perencanaan dan pembuatan alat pengering buah berbahan

IMPLEMENTASI MPPT BERBASIS
INCREMENTAL CONDUCTANCE PADA
SISTEM PHOTOVOLTAIC UNTUK SISTEM
PENERANGAN JALAN
SKRIPSI
Disusun oleh :
ACHMAD CHOLILUR ROHMAN
NIM : 09530103
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
i
ii
iii
iv
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Tiada kata yang terbaik dan terindah selain mengucap syukur kehadirat
Allah SWT, karena berkat rahmat, taufik serta hidayahNya maka penulisan Tugas
Akhir yang berjudul “IMPLEMENTASI MPPT BERBASIS INCREMENTAL
CONDUCTANCE PADA SISTEM PHOTOVOLTAIC UNTUK SISTEM
PENERANGAN JALAN” dapat terwujudkan, yang digunakan sebagai salah
satu persyaratan untuk meraih gelar sarjana S-1.
Penulisan skripsi ini tidak dapat terselesaikan dengan baik tanpa adanya
bimbingan dan sumbangan pemikiran dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini
penulis ingin menyampaikan terima kasih yang tidak terhingga dan penghargaan
yang setinggi-tinginya kepada :
1.
Kedua orang tua tercinta My Abi Moli dan My Ummi Musdolifah yang
sudah mencurahkan segala kasih sayang, jerih payah dan doa tiada henti
yang tidak akan dapat terbalas hingga kapan pun.
2.
Kakaku tersayang Bang Deddy Feriawan dan Adekku Baynur Rofiq yang
tak henti – hentinya memberi dukungan moril maupun materil serta
menjadi penasehat yang bijaksana, penyemangat yang arif, dan sumber
inspirasi.
3.
Bapak Dr. H. Muhajir Effendy, MAP selaku Rektor Universitas
Muhammadiyah
Malang
yang
telah
memberi
kesempatan
untuk
melanjutkan pendidikan ke jenjang sarjana (S1) di Universitas
Muhammadiyah Malang
4.
Dekan Fakultas Teknik dan keluarga (FT) Bapak Ir. Sudarman, MT serta
para pembantu dekan Fakultas Teknik dan Keluarga Universitas
Muhammadiyah Malang.
5.
Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT dan Bapak Machmud Effendy, ST., M.
Eng. selaku Ketua Jurusan dan Sekretaris Jurusan Teknik Elektro yang
telah memberikan dukungan dan motivasi selama proses perkuliahan
hingga akhir jenjang kuliah.
v
6.
Bapak Machmud Effendy, ST., M. Eng. selaku dosen pembimbing I yang
membantu merumuskan pokok-pokok persoalan dan mengarahkan pada
bentuk penyelesaian persoalan skripsi serta mengarahkan, memotivasi, dan
memberikan masukan sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.
7.
Bapak Drs. Budhi Priyanto, Msi. selaku dosen pembimbing II yang telah
banyak membantu menyempurnakan pokok-pokok persoalan sehingga
penelitian yang dilakukan tidak menyimpang dari tujuan serta memberikan
pengarahan dan motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini
dengan baik.
8.
Bapak dan Ibu dosen Teknik Elektro yang telah membimbing dan
memberikan ilmu tentang dunia elektronika dan lainnya.
9.
Keluarga besar Teknik Elektro Angkatan 2009 yang terus saling
membantu dalam banyak hal.
10. Sahabat-sahabat kontrakan Tirta rona 25, Kost MSI F-17, Kost tirto Gang
IX depan sawah yang menghabiskan waktu bersama-sama dalam susah
dan senang.
11. And thanks to Mr. Arik untuk semua bantuan, semua waktu, dan
segalanya.
Tidak menutup kemungkinan bahwa dalam penulisan laporan tugas akhir ini
ada kesalahan, sehingga penulis selalu mengharapkan kritik dan saran yang
bersifat membangun guna kesempurnaan dari isi tugas akhir ini. Demikian,
semoga bermanfaat bagi kita semua.
Malang, 26 Januari 2013
Penulis
vi
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ................................................................................................ i
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. ii
LEMBAR PERSETUJUAN .............................................................................. iii
SURAT PERNYATAAN ................................................................................... iv
KATA PENGANTAR ......................................................................................... v
DAFTAR ISI ....................................................................................................... vii
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xii
ABSTRAKSI ....................................................................................................... xi
ABSTRACT ........................................................................................................ xii
BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................... 1
1.1.
Latar Belakang .............................................................................. 1
1.2.
Rumusan Masalah ........................................................................ 2
1.3.
Tujuan ........................................................................................... 3
1.4.
Batasan Masalah ............................................................................ 3
1.5.
Metodologi Pelaksanaan ............................................................... 4
1.6.
Sistematika Penulisan .................................................................... 4
BAB II Landasan Teori ....................................................................................... 6
2.1. Photovoltaic ...................................................................................... 6
2.1.1. Cell Photovoltaic ..................................................................... 6
vii
2.1.2. Prinsip Kerja Sel Surya (Solar Cell) ....................................... 6
2.1.3. Persamaan Karakteriktik Sel Surya ........................................ 7
2.1.4. Modul Sel Surya ................................................................... 11
2.2. Maksimum Power Point Tracking (MPPT) .................................... 11
2.2.1. Incremental Conductance ..................................................... 13
2.3. Energi Listrik .................................................................................. 15
2.4. Buckboost Converter ...................................................................... 16
2.4.1. Prinsip Kerja Buckboost Converter ...................................... 17
2.4.2. Dua Mode Buckboost Converter .......................................... 17
2.5. Mikrokontroller ............................................................................... 18
2.5.1. Atmega 328 ........................................................................... 21
2.5.2. Konfigurasi Pin AVR Atmega 328 ....................................... 21
2.6. Sensor Arus ..................................................................................... 24
2.7. Rangkaian Pembagi Tegangan ........................................................ 25
BAB III Perencanaan dan Pembuatan Alat .................................................... 27
3.1. Photovoltaic Mono-Crystalline Silicone Cells SL50CE-18 ............ 28
3.2. Sensor Arus ..................................................................................... 28
3.3. Rangkaian Sensor Tegangan ........................................................... 29
3.4. Minimum Sistem Mikrokontroller .................................................. 31
3.5. Rangkaian Buckboost Converter .................................................... 32
3.6. Display LCD (Liquid Crystal Display) ........................................... 37
3.3. Perencanaan Perangkat Lunak ........................................................ 37
3.7. Program Mikrokontroller ................................................................ 37
viii
3.7.1. Timer/Counter ............................................................. 38
3.7.2. ADC (Analog to Digital Converter) ............................ 39
3.7.3. Incremental Conductance ............................................ 41
BAB IV Pengujian dan Analisa Alat ................................................................ 43
4.1. Pengujian Rangkaian Sensor Arus .................................................. 43
4.2. Pengujian Rangkaian Sensor Tegangan .......................................... 45
4.3. Pengujian Rangkaian Buckboost Converter ................................... 46
4.4. Pengujian Rangkaian Kontrol ICM dan Display ............................ 49
BAB V Penutup .................................................................................................. 53
5.1. Kesimpulan ..................................................................................... 53
5.2. Saran ................................................................................................ 53
LAMPIRAN
DAFTAR PUSTAKA
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Konfigurasi Port B .............................................................................. 22
Tabel 2.2. Konfigurasi Port C .............................................................................. 23
Tabel 2.3. Konfigurasi Port D .............................................................................. 23
Tabel 3.1. Data Spesifikasi Photovoltaic ............................................................. 28
Tabel 3.2. Register ADMUX ............................................................................... 39
Tabel 3.3. Konfigurasi Clock ADC ...................................................................... 40
Tabel 3.4. Pemilihan Sumber Picu ADC ............................................................. 40
Tabel 4.1. Data Hasil Pengujian Sensor Arus ...................................................... 44
Tabel 4.2. Data Hasil Pengujian Sensor Tegangan .............................................. 45
Tabel 4.3. Data Hasil Pengujian Buckboost Converter ........................................ 48
Tabel 4.4. Data Hasil Pengujian Lapangan(23-01-2015) ..................................... 50
Tabel 4.5. Data Hasil Pengujian Lapangan(02-02-2015) ..................................... 50
Tabel 4.6. Data Hasil Pengujian Lapangan(03-02-2015) ..................................... 51
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Skema Sederhana Sistem Panel PV .................................................. 6
Gambar 2.2. Skema Efek Photovoltaic .................................................................. 7
Gambar 2.3. Rangkaian Pengganti Sel Surya ........................................................ 8
Gambar 2.4. Karakteristik Sel Photovoltaic Terhadap Perbedaan Radiasi ............ 9
Gambar 2.5. Karakteristik Sel Photovoltaic Terhadap Perbedaan Suhu .............. 10
Gambar 2.6. Blok Diagram MPPT ....................................................................... 12
Gambar 2.7. Kurva Kemiringan P-V ................................................................... 13
Gambar 2.8. Flowchart Algoritma Incremental Conductane ............................... 15
Gambar 2.9. Kurva I-V ........................................................................................ 16
Gambar 2.10. Rangkaian Buckboost Converter ................................................... 17
Gambar 2.11. Buckboost Converter Dalam Kondisi Switch On ......................... 17
Gambar 2.12. Buckboost Converter Dalam Kondisi Switch Off ......................... 18
Gambar 2.13. Konfigurasi Pin Atmega 328 ......................................................... 22
Gambar 2.14. Rangkaian Pembagi Tegangan ..................................................... 25
Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem MPPT ........................................................... 27
Gambar 3.2. Diagram Blok ACS712 ................................................................... 29
Gambar 3.3. Rangkaian Pembagi Tegangan (Sensor Tegangan Photovoltaic) .... 30
Gambar 3.4. Rangkaian Pembagi Tegangan (Sensor Tegangan Buckboost) ....... 30
Gambar 3.5. Rangkaian Minimum Sistem Atmega 328 ...................................... 31
Gambar 3.6. Rangkaian Buckboost Converter ..................................................... 36
Gambar 3.7. Konfigurasi Pin LCD Terhadap Pin Kontrol ................................... 37
xi
Gambar 3.8. Alur Algoritma Incremental Conductance ...................................... 42
Gambar 4.1. Rangkaian Pengujian Sensor Arus .................................................. 43
Gambar 4.2. Rangkaian Pengujian Sensor Tegangan .......................................... 45
Gambar 4.3. Rangkaian Pengujian Buckboost Converter .................................... 46
Gambar 4.4. Data Sinyal PWM Hasil Pengujian (D. Cycle = 50%) .................... 47
Gambar 4.5. Data Sinyal PWM Hasil Pengujian (D. Cycle = 60%) .................... 47
Gambar 4.6. Data Sinyal PWM Hasil Pengujian (D. Cycle = 49%) .................... 48
Gambar 4.7. Diagram Blok Pengujian Lapangan ................................................ 49
xii
DAFTAR PUSTAKA
1. Yuniar, Frediawan. “Perancangan maksimum power point tracking untuk
panel surya menggunakan konverter buck-boost dengan metode logika
fuzzy (hardware))”. Laporan Tugas Akhir Jurusan Elektro. UMM. 2013
2. W. Hart, Daniel. 1997. “Introduction To Power Electronic”. Valparaiso
University, Indiana: Prenice-Hall International, Inc.
3. H. Rashid, Muhammad. 2001. “Power Electronics Handbook”. Canada:
Academic Press.
4. Andrianto, Heri. 2013. “Pemrograman Mikrokontroler AVR ATMega16
Menggunakan Bahasa C (CodeVisionAVR)”. Bandung : Informatika
5. http://www.atmel.com/v2PFResults.aspx#
6. Putra, Agfianto Eko. 2010. “Modul:ATMega dan Bascom AVR”
xiii