Buck-Boost Converter Buck-Boost Converter - Digilib ITS
advertisement
Rancang Bangun Maximum Power Point Traker(Buck-Boost Conventer) Pada Panel Surya Menggunakan Metode Kontrol PI dan PID berbasis Mikrokontroler Atmega 8535 oleh: Dedy siddik Sidabutar 2411105019 Dosen Pembimbing Dr. Ir.Ali Musyafa, M.Sc. Dr. Ridho Hantoro, ST, MT. JURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER Latar Belakang Daya yang di hasilkan panel surya tidak selalu berada di kondisi maksimal, di sebabkan kondisi cuaca berubahubah. karakteristik V-I sel surya adalah nonlinier dan berubah terhadap radiasi dan suhu permukaan solar sel. Maka di lakukan penelitian Buck-Boost Converter dengan menggunakan metode control PI dan PID yang di harapkan memiliki efesiensi lebih baik. Permasalahan Bagaimana merancang Merancang Buck-Boost Converter menggunakan control PI dan PID pada Pada panel surya ? Bagaimana Efesiensi Buck-Boost Converter menggunakan control PI dan PID ? Batasan Masalah • Model konverter yang digunakan adalah konverter DC-DC tipe Buck-Boost converter • Metode yang digunakan adalah pengendalian PI dan PID • Intensitas cahaya matahari menggunakan daerah surabaya Tujuan Dapat merancang buck-boost converter menggunakan Metode kontrol PI dan PID untuk mengoptimalkan sistem kerja dari panel surya sehingga menghasilkan daya keluaran Sesuai yang diinginkan. Dapat mengetahui performansi buck-boost converter menggunakan control PI dan PID Metodologi Penelitian A Mulai Perancangan Buck-Boost Converter control( PI dan PID) pada Mikrokontroler ATMEGA Studi literatur Pengabung hadware dan sofware Tahap perencanaan & perancangan hadware Pengujian hadware Berhasil Error≤ 5 % Pengujian Algoritma pada hadware Tidak Berhasil Error Error ≤5 % Pengambilan data error ≤ 5 % Analisa data Ya A Penyusunan laporan tugas akhir selesai Tidak Photovoltaic Sel surya atau PV merupakan suatu komponen semikonduktor yang dapat menghasilkan listrik jika diberikan sejumlah energi cahaya.Adapun karakteristik besarnya daya yang dapat dikeluarkan oleh PV bergantung pada besarnya intensitas cahaya yang mengenai permukaan PV dan suhu pada permukaan PV. KarakteristikPanel Surya Gambar. Kurva tegangan – arus sel surya terhadap intensitas Gambar. Kurva tegangan – arus pada sel surya terhadap perubahan suhu Buck-Boost Converter Gambar. Rangkaian Buck Boost Converter Buck-Boost Converter merupakan sebuah perangkat keras (hardware) yang terdiri atas komponen-komponen elektronik yaitu dioda, kapasitor, induktor, dan resistor yang digunakan untuk mendapatkan tegangan yang lebih besar atau lebih kecil dari tegangan sumber. Converter biasa digunakan dalam sebuah sistem photovoltaic untuk menghubungkan antara modul photovoltaic dengan beban atau baterai penyimpan energi listrik. . (a) (b) Gambar 2.8 Saklar pada posisi on (a) dan sakalar pada posisi off (b) Perancangan Sistem Panel Surya Ba ter ai Buck-Boost Converter Sensor I & V PWM Algoritma Kontrol PI dan PID ADC Diagram sistem Buck-Boost Conventer Perancangan Sensor Sensor Arus ACS712 Sensor Tegangan Vin = 33 volt R1 = 12 KΩ R2 = 2 KΩ Rise time output = 5 μs. • Bandwidth sampai dengan 80 kHz. • Total kesalahan output 1,5% pada suhu kerja TA = 25°C. • Tahanan konduktor internal 1,2 mΩ. • Tegangan isolasi minimum 2,1 kVRMS antara pin 1-4 dan pin 5-8. • Sensitivitas output 185 mV/A. • Mampu mengukur arus AC atau DC hingga 5 A. • Tegangan output proporsional terhadap input arus AC atau DC Vout = 2/12*33 =4.85 Perancangan Buck-Boost Converter Parameter Vin Vin maks Vout Imaks Frekuensi PWM Nilai 15 V 34.9 V 28 V 2.98 40 KHz komponen-komponen yang digunakan adalah sebagai berikut : • Komponen semi konduktor menggunakan MOSFET IRFP460. Fast recovery diode MUR1560. Snuber Diode FR370. • L = 23.7. mH. • Co = 2200 μF 50V. •Cs = 1000 μF . • Rs = 1 KΩ 10W. Keterangan : L : Induktor Co : capasitor output Cs : snuber capasitor Rs : snuber resistor 1 1,2 Perancangan Kontrol PI,PID dengan MIkrokontroler 1 Gc( s ) PI = Kp1 + Ti s 1 Gc( s ) PID = Kp1 + + Td s Ti s Tabel Penentuan parameter PID dengan metode Ziegler-Nichols Tipe pengendali P Kp 0,5 Kcr Ti ∞ Td 0 PI 0,45Kcr Pcr 0 PID 0,6 Kcr 0,5 Pcr 0,125 Pcr Tuning PID parameter Kp, Ti dan Td adalah : Kp = 0,6 x 4,555682467x10-3= 2,73340848x10-3 Ti = 0,5 x 0,0018 = 0,009 Td = 0,125 x 0,0018 = 0,00225 Tuning PI parameter Kp, dan Ti adalah : Kp = 0,45 x 4,555682467x10-3 = 0,00205005711 Ti = 0,83 x 0,0018 = 0,01494 Pengujian dan Analisa Pengujian Panel Surya Modul Type : HBM (50)8454p Peak Power (Pmp) 50 W Maksimum Power Current (Imp) 2,92 A Maksimum Power Voltage (Vmp) 17,1 V Short-Circuit Current (Isc) 3,36 A Open-Circuit Voltage (Voc) 21.2 V Maximum system Voltage 750 V Modul Type : ASE-50-DGF Peak Power (Pmp) 53 W Maksimum Power Current (Imp) 2,98 A Maksimum Power Voltage (Vmp) 17,8 V Short-Circuit Current (Isc) 3,2 A Open-Circuit Voltage (Voc) 21.2 V Grafik Karakteristik tegangan output solar cell terhadap waktu pengujian pengujian Buck-Boost Converter Tabel Pengujian sistem open Loop Tabel pengujian buck-boost converter dutycycle Vin(Volt) Vout iout 20 % 20. 8,4 0.3 30% 20 12.7 0.5 40% 20 18.3 1.2 50% 20 24 1.2 60% 20 31.5 1.5 70% 20 41.7 1.8 Vin Beban 20 20 20 20 20 20 20 20 0 0 0 0 1 1 1 1 Nb : beban 0 = belum di beri beban 1 = sudah di beri beban Ouput Dutycycle = 55 % 28.2 27.8 27.3 27.6 23.2 25.6 23.2 24.3 Pengujian Buck-Boost Conventer Dengan Kontrol PI dan PID Pada Panel Surya Pengujian Buck-Boost Conventer Dengan Buck-Boost converter Metode Kontrol PI Grafik Pengujian tegangan Output Buck-Boost Conventer Dengan Kontrol PI Grafik respon tegangan output buck boost dengan kontrol PI Pengujian Buck-Boost Conventer Dengan Buck-Boost converter Metode Kontrol PID Grafik Pengujian tegangan Output Buck- Grafik respon tegangan output buck boost dengan kontrol PID Boost Conventer Dengan Kontrol PID Pengujian Buck-Boost Conventer Dengan Buck-Boost converter Metode Kontrol PID dengan intensitas matahari rendah. Grafik Pengujian Buck-Boost Converter Dengan Intensitas Rendah Kesimpulan Dari penelitian dan analisa yang telah dilakukan pada rancang bangun buck-boost converter dengan control PI dan PID maka dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut : Rancangan buck-boost controler dengan setpoint 28,control PI menghasilkan tegangan pada 27.2- 29.5 settlimg time 9 detik dengan error 1 V, dan menggunakan control PIID output tegangan buck-boost controller berada pada tegangan 28.1-28.5 setting time 6 detik dengan error 6 detik. Effisiensi yang didapat dari buck-boost dengan kontrol PI ini adalah 9,5%. Effisiensi buck-boost yang didapat dari sistem kontrol PID ini adalah 8,7%. Dari kedua kontrol yang dipakai kontrol PID merupakan kontrol terbaik dengan nilai maximum overshoot (Mp) dan settling time (Ts) lebih kecil dari kontrol PI walaupun nilai effisiensi dari kontrol PI lebih baik dari pada effisiensi kontrol PID. Terimakasih ya allah ya tuhan ku,hari ini aku seminar progres tugas akhir, aku memohon pada mu ya allah mudah jalan seminar ku ini. Amin…..