare that financial support was received for the research and/or publication of this article. This work was supported by the National Key R&#x26;D Program of China (no. 2024YFB4207000), Postdoctoral Fellowship Program of China Postdoctoral Science Foundation (no. GZB20240644), and Zhejiang Provincial Key R&#x26;D Program (no. 2024C01242(SD2)).</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s10">
<title>Conflict of interest</title>
<p>Authors JN and ZZ were employed by PowerChina Huadong Engineering Cooperation Limited.</p>
<p>The remaining author declares that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="ai-statement" id="s11">
<title>Generative AI statement</title>
<p>The authors declare that no Generative AI was used in the creation of this manuscript.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s12">
<title>Publisher&#x2019;s note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Aifan</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alsulami</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alhussainy</surname>
<given-names>A. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Allehyani</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alturki</surname>
<given-names>Y. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alghamdi</surname>
<given-names>S. M.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2024</year>). <article-title>A comparison of several maximum power point tracking algorithms for a photovoltaic power system</article-title>. <source>Front. Energy Res.</source> <volume>12</volume>, <fpage>1413252</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fenrg.2024.1413252</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ali</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>El Iysaouy</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lahbabi</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Boujoudar</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alharbi</surname>
<given-names>S. J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Azeroual</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2023</year>). <article-title>A matlab-based modelling to study and enhance the performance of photovoltaic panel configurations during partial shading conditions</article-title>. <source>Front. Energy Res.</source> <volume>11</volume>, <fpage>1169172</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fenrg.2023.1169172</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Amaral da Luz</surname>
<given-names>C. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vicente</surname>
<given-names>E. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tofoli</surname>
<given-names>F. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ribeiro</surname>
<given-names>E. R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2023</year>). <article-title>Differential power processing architecture to increase energy harvesting of photovoltaic systems under permanent mismatch</article-title>. <source>Sol. Energy</source> <volume>263</volume>, <fpage>111940</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.solener.2023.111940</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Blaabjerg</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kim</surname>
<given-names>K. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rodriguez</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2023</year>). <article-title>Power electronics technology for large-scale renewable energy generation</article-title>. <source>Proc. IEEE</source> <volume>111</volume>, <fpage>335</fpage>&#x2013;<lpage>355</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/JPROC.2023.3253165</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<citation citation-type="confproc">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bu</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wen</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shi</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chu</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022</year>). &#x201c;<article-title>Transient bias suppression optimization for bidirectional 2/3-level dc-dc converters</article-title>,&#x201d; in <conf-name>2022 International Power Electronics Conference (IPEC-Himeji 2022- ECCE Asia)</conf-name>, <conf-loc>Himeji, Japan</conf-loc>, <conf-date>15&#x2013;19 May, 2022</conf-date>, <fpage>2647</fpage>&#x2013;<lpage>2652</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.23919/ipec-himeji2022-ecce53331.2022.9807089</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Celik</surname>
<given-names>O.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Teke</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tan</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Overview of micro-inverters as a challenging technology in photovoltaic applications</article-title>. <source>Renew. Sustain. Energy Rev.</source> <volume>82</volume>, <fpage>3191</fpage>&#x2013;<lpage>3206</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.rser.2017.10.024</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<citation citation-type="confproc">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chu</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bu</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2024</year>). &#x201c;<article-title>Steady-state analysis of the constant power region in distributed maximum power point tracking architecture with photovoltaic applications</article-title>,&#x201d; in <conf-name>2024 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE)</conf-name>, <conf-loc>Phoenix, AZ, United States</conf-loc>, <conf-date>20-24 October, 2024</conf-date> (<publisher-name>IEEE</publisher-name>), <fpage>475</fpage>&#x2013;<lpage>481</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chu</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wen</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jiang</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Low-complexity power balancing point-based optimization for photovoltaic differential power processing</article-title>. <source>IEEE Trans. Power Electron.</source> <volume>35</volume>, <fpage>10306</fpage>&#x2013;<lpage>10322</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TPEL.2020.2977329</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chu</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wen</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jiang</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Bidirectional flyback based isolated-port submodule differential power processing optimizer for photovoltaic applications</article-title>. <source>Sol. Energy</source> <volume>158</volume>, <fpage>929</fpage>&#x2013;<lpage>940</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.solener.2017.10.053</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chu</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wen</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Elimination of photovoltaic mismatching with improved submodule differential power processing</article-title>. <source>IEEE Trans. Ind. Electron.</source> <volume>67</volume>, <fpage>2822</fpage>&#x2013;<lpage>2833</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIE.2019.2908612</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chu</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wen</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022</year>). <source>Advanced distributed maximum power point tracking technology</source>. <publisher-loc>United Kingdom</publisher-loc>: <publisher-name>Institution of Engineering and Technology</publisher-name>, <fpage>127</fpage>&#x2013;<lpage>191</lpage>. <comment>Available online at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://digital-library.theiet.org/doi/10.1049/pbpo228e_ch6">https://digital-library.theiet.org/doi/10.1049/pbpo228e_ch6</ext-link>.</comment>
</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dong</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wen</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chu</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Power rating analysis and protection for photovoltaic-isolated port based differential power processing systems</article-title>. <source>Sol. Energy</source> <volume>193</volume>, <fpage>458</fpage>&#x2013;<lpage>472</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.solener.2019.09.092</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Feng</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wen</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Han</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rodrigues</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2025</year>). <article-title>A deep reinforcement learning framework for 3l-npc-dab converters with multiple-degree-of-freedom phase-shift control</article-title>. <source>IEEE Trans. Transp. Electrification</source> <volume>1</volume>, <fpage>3545834</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TTE.2025.3545834</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jeon</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Park</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Unit-minimum least power point tracking for the optimization of photovoltaic differential power processing systems</article-title>. <source>IEEE Trans. Power Electron.</source> <volume>34</volume>, <fpage>311</fpage>&#x2013;<lpage>324</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TPEL.2018.2822289</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jeon</surname>
<given-names>Y-T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lee</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kim</surname>
<given-names>K. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Park</surname>
<given-names>J-H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Least power point tracking method for photovoltaic differential power processing systems</article-title>. <source>IEEE Trans. Power Electron.</source> <volume>32</volume>, <fpage>1941</fpage>&#x2013;<lpage>1951</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TPEL.2016.2556746</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jeong</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lee</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Y.-C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kim</surname>
<given-names>K. A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Review of differential power processing converter techniques for photovoltaic applications</article-title>. <source>IEEE Trans. Energy Convers.</source> <volume>34</volume>, <fpage>351</fpage>&#x2013;<lpage>360</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TEC.2018.2876176</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kafle</surname>
<given-names>Y. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hasan</surname>
<given-names>S. U.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Town</surname>
<given-names>G. E.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Quasi-z-source based bidirectional dc-dc converter and its control strategy</article-title>. <source>Chin. J. Electr. Eng.</source> <volume>5</volume>, <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.23919/CJEE.2019.000001</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Khan</surname>
<given-names>O.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xiao</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Review and qualitative analysis of submodule-level distributed power electronic solutions in pv power systems</article-title>. <source>Renew. Sustain. Energy Rev.</source> <volume>76</volume>, <fpage>516</fpage>&#x2013;<lpage>528</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.rser.2017.03.073</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>A novel technique based on peafowl optimization algorithm for maximum power point tracking of pv systems under partial shading condition</article-title>. <source>Front. Energy Res.</source> <volume>9</volume>, <fpage>801571</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fenrg.2021.801571</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wen</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Du</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xiao</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Reference-voltage-line-aided power incremental algorithm for photovoltaic gmppt and partial shading detection</article-title>. <source>IEEE Trans. Sustain. Energy</source> <volume>13</volume>, <fpage>1756</fpage>&#x2013;<lpage>1770</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TSTE.2022.3174614</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lv</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2024</year>). <article-title>Robust design of perturb and observe maximum power point tracking for photovoltaic systems</article-title>. <source>IEEE Trans. Industry Appl.</source> <volume>60</volume>, <fpage>6547</fpage>&#x2013;<lpage>6558</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TIA.2024.3397971</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Nunes</surname>
<given-names>H. G. G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Morais</surname>
<given-names>F. A. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pombo</surname>
<given-names>J. A. N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mariano</surname>
<given-names>S. J. P. S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Calado</surname>
<given-names>M. R. A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Bypass diode effect and photovoltaic parameter estimation under partial shading using a hill climbing neural network algorithm</article-title>. <source>Front. Energy Res.</source> <volume>10</volume>, <fpage>837540</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fenrg.2022.837540</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Olalla</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Deline</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Clement</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Levron</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rodriguez</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Maksimovic</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Performance of power-limited differential power processing architectures in mismatched pv systems</article-title>. <source>IEEE Trans. Power Electron.</source> <volume>30</volume>, <fpage>618</fpage>&#x2013;<lpage>631</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TPEL.2014.2312980</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B24">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ramli</surname>
<given-names>M. Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Salam</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Performance evaluation of dc power optimizer (DCPO) for photovoltaic (PV) system during partial shading</article-title>. <source>Renew. Energy</source> <volume>139</volume>, <fpage>1336</fpage>&#x2013;<lpage>1354</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.renene.2019.02.072</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Refaat</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Khalifa</surname>
<given-names>A.-E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Elsakka</surname>
<given-names>M. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Elhenawy</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kalas</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Elfar</surname>
<given-names>M. H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2023</year>). <article-title>A novel metaheuristic mppt technique based on enhanced autonomous group particle swarm optimization algorithm to track the gmpp under partial shading conditions - experimental validation</article-title>. <source>Energy Convers. Manage.</source> <volume>287</volume>, <fpage>117124</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.enconman.2023.117124</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shenoy</surname>
<given-names>P. S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kim</surname>
<given-names>K. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Johnson</surname>
<given-names>B. B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Krein</surname>
<given-names>P. T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2013</year>). <article-title>Differential power processing for increased energy production and reliability of photovoltaic systems</article-title>. <source>IEEE Trans. Power Electron.</source> <volume>28</volume>, <fpage>2968</fpage>&#x2013;<lpage>2979</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TPEL.2012.2211082</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B27">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shi</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wen</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bu</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chu</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Multiple-fault-tolerant dual active bridge converter for dc distribution system</article-title>. <source>IEEE Trans. Power Electron.</source> <volume>37</volume>, <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>1760</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TPEL.2021.3106508</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B28">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Uno</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sato</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Oyama</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Switched capacitor-based modular differential power processing architecture for large-scale photovoltaic systems under partial shading</article-title>. <source>IEEE Trans. Energy Convers.</source> <volume>37</volume>, <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>1556</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TEC.2022.3157656</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B29">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wen</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shi</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bu</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Minimum-current-stress scheme of three-level dual-active-bridge dc&#x2013;dc converters with the particle swarm optimization</article-title>. <source>IEEE Trans. Transp. Electrification</source> <volume>7</volume>, <fpage>2067</fpage>&#x2013;<lpage>2084</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TTE.2021.3073362</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B30">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Y&#x131;lmaz</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kaleli</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>&#xc7;oraps&#x131;z</surname>
<given-names>M. F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2023</year>). <article-title>Machine learning based dynamic super twisting sliding mode controller for increase speed and accuracy of mppt using real-time data under pscs</article-title>. <source>Renew. Energy</source> <volume>219</volume>, <fpage>119470</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.renene.2023.119470</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B31">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wen</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chu</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Peng</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Power-rating balance control and reliability enhancement in mismatched photovoltaic differential power processing systems</article-title>. <source>IEEE Trans. Power Electron.</source> <volume>37</volume>, <fpage>879</fpage>&#x2013;<lpage>895</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TPEL.2021.3094220</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B32">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wen</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tafti</surname>
<given-names>H. D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bu</surname>
<given-names>Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chu</surname>
<given-names>G.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2024a</year>). <article-title>Novel fast-speed partial-shading-tolerant flexible power point tracking for photovoltaic systems with explicit key points estimation</article-title>. <source>IEEE Trans. Sustain. Energy</source> <volume>15</volume>, <fpage>466</fpage>&#x2013;<lpage>485</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1109/TSTE.2023.3303456</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B33">
<citation citation-type="confproc">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhu</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Blaabjerg</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lv</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2024b</year>). &#x201c;<article-title>A simple global maximum power point tracking scheme with region segmentation for partially shaded PV modules</article-title>,&#x201d; in <conf-name>2024 IEEE 15th International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems (PEDG)</conf-name>, <conf-loc>Luxembourg</conf-loc>, <conf-date>18 September, 2024</conf-date> (<publisher-name>IEEE</publisher-name>), <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>.</citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>