Desain dan Analisis MPPT Berbasis DC - Digilib ITS

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6
1
Desain dan Analisis MPPT Berbasis DCSwitched Capacitor untuk Sistem GridConnected Photovoltaic
Ria Sasmita Utami, Mochamad Ashari1), dan Dedet Candra Riawan2)
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail: [email protected]; [email protected]
Abstrak—Energi terbarukan kini mulai gencar dikembangkan,
terutama energi surya sebagai salah satu energi yang potensial di
Indonesia. Photovoltaic (PV) adalah salah satu cara yang dapat
digunakan untuk merubah energi cahaya menjadi energi listrik.
Namun tingkat efisiensi daya yang dihasilkan oleh Photovoltaic
masih rendah (±15%), maka untuk mendapatkan daya
maksimum dari PV digunakan Maximum Power Point Tracker
(MPPT). Tugas Akhir ini menggunakan MPPT berbasis
konverter DC Switched-Capacitor dan sistem PV yang tersambung
dengan jaringan (grid-connected). Daya maksimum didapatkan
dengan cara mengatur duty-cycle pada switching konverter
switched-capacitor. Terdapat dua tipe sistem PV, yaitu tipe standalone dan grid-connected. Untuk menghubungkan sistem dengan
jaringan, diperlukan rangkaian inverter yang mengubah keluaran
besaran DC dari konverter menjadi besaran AC sesuai dengan
sistem pada grid. Hasil simulasi menunjukkan bahwa sistem PV
dengan konverter DC Switched-Capacitor dapat membuat
photovoltaic tetap menghasilkan daya maksimum dalam intensitas
cahaya matahari yang berubah, dan inverter mampu menjaga
tegangan sistem agar tetap stabil.
Kata Kunci—Photovoltaic, MPPT, switched-capacitor, inverter,
grid-connected
menyamakan nilai resistansi masukan (RIN) pada konverter
dengan resistansi dari array PV saat MPP (RMPP). Pada studi ini
digunakan konverter dengan topologi buck dengan switched
capacitor sebagai kontroler MPPT. Dengan digunakannya
konverter dengan topologi switched capacitor diharapkan
menjadi alternatif jenis MPPT dengan rangkaian yang lebih
sederhana, karena rangkaian SC konverter tidak menggunakan
induktor.
Permasalahan yang akan dibahas dalam tugas akhir ini
adalah bagaimana converter yang berbasis DC switchedcapacitor dapat menemukan MPPT dan mampu mentransfer
daya maksimum dari photovoltaic dan bagaimana sistem
tersambung dengan jaringan (grid).
II. PHOTOVOLTAIC DAN MPPT BERBASIS SWITCHEDCAPACITOR
A. Photovoltaic
Photovoltaic (PV) adalah sebuah alat yang dapat mengubah
energi dari cahaya matahari menjadi energi listrik. Persamaan
dasar dari suatu PV dapat dinyatakan sebagai berikut:
I. PENDAHULUAN
UMBER energi adalah hal yang sangat krusial bagi
manusia untuk menjalani kehidupan. Kini permasalahan
mengenai sumber energi yang mulai menipis telah mulai
ramai menjadi topik pembahasan di berbagai bidang. Untuk itu
manusia kini mencari cara lain untuk menghasilkan energi
dengan sumber daya alam yang dapat diperbarui sebagai
sumber energi alternatif. Salah satu pembangkit listrik
terbarukan yang kini mulai populer adalah Photovoltaic (PV).
PV adalah suatu sistem yang bekerja mengubah sinar matahari
menjadi energi berupa listrik arus searah (DC). Suatu modul PV
akan dapat menghasilkan listrik secara maksimal jika seluruh
selnya mendapatkan sinar matahari. Saat radiasi sinar matahari
dan suhu mencapai nilai tertentu, terdapat sebuah titik operasi
yang unik dari kurva daya-tegangan (P-V) pada sebuah array
PV yang disebut Maximum Power Point (MPP), dimana daya
yang dihasilkan bernilai maksimum [1]. Untuk memperoleh
daya maksimum, PV array harus dioperasikan pada titik MPP.
Dalam Tugas Akhir ini, digunakan MPPT yaitu incremental
conductance, adalah metode MPPT yang mengacu pada
kemiringan gradien dari kurva daya PV. Gradien akan bernilai
nol pada titik MPP, bernilai positif pada sisi kiri, dan negatif
pada sisi kanan [2]. Titik MPP dapat ditelusuri dengan
membandingkan instantaneous conductance (I/V) dengan
incremental conductance (∆I/∆V). Kontroler dari MPPT akan
S
𝐼 = 𝐼𝑆𝐶 −𝐼𝑂 [𝑒
𝑉+𝐼𝑅𝑠
)
𝑛𝑘𝑇
𝑞(
− 1] − (
𝑉+𝐼𝑅𝑠
𝑅𝑠ℎ
)
(1)
Dengan parameternya:
I = arus output PV (A)
Isc = arus yang terbangkit pada PV (A)
Io = arus saturasi dioda
q = muatan elektron = 1.6×10–19(Coulomb)
k = konstanta Boltzmann = 1.38×10–23 J/°K
n = faktor kualitas dioda, bernilai antara 1 dan 2
T = temperatur sel (°K)
Rs = hambatan seri sel (Ohm)
Rsh = hambatan shunt (Ohm)
V = tegangan output PV (V)
B. Maximum Power Point Tracker (MPPT)
Dalam Tugas Akhir ini digunakan MPPT metode
Incremental Conduction. Metode Incremental Conduction pada
dasarnya berpatokan pada kemiringan dari kurva daya yang
diperoleh dari PV array, yang bernilai nol pada saat MPP,
positif saat posisinya di bagian kiri MPP dan negatif pada posisi
bagian kanan[2]. Sesuai dengan kondisi berikut:
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6
𝑑𝑃
𝑑𝑃
𝑑𝑉
𝑑𝑃
2
= 0, 𝑠𝑎𝑎𝑡 𝑀𝑃𝑃
𝑑𝑉
> 0, 𝑏𝑎𝑔𝑖𝑎𝑛 𝑘𝑖𝑟𝑖 𝑀𝑃𝑃
iin
(2)
Vc
{𝑑𝑉 < 0, 𝑏𝑎𝑔𝑖𝑎𝑛 𝑘𝑎𝑛𝑎𝑛 𝑀𝑃𝑃
𝑑𝑉
=
io
𝑑𝑉
=𝐼+𝑉
𝑑𝐼
𝑑𝑉
≅𝐼+𝑉
∆𝐼
Do
(3)
∆𝑉
Vc
Ro
Vo
C2
1
Lin
C. Switched Capacitor Converter
Salah satu metode baru pada elektronika daya adalah
perkembangan dari converter switching-mode tanpa induktor
dan transformator[3].
Tujuan utama dari konverter dengan switching-mode adalah
untuk menghasilkan tegangan output (DC maupun AC) yang
konstan pada beban, meskipun terjadi perubahan tegangan
input maupun beban. Dalam proses transfer energi diperlukan
elemen kontrol, agar konverter dapat mengubah topologinya
sesuai siklus switching[5].
Secara sederhana rangkaian konverter switched-capacitor
topologi buck ditunjukkan pada Gambar 1.
Rangkaian terdiri atas dua buah kapasitor C1 dan C2 yang
bernilai sama dan tiga buah dioda D1, D2 dan D12. Rangkaian
ini cukup untuk menjadi sebuah rangkaian untuk menurunkan
tegangan input. Keadaan saat switching dapat dilihat pada
gambar 2 (a) dan (b). Saat toff (VC1=VC2=VC), C1 dan C2 akan
terisi tegangan secara seri, dan saat ton, C1 dan C2 akan
mengalami discharge secara paralel [6].
Co
2
MPP dapat ditelusuri dengan membandingkan nilai
konduktansi (𝐼/𝑉) sesaat dengan nilai perubahan konduktansi
(∆𝐼/∆𝑉) selanjutnya.
C1
S
D2
C1
D1
𝑑(𝐼𝑉)
Lo
Vin
Dengan persamaan:
𝑑𝑃
1
Lin
iin
Vc
Lo
io
S
D2
C1
Do
Vin
D1
Vc
Co
Ro
C2
2
1
Lin
iin
Vc
Lo
io
S
D2
C1
Do
Vin
D1
Vc
Co
Ro
C2
2
Gambar 3. (a) Diagram konverter (b) topologi switching toff (c)
topologi switching ton
Vdc
Q1
Q3
Q2
Q4
Cdc
D2
D12
Gambar 4. Rangkaian dasar inverter tipe full-bridge satu fasa
C2
D1
Dengan menyertakan topologi pada gambar 2 dalam sebuah
buck converter dan ditambahkan induktor Lin pada input untuk
mengurangi ripple arus input, didapatkan sebuah konverter
step-down hybrid seperti pada gambar 3.
Topologi switchingnya adalah:
𝑡𝑜𝑛 (= 𝐷𝑇𝑠 )
(4)
Gambar 1. Topologi buck secara sederhana
1
1
iC1 + iC2
VC1
D2
C1
C1
D12
Vin
iC1
iC2
D1
toff
VC2
2
𝑡𝑜𝑓𝑓 (= (1 − 𝐷)𝑇𝑠 )
VC1
Vin
iC1 = iC2
dan
VC2
C2
ton
C2
2
Gambar 2. (a) Topologi switching pada saat toff (charge) (b) saat ton
(discharge)
(5)
Pada Gambar 3, persamaan tegangan pada Lin dan Lo dapat
dituliskan sebagai berikut:
(𝑉𝑖𝑛 𝑉𝐶 )𝐷 + (𝑉𝑖𝑛 2𝑉𝐶 )(1 − 𝐷) = 0
(6)
(𝑉𝐶 𝑉𝑂 )𝐷 − 𝑉𝑂 (1 − 𝐷) = 0
(7)
Sehingga
𝐷
𝑉𝑂 =
𝑉
(8)
1+𝐷 𝑖𝑛
Dimana D1= 1 – D.
1
D. Grid Interfacing dan Inverter
Pada dasarnya inverter adalah rangkaian yang dapat
mengubah besaran DC menjadi AC. Tegangan DC input
dengan tidak ada ripple dapat menghasilkan tegangan AC
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6
3
keluaran berupa square wave, pulse width modulation atau
sinusoidal tergantung dari teknik switching yang digunakan.
Pada tugas akhir ini digunakan inverter tipe full-bridge satu
fasa. Rangkaian prinsip dari inverter full-bridge ditunjukkan
pada Gambar 4.
III. DESAIN DAN PEMODELAN MPPT BERBASIS
SWITCHED-CAPACITOR CONVERTER
A. Konfigurasi Sistem
Secara umum desain sistem PV terhubung grid ditunjukkan
blok diagram pada gambar 5. Secara umum sistem bekerja dari
PV yang menerima sinar matahari dan menghasilkan tegangan.
Tegangan yang dihasilkan PV akan masuk dan diproses pada
konverter switched-capacitor untuk diturunkan nilainya,
dengan kerja konverter switched-capacitor akan dikontrol oleh
PI controller yang menghasilkan nilai duty cycle berdasarkan
referensi nilai R (resistansi) yang didapat dari MPPT. Pada
kenyataannya daya yang dihasilkan oleh PV tidak selalu
bernilai maksimum. Hal ini dikarenakan oleh kerja dasar PV
yang sangat dipengaruhi oleh intensitas cahaya matahari
(irradiance) dan temperatur. Oleh karena itu diperlukan MPPT
agar titik daya maksimum dari PV dapat tercapai. Dalam sistem
ini digunakan MPPT dengan algoritma incremental
conductance.
PV
Inverter satu fasa
Irradiance
Buck topology
switched-capacitor
converter
Suhu
Link
Induktor
Duty Cycle
Rref
Tegangan PV
PI
controller
Incremental
conductance
MPPT
Kontrol
Switching
Inverter
Arus output
inverter
Arus input
konverter
Gambar 5. Blok diagram sistem MPPT berbasis SC converter
RQ1
PV
RQ2
Q1
CIN
C1
RCIN
RC1
Q2
D2
COUT
D3
RCOUT
C2
Q3
D1
RQ3
RC2
Gambar 6. Rangkaian konverter Switched-Capacitor
Llink
Q1
Vdc
Q3
Vgrid
Cdc
Q2
Q4
Gambar 7. Rangkaian inverter grid-connected
Tabel 1.
Parameter dari Konverter Switched-Capacitor
Kompone
Nilai
Keterangan
n
CIN
200u
Kapasitor pada sisi input
konverter (Farad)
C1
33u
Kapasitor pada konverter
C2
33u
(Farad)
COUT
47u
Kapasitor pada sisi output
konverter (Farad)
RCIN
0.015 Ω
Resistansi internal CIN
(Ohm)
RC1
0.015 Ω
Resistansi internal C1
(Ohm)
RC2
0.015 Ω
Resistansi internal C2
(Ohm)
RQ1
0.8 Ω
Resistansi internal switch
Q1 (Ohm)
RQ2
50m Ω
Resistansi internal switch
Q2 (Ohm)
RQ3
8m Ω
Resistansi internal switch
Q3 (Ohm)
Pada Tugas Akhir ini digunakan PV yang disusun seri
sebanyak 50 modul sehingga didapatkan daya 3000 Watt
beserta tegangan output 855 Volt. PV yang disusun seri
kemudian diparalel sehingga membentuk hubungan seri-paralel
sebanyak 50 seri dan 2 paralel, yang dapat menghasilkan daya
Grid
sebesar 6000 Watt dengan nilai tegangan tetap 855 Volt.
Konverter Switched-Capacitor yang digunakan memiliki
topologi buck, artinya tegangan yang dihasilkan akan bernilai
lebih rendah dari tegangan masukannya. Dengan konfigurasi
modul PV secara seri-paralel yang memiliki tegangan output
maksimal 855 Volt, tegangan PV harus lebih kecil dari
tegangan atau sama dengan tegangan jaringan yang akan
dihubungkan, yaitu 220 Vrms.
Rangkaian konverter Switched-Capacitor terdiri dari switch
Q1, Q2 dan Q3, CIN, C1, C2, COUT, tiga buah dioda dan baterai
yang dihubungkan paralel sebelum tersambung dengan beban.
Berdasarkan referensi [1], parameter yang digunakan dalam
konverter Switched-Capacitor tertera pada tabel 1.
Pengaturan switch dari konverter switched-capacitor
menggunakan Pulse Width Modulation dengan duty cycle yang
ditentukan. Dalam operasinya, switch Q1 dan Q2 dinyalakan
Load bergantian (interphase) sehingga ketika switch Q1 menyala
switch Q2 akan mati dan begitu pula sebaliknya, saat Q2
menyala Q1 akan mati. Switch Q3 sendiri kerjanya ditentukan
tanpa PWM, hanya ON atau OFF saja, tergantung dari
intensitas cahaya matahari yang diterima oleh PV. Switch Q3
akan OFF saat intensitas cahaya matahari penuh (1000 W/m2),
dan ON saat intensitas cahaya matahari tidak penuh.
Konverter switched-capacitor yang digunakan di Tugas
Akhir ini merupakan topologi buck, yang fungsinya adalah
menurunkan nilai tegangan. Konverter ini sendiri memiliki tiga
buah switch yaitu Q1, Q2 dan Q3 yang memiliki pengaturan
penyalaan masing-masing.
Output dari MPPT pada sistem berupa referensi R (resistansi)
yang akan dibandingkan dengan nilai R aktual dari rangkaian
konverter. Hasil perbandingan yang berupa sinyal error akan
dilewatkan blok PI yang kemudian akan menjadi sinyal
referensi untuk switching Q1 pada rangkaian konverter
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6
switched-capacitor.
Untuk menghubungkan keluaran dari konverter dengan
jaringan, diperlukan inverter yang akan mengubah besaran DC
menjadi AC karena sistem jaringan memiliki besaran AC. Pada
tugas akhir ini digunakan inverter tipe full-bridge satu fasa.
Rangkaian inverter dinyatakan seperti gambar 7.
Rangkaian inverter diatas terdiri dari VDC, Cdc, Q1, Q2, Q3,
Q4, dan Lac sebagai filter output inverter. VDC merupakan
output dari konverter switched-capacitor yang berupa besaran
DC. Switch Q1, Q2, Q3 dan Q4 menggunakan switch tipe
IGBT, dan cara kerjanya menyala secara bergantian. Jika Q1
dan Q4 menyala maka Q2 dan Q3 harus mati, demikian pula
sebaliknya jika Q1 dan Q4 mati, Q2 dan Q3 harus menyala.
Pengaturan nyala-mati dari seluruh switch diatur
menggunakan Sinusoidal PWM (SPWM) dimana digunakan
perbandingan antara tegangan AC sinusoidal dengan tegangan
segitiga.
Pada sisi inverter terdapat current control untuk mengatur
kestabilan sistem. Kontroler ini menjaga tegangan pada DC link
agar tetap bernilai 450 Volt. Dengan menjaga tegangan bernilai
tetap, kontroler dapat mengatur bagaimana inverter
menyalurkan daya dari sistem PV ke grid. Jika nilai tegangan
yang di-sensing pada DC link lebih besar dari nilai yang
ditentukan, artinya daya yang ada pada sisi PV lebih besar dari
sisi grid sehingga inverter akan mengatur daya yang diserap ke
sisi grid.
IV. HASIL SIMULASI SISTEM DAN ANALISIS
A. Simulasi Konverter Switched-Capacitor
Gambar 8. Perbandingan tegangan PV dan tegangan output,
perbandingan arus PV dan arus output
Gambar 9. Hasil simulasi MPPT berbasis konverter Switched
Capacitor
Pada bagian ini dilakukan simulasi konverter switchedcapacitor dengan input modul PV dan kontrol MPPT dengan
tujuan PV dapat menghasilkan daya maksimum dalam kondisi
cahaya matahari yang berubah-ubah pun. MPPT yang
digunakan adalah metode incremental inductance dengan hasil
berupa referensi R (resistansi) saat titik daya maksimum yang
4
Tabel 2.
Nilai tegangan dan arus sistem dari hasil simulasi
Ipv
Iout
Irradiance
VPV
Vout
(Ampere) (Ampere)
(W/m2)
(Volt)
(Volt)
1000
851,882
410,974
7,106
13,69
800
850,013
338,911
5,688
11,37
600
843,238
256,056
4,267
8,53
akan dibandingkan dengan R aktual sistem demi mencapai
MPP. Parameter yang akan diamati adalah daya maksimum
output PV, daya yang dihasilkan PV, tegangan PV, tegangan
output konverter serta arus yang mengalir pada sistem.
Dari gambar 8 dapat dilihat bahwa tegangan yang dihasilkan
oleh PV mengalami perubahan yang tidak signifikan saat terjadi
perubahan pada irradiance. Nilai tegangan output konverter
lebih kecil dibandingkan nilai tegangan PV, hal ini sudah sesuai
dengan cara kerja konverter switched-capacitor dengan
topologi buck yang fungsinya menurunkan nilai tegangan.
Tegangan dan arus input serta output pada tiap irradiance nya
dapat dilihat pada gambar 9.
Konverter switched-capacitor ini telah terhubung rangkaian
kontroller MPPT, sehingga daya yang keluar dari PV dan
masuk ke konverter dapat dijaga tetap pada nilai maksimum.
Hasil simulasi menunjukkan nilai daya yang dihasilkan oleh
PV dapat tetap bernilai maksimum meski mengalami perubahan
irradiance. Hal ini menunjukkan bahwa sistem telah mampu
mencapai tujuan yaitu menjaga agar PV menghasilkan daya
maksimum dalam keadaan dengan intensitas cahaya matahari
penuh maupun keadaan partial shading.
B. Simulasi Konverter SC Sebagai Fungsi MPPT
Terhubung Grid
Pada bagian ini dilakukan simulasi sistem secara
keseluruhan, yaitu modul PV dengan konverter switchedcapacitor dan MPPT yang terhubung dengan grid. Tegangan
DC dari konverter akan dihubungkan dengan inverter terlebih
dahulu, kemudian setelah melewati filter L (induktor) baru akan
masuk pada sistem grid. Inverter ini sendiri memiliki sistem
kontrol arus (current control) yang memonitor arus grid untuk
mempertahankan tegangan pada bagian input inverter (link dari
output konverter DC ke inverter) agar tetap berada di nilai yang
telah ditentukan. Parameter yang akan diamati adalah tegangan
output konverter, tegangan dan arus output inverter, tegangan
dan arus pada grid, daya output konverter dan daya output pada
grid.
Dilakukan pengujian terhadap sistem dengan cara mengubah
besar irradiance secara ekstrim pada input PV, yaitu dari 1000
W/m2 hingga 500 W/m2.
Pada bagian ini mula-mula simulasi dilakukan pada
keseluruhan sistem dengan input irradiance sebesar 1000
W/m2. Hasil yang didapat pada bagian DC link adalah sebagai
berikut:
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6
5
Gambar 13. Daya output PV
Gambar 10. Tegangan dan arus pada DC link sistem
(a)
Gambar 11. Hasil simulasi tegangan dan arus pada inverter
(b)
Gambar 14. Hasil simulasi sistem keseluruhan dengan perubahan
irradiance (a) Daya maksimum dan daya output PV (b) Tegangan dan
arus DC Link
Gambar 12. Tegangan dan arus pada grid.
Dari hasil simulasi didapatkan nilai VDC link adalah 449.99
Volt. Hal ini menunjukkan bahwa sistem telah dapat
mempertahankan nilai tegangan pada keluaran konverter dan
sebelum inverter sesuai dengan nilai yang diinginkan, yaitu 450
Volt.
Selain tegangan DC link, diamati pula tegangan dan arus
pada inverter. Hasil simulasi dapat diamati seperti pada gambar
11.
Tabel 3.
Nilai hasil simulasi pada sisi inverter
Irms
(Ampere)
14,154
Vrms
(Volt)
196,345
Dari simulasi yang bisa didapat selanjutnya adalah bentuk
tegangan dan arus pada grid. Hasil simulasi dapat dilihat pada
gambar 12.
Tabel 4.
Nilai hasil simulasi pada sisi grid
Irms
(Ampere)
14,153
Vrms
(Volt)
219,456
Daya output PV dan daya maksimum yang mampu
dihasilkan PV dapat diamati pada gambar 13.
Dari grafik dapat diamati bahwa daya yang diproduksi oleh
PV tetap pada daya maksimum yang dapat diproduksi, hal ini
dikarenakan oleh parameter irradiance atau intensitas cahaya
yang ada dalam kondisi maksimum (1000 W/m2). Hal ini
membuktikan MPPT dapat mempertahankan daya yang
diproduksi PV pada nilai maksimum.
Simulasi dilakukan pada keseluruhan sistem dengan input
irradiance PV diubah nilainya menjadi 500 W/m2 mulai detik
ke-8.01 hingga detik 16.
Nilai hasil simulasi didapatkan sebagai berikut:
Tabel 4.
Tegangan Dclink dan daya dalam perubahan irradiance
Irradiance
Tegangan Arus
Daya
Daya
(W/m2)
DClink
DClink
maksimum PV
(Volt)
(Ampere) (Watt)
(Watt)
1000
449,992
7,128
6053,87
6053,83
500
450,027
3,571
2980,34
2980,78
Dari simulasi dan data yang diperoleh, dapat dilihat bahwa
sistem PV dengan MPPT berbasis konverter switchedcapacitor dapat mempertahankan daya yang diproduksi oleh
PV pada nilai maksimum. Dari sisi DC Link, dilihat bahwa
tegangan dapat dipertahankan pada nilai 450 Volt meski sistem
mengalami perubahan irradiance dari 1000 W/m2 menjadi 500
W/m2, waktu dari sistem dalam mencapai tegangan steady state
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6
adalah 5 detik.
C. Pengujian Sistem Terhadap Perubahan Tegangan Grid
6
DC Link pada saat tegangan grid bernilai 220 Volt rms adalah
450,031 Volt. Saat tegangan grid diturunkan menjadi 210 Volt
rms, tegangan DC Link tidak mengalami perubahan yang
signifikan. Nilai tegangan DC Link setelah perubahan tegangan
adalah 449,971 Volt. Begitu pula saat tegangan dinaikkan
menjadi 230 Volt rms, tegangan DC Link tetap pada nilai
449,966 yang masih tidak jauh dengan nilai yang diinginkan.
Hal ini menunjukkan bahwa sistem masih mampu mentoleransi
perubahan tegangan sebesar 5% tegangan sistem.
V. KESIMPULAN/RINGKASAN
1.
2.
3.
Gambar 15. (a) Perubahan tegangan dan arus grid menjadi 210 Volt
rms
Penggunaan sistem Maximum Power Point Traking
(MPPT) pada sistem panel surya dapat membuat PV
menghasilkan daya keluaran yang maksimum pada
berbagai tingkat intensitas cahaya matahari.
Konverter DC switched-capacitor yang digunakan pada
sistem ini bekerja dengan mengatur duty-cycle pada
switching Q1 dan Q3 dalam upayanya menyamakan nilai R
agar sama dengan nilai R pada saat MPP.
Dalam penyaluran daya hingga ke sistem grid belum dapat
mencapai efisiensi maksimum.
DAFTAR PUSTAKA
[1]
[2]
[3]
[4]
Gambar 16. Tegangan DC link saat terjadi perubahan tegangan grid
Simulasi dilakukan pada keseluruhan sistem dengan
perubahan pada sisi tegangan grid.
Toleransi perubahan tegangan pada jaringan kelistrikan ialah
sebesar ±5% dari tegangan sistem. Tugas akhir ini
menggunakan sistem kelistrikan dengan tegangan 220 Volt.
Pada bagian ini akan diuji respon dari sistem saat mengalami
perubahan tegangan berupa penurunan sebesar 5% pada detik
ke-3 waktu simulasi.
Dari hasil simulasi didapatkan data sebagai berikut:
Tabel 5
Tegangan dan arus grid, inverter dan tegangan DC link
Tegangan Arus Grid Tegangan Arus
Tegangan
Grid
(Ampere
Inverter
Inverter
DC link
(Volt rms) rms)
(Volt
(Ampere
(Volt)
rms)
rms)
220
14,155
197,980
14,155
449,974
210
14,866
187,666
14,866
449,999
230
13,776
203,107
13,776
449,966
Tegangan DC Link dapat dilihat pada gambar 16, tegangan
[5]
[6]
[7]
[8]
K.P. Pradeep, V. Agraval, “On the Input Resistance of a
Reconfigurable Switched Capacitor DC-DC ConverterBased Maximum Power Point Tracker of a Photovoltaic
Source”, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol.21,
No.12, 2012.
T. Eshram, P.L. Chapman, “Comparison of Photovoltaic
Array Maximum Power Point Tracking Techniques”, IEEE
Transactions on Energy Conversion, Vol.22, 2007.
Hansen, Anca D., Sorensen, Poul., Hansen, L. H.,
Bindner, Henrik., “Models for a Stand-Alone PV System”,
Riso National Laboratory, Roskilde, December, 2000.
M. Olivia, “Fundamentals of Photovoltaic Materials”,
National Solar Power Reasearch Institute, Inc., 1998.
R. Jain, “A Novel Switched Capacitor Circuit for Efficient
Voltage Regulation,” Proceedings 7th Institute Carribean
Conference Devices Circuits and Systems, 2008
Axelrod, Boris., Berkovich, Yefim., Ioinovici, Adrian.,
“Switched-Capacitor/Switched-Inductor Structures for
Getting
TransformerlessHybrid
DC–DC
PWM
Converters” IEEE Transactions on Circuits and Systems,
Vol.55, No.2, 2008.
Rashid, Muhammad H., “Power Electronics: Circuits,
Devices, and Applications”. Englewood Cliffs, N.J.,
Prentice-Hall, 1993
Solarex.”MSX-60 and MSX-64 Photovoltaic Modules”,
USA, 1998.