pengembangan zeta converter

Propasal Tugas Akhir TLI
Daftar Isi
Daftar Isi....................................................................................................... I
BAB I .......................................................................................................... 1
PENDAHULUAN .................................................................................. 1
1.1.
Latar Belakang Masalah ............................................................ 1
1.2.
Perumusan Masalah ................................................................... 2
1.3.
Tujuan penelitian ....................................................................... 2
1.4.
Batasan masalah ......................................................................... 2
1.5.
Manfaat penelitian ..................................................................... 2
BAB II ......................................................................................................... 3
TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................... 3
2.1.
Tinjauan Pustaka ........................................................................ 3
2.2.
Dasar Teori ................................................................................ 4
BAB III ....................................................................................................... 7
METODELOGI....................................................................................... 7
3.1.
Bahan Dan Peralatan Yang digunakan ...................................... 7
3.2.
Perancangan Sofware ................................................................. 7
3.3.
Perancangan perangkat keras ..................................................... 8
3.4.
Perencanaan Jadwal Pelaksanaan Tugas Akhir ...................... 10
Daftar Pustaka ........................................................................................... 11
I
Propasal Tugas Akhir TLI
BAB I
PENDAHULUAN
Dalam bab ini membahas tentang hal hal yang melatar belakangi topik
Tugas Akhir, latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, serta manfaat
penelitian. Dalam tugas akhir Rancang Bangun Topologi Rasio Tinggi DC - DC
Dengan Zeta Converter Pada PV (Photovoltaic)
1.1. Latar Belakang Masalah
Pada jaman ini energi sangat dibutuhkan dalam menunjang aktivitas manusia
dalam mengerjakan pekerjaannya, energi memiliki banyak jenis dan dalam
penggunaan nya energi fosil merupakan pilihan utama di tengah masyarakat. Karna
sifatnya yang tidak dapat di perbarui maka penggunaan energi ini seakan lama akan
semakin habis.
Ditengah krisis energi saat ini timbul pemikiran untuk penganeka ragaman
energi (diversifikasi energi) dengan mengembangkan sumber energi lain sebagai
energi alternatif untuk penyediaan konsumsi energi domestik.Indonesia memiliki
Berneka ragam sumber daya energi, seperti minyak dan gas bumi, panas bumi (Geo
thermal), batu bara, gambut, energi air, biogas,biomassa, matahari, angin,
gelombang laut dan lain lain.[1]
Energi surya merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang
dimanfaatkan melalui dua macam teknologi yaitu teknologi fotovoltaik (PV) dan
teknologi fototermik (surya termal). Teknologi PV mengkonversi langsung cahaya
matahari menjadi listrik melalui perangkat semikonduktor yang disebut sel surya,
sedangkan teknologi surya termal memanfaatkan panas dari radiasi matahari
dengan menggunakan alat pengumpul panas atau yang biasa disebut kolektor surya.
Teknologi PV dimanfaatkan untuk pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) berupa
sistem terpusat (centralized), sistem tersebar (stand alone) dan system hibrida
(hybrid system).[2]
Dalam membuat sebuah sistem pembangkit listrik tenaga surya banyak sekali
komponen yang dibutuhkan terutama ketika ingin dihubungkan dengan jala-jala
(grid connected).[3]
Pengeluaran DC Photovoltaic harus terlebih dahulu dinaikan untuk
meningkatkan evesiensi serta meningkatkan rasionya. Cara dalam mengubah
tegangan ini umumnya mengguanakan metode Boost konverter yang
menggunakan duty cycle. Namun dalam prakteknya peningkatan duty cycle tidak
sesuai dengan kondisi dari peralatan yang ada seperti pada sistem switch,
penyearah dioda, resistor, induktor, dan capasitor serta semakin besar nilai duty
cycle maka mengakibatkan adanya pengaruh elektromagnet .[4]
Di sisi DC-DC, peningkatan tegangan rasio tinggi bisa dicapai dengan
menggunakan konverter topologi boost atau buck boost DC-DC. Bagaimanapun,
telah terbukti bahwa konverter tersebut tidak begitu cocok karena tingginya
1
Propasal Tugas Akhir TLI
resistansi seri ekuivalennya (ESR), yang mempengaruhi duty cycle dan
menurunkan efisiensi konverter dan rasio penaikan tegangan[5].
ø.
1.2. Perumusan Masalah
Dari penjabaran latar belakang di atas didapatkan penjabaran rumusan
masalah sebagai berikut:
1. Pemodelan rangkaian Zeta converter.
2. Pengaturan switching pada converter Zeta.
3. Pengeluaran voltase yang stabil.
1.3.Tujuan penelitian
Berikut merupakan tujuan penulis dalam membuat Tugas Akhir Rancang
Bangun Topologi Rasio Tinggi DC - DC Zeta Converter Pada PV
(Photovoltaic) :
1. Membuat output converter memiliki tegangan stabil.
2. Memiliki arus yang stabil.
1.4. Batasan masalah
Adapun batasan masalah pada tugas akhir ini adalah:
1.
2.
Tegangan maksimum mencapai 480 v.
Alat berupa purwa rupa (prototype).
1.5. Manfaat penelitian
Dalam penelitian ini di harapkan menghasilkan manfaat yakni :
1.
Meningkatkan kualitas daya dari sistem PV
2
Propasal Tugas Akhir TLI
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Dalam bab ini membahas mengenai teori teori yang berkaitan dengan
teori – teori yang berkaitan dengan Tugas Akhir. Yang meliputi Photovoltaic,
Zeta converter, Topologi converter .
2.1. Tinjauan Pustaka
Dalam penelitian ini penulis memaparkan 3 penelitian yang relevan
dalam menunjang tugas akhir Rancang Bangun Topologi Rasio Tinggi DC DC Zeta Converter Pada PV (Photovoltaic).
Pada penelitian yang dilakukan oleh Jitty Abraham,. Dalam jurnalnya
dengan judul “Design and Simulation of Pulse-Width Modulated ZETA Converter
with Power Factor Correction” dalam penelitian nya menerangkan bahwa control
ini memerlukan control circuity dengan lebih sedikit komponen external .
pemoresesan dasar pada zeta converter dalam zeta converter dikatakan, filter PI di
gunakan dalam mengurangi harmonic. Performa dari zeta converter dalam close
loop memperlihatkan performa yang lebih baik dari pada performa pada saat Close
loop . kedua circuit disumulasikan dalam simulasi MATLAB Simulink. Performa
pada Zeta conferter dibandingkan dengan memberikan disturbance pada kedua
circuit . dan performa jenis Close loop mempunyai nilai THD dan Power factor
mendekati keinginan.
Pada penelitian yang dilakukan oleh A. HAfizh Rifa’i, Dedet Candra, dan
Henri Suryoatmojo pada jurnalnya yang berjudul “Desain dan Implementasi
Konverter DC-DC Rasio Tinggi Berbasis Integrated Quadratic Boost Zeta untuk
Aplikasi Photovoltaic” menjelaskan implementasi konverter DC-DC rasio tinggi
berbasis Integrated Quadratic-Boost-Zeta untuk aplikasi photovoltaic.. Kelebihan
dari konverter ini adalah memiliki rasio konversi yang tinggi dengan duty cycle
kecil dan membutuhkan sedikit komponen. Pada pengujian, konverter ini mampu
mengkonversi tegangan masukan 18 VDC menjadi 330 VDC pada duty cycle
65,92%.
Pada penelitian yang dilakukan oleh Adhika Prajna Nandiwardhana, Heri
Suryoatmojo, dan Mochamad Ashari dalam jurnalnya dengan judul “Perancangan
Zeta Converter yang dilengkapi Power Factor Correction pada Aplikasi
Pengaturan Kecepatan Motor Brushless DC”, menjelasakan proses power factor
correction yang mereduksi harmonisa arus (THD) sumber AC dengan
menggunakan zeta converter dalam pengaplikasian motor brushless DC, serta
pengoperasian motor dengan mengamati respon motor terhadap kecepatan
referensi yang berubah-ubah dan mengamati kestabilan motor terhadap
pembebanan yang bervariasi. Dalam menerapkan metode yang dilakukan pada
penelitian ini, pengoperasian motor brushless DC yang telah dirancang dapat
bekerja dengan baik meliputi respon motor yang dapat mengikuti kecepatan
referensi yang berubah-ubah, serta kestabilan motor dalam mempertahankan
kecepatannya pada pembebanan yang bervariasi. Proses power factor correction
dapat meningkatkan kualitas daya pada berbagai kecepatan dan mode penerapan
3
Propasal Tugas Akhir TLI
yang berbeda-beda, dimana peningkatan tersebut membuktikan kinerja yang baik
dalam sistem ini dan memiliki nilai kualitas daya yang baik.
2.2.Dasar Teori
Dalam mendukung tugas akhir penulis membahas teori yang berkaitan
dengan Tugas Akhir Rancang Bangun Topologi Rasio Tinggi DC - DC
Dengan Zeta Converter Pada PV (Photovoltaic) yakni PV (Photovoltaic) ,
Zeta converter, topologi , Power Facror, Dutty clycle.
2.2.1. Photovoltaig (PV)
Prinsip kerja dari panel surya adalah jika cahaya matahari mengenai panel
surya, maka elektron-elektron yang ada pada sel surya akan bergerak dari N ke P,
sehingga pada terminal keluaran dari panel surya akan menghasilkan energi listrik.
Besarnya energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya berbeda-beda tergantung
dari jumlah sel surya yang dikombinasikan didalam panel surya tersebut. Keluaran
dari panel surya ini adalah berupa listrik arus searah (DC) yang besar tegangan
keluarnya tergantung dengan jumlah sel surya yang dipasang didalam panel surya
dan banyaknya sinar matahari yang menyinari panel surya tersebut (Bansai, 1990).
Jika diinginkan hasil keluaran listrik dari PLTS ini berupa listrik arus bolakbalik (AC) maka PLTS yang sudah dapat mengeluarkan listrik arus searah (DC)
ini harus dihubungkan ke sebuah rangkaian elektronik / modul 30 elektronik yang
bernama Inverter DC-AC. Dimana Inverter DC-AC berfungsi untuk mengubah
arus listrik searah (DC) menjadi arus listrik bolak-balik (AC). Setelah arus listrik
searah diubah menjadi arus listrik bolak-balik, selanjutnya keluaran dari inverter
ini yang telah berupa arus bolak-balik ini dapat langsung digunakan untuk
mencatu peralatan listrik dan elektronika yang membutuhkan arus bolak-balik.[6]
2.2.2. Zeta Converter
a. Pengertian zeta converter
Ze
ta Converter merupakan salah satu dc-dc konverter yang memiliki
peranan penaik dan penurun tegangan di sisi output dengan ripple tegangan yang
rendah. pada konverter Zeta menghasilkan daya maksimal 478.38 Watt [7].
Konverter ZETA merupakan pengembangan dari konverter Buck boost
dengan menghasilkan ripple tegangan keluaran yang rendah dan polaritas yang
sama dengan polaritas tegangan masukan pada konverter.Konverter ZETA bekerja
layaknya buck boost, dimana dapat menaikkan maupun menurunkan tegangan DC
yang masuk berdasarkan besar duty cycle PWM yang disulut pada komponen
pensaklaran[7].
4
Propasal Tugas Akhir TLI
Gambar 2.1 1 zeta converter
b. Prinsip kerja
Prinsip kerja dari zeta converter ini adalah Konverter ini bekerja
berdasarkan sinyal pensaklaran, ton dan toff. Hubungan tegangan input dan output
dapat dicari dengan kondisi saklar ON dan OFF. Kodisi saklar ON ditunjukkan
gambar :
Gambar 2.1 2 zeta cobverter (close)
Saat saklar dalam kondisi On atau terutup,. yaitu dari t=0 sampai t=DT, arus pada
induktor dapat ditulis :
𝑑𝑙𝑙
𝑑𝑡
=
𝑣𝑙
(1)
𝐿
Sehingga nilai perubahan arus pada inductor saat akhir dari kondisi on adalah
𝐷𝑇
𝐷𝑇 𝑉𝑙
∆𝐼𝐿𝑜𝑛 = ∫0 𝑑𝐼𝐿 = ∫0
𝐿
𝑑𝑡 =
𝑉𝑖 𝐷𝑇
𝐿
(2)
5
Propasal Tugas Akhir TLI
Kemudian kondisi selanjutnya adalah saat saklar terbuka (OFF),
Gambar 2.1 3 zeta converter open
Pada kondisi off atau saklar terbuka, seperti pada gambar 5. arus pada induktor
dapat dirumuskan :
𝑑𝐼𝑙
𝑑𝑡
𝑉𝑜
=
(3)
𝐿
Sehingga perubahan arus pada saat waktu saklar terbuka adalah
(1−𝐷)𝑇
∆𝐼𝐿𝑜𝑜𝑓 = ∫0
(1−𝐷)𝑇 𝑣𝑙
𝑑𝐼𝐿 = ∫0
𝐿
𝑑𝑡 =
𝑣𝑜(1−𝐷)𝑇
𝐿
(4)
Energi yang tersimpan pada induktor harus sama pada saat awal dan akhir
pensaklaran, rumus energi pada induktor dapat dituliskan pada persamaan 5.
1
𝐸 = 2 𝐿𝐼𝐿2
(5)
Karena energi yang disimpa pada harus sama dengan 0 pada setiap cycle, maka
∆𝐼𝐿𝑜𝑛 + ∆𝐼𝐿𝑜𝑜𝑓 = 0
(6)
Dengan mensubsitusikan ∆ILon dan ∆ILoff didapat :
∆𝐼𝐿𝑜𝑛 + ∆𝐼𝐿𝑜𝑜𝑓 =
𝑉𝑜𝑢𝑡
𝑉𝑖𝑛
𝐷=
𝑉𝑖 𝐷𝑇
𝐿
+
𝑣𝑜(1−𝐷)𝑇
𝐿
𝐷
= 𝐷−1
𝑉𝑜𝑢𝑡
𝑉𝑖𝑛+𝑉𝑜𝑢𝑡
=0
(7)
(8)
(9)
2.2.3. Topologi Converter
Topologi (jenis rangkaian ) digunakan dalam dalam konversi daya pada umumnya
pengunaan topologi yakni
1. BOOST CONVERTER
2. BUCK BOOST CONERTER
3. ZACK CONVERTER
6
Propasal Tugas Akhir TLI
BAB III
METODELOGI
Metodelogi yang di gunakan dalam pembuatan tugas akhir ini adalah
sebagai berikut. Hal yang pertama dilakukan dalam pembuatan tugas aksir ini
adalah mempelajari reverensi tugas akhir yang berhubungan dengan tugas akhir
yang akan dibuat. Selanjutnya melakaukan perangkaian alat, dan dilanjutkan
dengan pengujian alat yang alkana dibuat.
3.1. Bahan Dan Peralatan Yang digunakan
Dalam pembuatan tugas akhir ini membutuhkan beberapa peralatan serta
komponen dalam membuat alat:
a. Peralatan dibutuhkan
 Solder 40 w /220 v
 Mesin Press PCB
 Serbuk FeCL3, dan wadah pelarut PCB
 Bor mini
 Obeng dan taspen
 Timah dan penyedot timah serta tang potong , gunting , cutter , dan pinset
 Amplas halus , dan amplas kasar serta gergaji besi , baud, dan sekrup
 Alat sablon untuk membuat PCB
b. Komponen yang dibutuhkan
 Capacitor
 Induktor
 MOSFET
 Resistor
3.2. Perancangan Sofware
Dalam perancanaan software mengggunakan microcontroler perancanagan
sofware program akan di jelaskan pada gambar flowcart di bawah ini
7
Propasal Tugas Akhir TLI
3.3.Perancangan perangkat keras
Dalam perancangan perangkat keras akan dibuat untuk tugas akhir
pembuatan alat dapat dikerjakan secara tersteruktur
a. Flowcart pengembangan alat
Pembautan penrankat keras dapat dilihat di lihat gambar berikut
8
Propasal Tugas Akhir TLI
9
Propasal Tugas Akhir TLI
3.4.Perencanaan Jadwal Pelaksanaan Tugas Akhir
Dalam proses pengerjaan tugas akhir ini dilakukan perencanaan jadwal
pengerjaan agar proses pengerjaan tugas akhir ini sesuai dengan yang telah
direncanakan agar tepat waktu. Maka di buatlah jadwal pengerjaan sebagai
berikut :
NO
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Nama Kegiatan
I
II
III
Bulan
IV V VI VII VIII IX
X
XI XII
Studi pustaka &
pengumpulan data
Perancangan
spesifikasi
rangkaian
electonika
Simulasi rangakaian
dengan sofware
Pembelian
komponen
rangkaian
elektronika
Pembuatan
rangkaian
elektronika
Pengujian &
ANALISA
rangkaian
electronika
Pembuatan,
pengujian &
analisa piranti lunak
Pembuatan &
penjilitan
laporan (draft
report)
Seminar
Pembuatan &
penjilitan laporan
(final report)
Dari perencanaan jadwal diatas adalah berupa perencanaan yang dapat berubah
menyesuaikan keadaan yang ada
10
Propasal Tugas Akhir TLI
Daftar Pustaka
Berikut beberapa referensi yang digunakan oleh penulis :
[1] Kholiq Iman ,. PEMANFAATAN ENERGI ALTERNATIF SEBAGAI
ENERGI TERBARUKAN UNTUK MENDUKUNG SUBTITUSI BBM, Universitas
Wijaya Putra,2015
[2] Amin Imron, Harun Nadjamudin , Sayuti Ansar ., STUDI POTENSI
ENERGI TERBARUKAN DI KAWASAN TIMUR INDONESIA BERBASIS
ANALISIS RETScreen INTERNATIONAL, Universitas Hasanuddin
[3] Y. Zhao W. Li Y. Deng X. He., High step-up boost converter with
passive lossless clamp circuit for nonisolated high step-up applications, ET
Power Electron., Vol. 4, Iss. 8, pp. 851–859, 2011
[4] Rifa’i A. Hafizh ., Rawan Dede Candra., dan suryoatmojo Heri .
Desain dan Implementasi Konverter DC-DC Rasio Tinggi Berbasis Integrated
Quadratic Boost Zeta untuk Aplikasi Photovoltaic . Institut Teknologi Sepuluh
Nopember (ITS)
[5] Andrade, A. M. S. S.; Dreher, J. R.; Martins, M. L. S.;High Step-up
Integrated DC-DC Converters: Methodology of Synthesis and Analysis,Power
Electronics Conference (COBEP), 2013
[6] Ramadan Anwar Ilman., Endri Diniardi., Soni Hari Mudikin pada
jurnal dengan judul “Analisis Desain Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya
Kapasitas 50 WP” . Universitas Muhammadiyah Jakarta.
[7] Epyk Sunarno,. ET pada jurnal dengan judul “DESAIN DAN
IMPLEMENTASI ZETA CONVERTER DENGAN METODE MPPT
MODIFIED P&O PADA APLIKASI RUMAH MANDIRI” , Politeknik
Elektronika Negeri Suabaya ~
11