Terbit online pada laman web jurnal: http://journal.
id/index.
php/JASENS JOURNAL OF APPLIED SMART ELECTRICAL
NETWORK AND SYSTEMS (JASENS)
Vol.
2 No.
24 - 29
ISSN Media Elektronik: 2723-5467 Optimasi Sistem Photovoltaik Menggunakan Konverter Cuk Berbasis Metode Simple Perturb and Observe Tatit Sulis1.
Fathoni2.
Ratna Ika Putri3
1, 2, 3
Teknik Elektronika.
Teknik Elektro.
Politeknik Negeri Malang tatitsulis96@gmail.
com*, 3ratna.
ika@polinema.
Abstract Considering that Indonesia is a tropical country, the availability of solar energy is abundant during the dry season which lasts for 6 months.
Photovoltaic can be used as a source of electrical energy in remote areas that are still not reached by PLN.
The circuit of choice was chosen because it is able to lower and increase the source voltage of the 200WP photovoltaic.
The advantage of the cuk converter is that it is able to reduce the ripple at the PV output which can cause the voltage to reach a constant long time.
The well-known method is the perturb and observation (P&O) method in the P&O method.
PWM is used to control the converter and control the desired voltage.
Based on the test, the input voltage of 12V power supply with a duty cycle of 10% produces a voltage of 1.
Meanwhile, the test results for the 12V power supply input, with a duty cycle of 60%, produce a voltage of 11.
So that the application of P&O on the choke is considered to be quite effective in the photovoltaic system with fairly stable results and an average output voltage of 23,848 Volts.
Keywords: Photovoltaic.
Cuk Converter.
PWM.
P&O.
Abstrak Mengingat indonesia adalah negara tropis maka ketersediaan energi matahari yang cukup melimpah pada saat musim kemarau yang berlangsung selama 6 bulan.
Photovoltaik dapat digunakan sebagai sumber energi listrik di daerah terpencil yang masih belum terjangkau oleh PLN.
Rangkaian konverter cuk dipilih karena mampu menurunkan dan menaikkan tegangan sumber dari photovoltaik 200WP.
Kelebihan cuk konventer yaitu mampu mengurangi ripple pada keluaran PV yang dapat menyebabkan tegangan akan lama mencapai konstan.
Metode yang terkenal adalah metode perturb and observe (P&O) dalam metode P&O.
PWM digunakan untuk mengontrol konverter dan mengontrol tegangan yang di inginkan.
Berdasarkan hasil pengujian, tegangan masukan power supply 12V dengan duty cycle 10% menghasilakan tegangan 1.
Sementara hasil pengujian masukan power supply 12V, dengan duty cycle 60% menghasilkan tegangan 11.
Sehingga penerapan P&O pada konverter cuk dirasa cukup efektif pada sistem photovoltaik dengan hasil yang cukup stabil dan rata-rata keluaran tegangan 23,848 Volt.
Kata kunci: Photovoltaik.
Konverter cuk.
PWM.
P&O.
Diterima Redaksi : 24-05-2021 | Selesai Revisi : 21-06-2021 | Diterbitkan Online : 30-06-2021 Pendahuluan Beberapa metode telah dikembangkan untuk menentukan titik daya maksimal, salah satunya metode Teknologi PV (Photovoltai.
di dunia industri indonesia perturb and Observe (P&O), metode P&O mempunyai sudah banyak digunakan.
Mengingat indonesia algoritma untuk mencapai daya yang maksimal.
Metode merupakan negara tropis sehingga ketersediaan energi P&O bekerja dengan cara mencari gangguan pada matahari yang cukup melimpah.
Photovoltaik dapat tegangan atau arus pada daya keluaran PV dan digunakan sebagai sumber energi listrik di daerah yang mengevaluasi daya keluaran PV dengan siklus pertubasi belum terjangkau PLN.
, daya yang dihasilkan oleh sebelumnya.
serta metode P&O memiliki kemampuan photovoltaik dipengaruhi oleh intensitas cahaya self tuning dapat mencapai daya maksimum.
matahari, suhu matahari, faktor geografi.
Maka Untuk dapat mencapai daya maksimum dengan cara diperlukan sistem kontrol yang mampu melacak titik mengatur duty cycle pada dc-dc converter.
, dengan daya maksimum.
Teknik MPP (Maximum Power menggunakan rangkaian cuk converter lalu rangkaian Poin.
adalah sebuah teknik mendapatkan daya cuk converter diaplikasikan pada PV.
Cuk converter maksimum disetiap kondisi yang berbeda Ae beda.
mempunyai beberapa kelebihan yaitu salah satunya Tatit Sulis1.
Fathoni2 .
Ratna Ika Putri3 Journal of Applied Smart Electrical Network and System (JASENS ) Vol .
2 No.
24 Ae 29 mampu mengurang ripple pada keluaran PV yang dapat yang didapat sekarang dengan nilai daya yang menyebabkan tegangan akan lama mencapai konstan.
Dari flowchart algoritma P&O seperti pada Gambar 2.
Sample PV_V.
and PV_I.
, merupakan pembacaan tegangan dan arus yang dihasilkan oleh PV Metode Penelitian sehingga dapat di kalkulasikan menjadi daya PV_P.
Diagram Blok Jika telah mencapai titik daya yang diinginkan maka akan mengoreksi tegangan PV_V.
Jika tegangan kurang dari yang diinginkan maka PWM dinaikkan.
Jika tegangan lebih dari yang diinginkan maka PWM Perancangan Driver Mosfet Untuk mengaktifkan mosfet pada konverter cuk maka diperlukan driver mosfet untuk mengaktifkannya.
Perancangan rangkaian driver mosfet menggunakan Gambar 1.
Diagram Blok optocoupler PC817 seperti pada Gambar 4.
Driver mosfet berfungsi untuk mengaktifkan switching mosfet Blok diagram sistem ditunjukkan pada Gambar 2 yaitu dengan cara menghubungkan driver mosfet antara Photovoltaik mengkonversi energi matahari menjadi keluaran pin mikrokontroler dengan pin gate mosfet.
energi listrik yang berupa arus dan tegangan.
Arus dan tegangan akan masuk ke konverter cuk.
Dikarenakan hasil arus dan tegangan dari photovoltaik tidak stabil, tergantung intensitas matahari, untuk memperoleh daya yang maksimum maka digunakan metode Perturb and Observe (P&O) untuk mengatur duty cycle pada konverter cuk.
Ketika tegangan yang dihasilkan dari photovoltaik lebih besar dari keluaran yang diinginkan maka konverter cuk akan menaikkan duty cycle untuk menurunkan keluaran sesuai dengan keluaran yang diinginkan, begitupun sebaliknya ketika keluaran Gambar 3.
Rangkaian Driver Mosfet kurang dari keluaran yang diinginkan.
Konverter cuk akan menurunkan duty cycle agar keluaran naik sesuai Untuk mengetahui besaran komponen yang digunakan dengan keluaran yang diinginkan.
Hal ini terjadi terus RA dan RB pada rangkaian driver mosfet maka dapat menerus hingga keluaran yang diinginkan menjadi menggunakan persamaan yaitu :
Metode P&O yang ada didalam mikrontroler akan mengatur nilai duty cycle yang dibutuhkan oleh Perhitungan Mencari Nilai Hambatan RA konverter cuk berdasarkan arus dan tegangan yang !""#!"$ .
dibaca oleh sensor arus dan tegangan.
Hasil masukan ycIya = %& dan keluaran ditampilkan di LCD 16x2.
ycIya = 300 Perancangan Perturb and Observe Pada rangkaian Driver Mosfet menggunakan resistor 330 Ohm karena terdapat dipasaran.
Perhitungan Mencari Nilai Hambatan RB ycIyaA = !""#!& .
= 170 Pada rangkaian Driver Mosfet menggunakan resistor 220 Ohm karena terdapat dipasaran.
Perancangan Konverter cuk Konverter cuk merupakan salah satu jenis rangkaian penaik atau penurun tegangan yang memiliki Gambar 2.
Flowchart P&O karakteristik seperti rangkaian buckboost.
Hasil keluaran tegangan output mempunyai polaritas yang Metode perturb and observe (P&O) merupakan metode berkebalikan dengan tegangan input.
yang bekerja dengan cara membandingkan nilai daya Journal of Applied Smart Electrical Network and Systems (JASENS) Tatit Sulis1.
Fathoni2 .
Ratna Ika Putri3 Journal of Applied Smart Electrical Network and System (JASENS ) Vol .
2 No.
24 Ae 29 Gambar 4.
Rangkaian Konverter cuk Untuk dapat mengetahui besaran komponen yang digunakan seperti mosfet, duty cycle Perhitungan Nilai Duty Cycle Minimal dan Maksimal ycOycu = ycOycnycu )#( 24 Oe 24ya = 36ya = 60ya ya = 0.
Gambar 5.
Rangkaian Sensor Arus Perancangan Sensor Tegangan Sensor tegangan berfungsi untuk mendeteksi tegangan keluaran PV.
Keluaran dari sensor terhubung ke pin analog mikro.
Tegangan dari PV yang akan di ukur memiliki tegangan 1V - 36V.
Tegangan keluaran sensor yang terhubung mikro memiliki tegangan 0V - 4.
sebagai masukan pin analog mikrokontroler.
Perhitungan Nilai Induktor
!* ,()#()/0
ya1 = OI.
ya1 = 232.
258 ycya Didapat nilai inductor sisi input dan output sebesar 232AAH, maka inductor yang digunakan pada rangkaian sebesar 330 AAH.
Perhitungan Nilai Kapasitor %* ,y.
/0 ya1 = OI566 ya1 = 10.
7457 ycya Gambar 6.
Rangkaian Sensor Tegangan Didapat nilai kapasitor sebesar 10 AAya.
Maka kapasitor Untuk menegatahui besaran komponen yang digunakan R1 dan R2 pada rangkaian driver mosfet yang digunakan 20 AAya sesuai dengan yang ada di maka dapat menggunakan persamaan yaitu :
Perhitungan Arus Maksimal Pada Beban Resistor
Perhitungan Nilai Kapasitor Filter
OI237
ya2 = OI566 y 890 ya1 = 20.
1612 ycya ya:.
< =
!:.
< = 6 ycoya Perhitungan Nilai Resistansi Total Kedua Resistor Didapatkan nilai kapasitor sebesar 20.
16 AAF, maka !:.
kapasitor yang digunakan 35 AAF sesuai dengan yang ada ycIycycuycycayco:>? = %:.
di pasaran.
ycIycycuycycayco:>? = 600 E Perancangan Sensor Arus Perhitungan Nilai Resistansi R1 dan R2 sensor arus ACS712 merupakan sebuah modul sensor untuk mengukur arus baik arus AC maupun arus DC.
ycOycuycyc = @7A@) x Vin
Pemilihan sensor ACS712 karena memiliki arus 5 = @7 x 36
@7A@)
maksimal 5A dan dengan jangkauan tegangan keluaran 5ycI1 5ycI2 = 30ycI2 minimal 1V.
sedangkan alat membutuhakan arus maksimal tidak sampai 5A.
jadi penggunaan sensor 5ycI1 = 25ycI2 ACS712 sangat tepat serta sangat mudah di dapat dan yaycnycoyca ycI1 = 600, terjangkau di pasaran.
Sensitifitas sensor ACS712 ini ycI2 = .
memiliki arus sebesar 100mV/A.
Journal of Applied Smart Electrical Network and Systems (JASENS) .
Tatit Sulis1.
Fathoni2 .
Ratna Ika Putri3 Journal of Applied Smart Electrical Network and System (JASENS ) Vol .
2 No.
24 Ae 29 Tegangan (Vou.
Berdasarkan hasil pengujian sensor arus data sensor yang cukup linier namun dengan naik turunnya yang Pengujian Sensor Tegangan tidak terlalu besar jika dibandingkan dengan pengukuran Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kemampuan multimeter.
kerja dari sensor tegangan sebelum sensor digunakan Pengujian Konverter cuk sebagai alat ukur tegangan pada rangkaian konverter Pengujian dilakukan dengan cara melewatkan Pada saat tegangan PV kurang dari yang di butuhkan, tegangan dari sumber tegangan yaitu DC power supply maka tegangan akan dinaikkan.
Tetapi pada saat ke dalam sebuah rangkain sensor tegangan.
Nilai yang tegangan keluaran PV lebih besar dari yang di butuhkan, terbaca pada sensor tegangan selanjutnya akan maka tegangan akan diturunkan.
dibandigkan dengan alat ukur tegangan lainnya yaitu AVO meter.
Tegangan (Vou.
Hasil dan Pembahasan 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% Duty Cycle (%) Tegangan (Vi.
Vout Sensor (V) Vout (V) Vout AVO Meter (V) Gambar 9.
Grafik Pengujian Konverter cuk Pada pengujian konverter cuk dengan input 12 Volt didapatkan jika duty cycle bertambah besar maka Berdasarkan ppengujian sensor tegangan maka dapat tegangan output rangkaian konverter cuk akan disimpulkan pengukuran menggunakan sensor tegangan bertambah besar, sedangkan jika duty cycle bertambah dengan menggunakan multimeter terlihat linier.
Ini kecil maka tegangan output rangkaian konverter cuk berarti sensor tegangan dapat dijadikan patokan data akan bertambah kecil.
untuk penggunaan metode perturb and observe (P&O).
4 Pengujian Konverter cuk Dengan Input Dibawah 12 Pengujian Sensor Arus Volt Gambar 7.
Grafik Pengujian Sensor Tegangan Tegangan (Vou.
& Arus (Iou.
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kemampuan Pengujian ini dimaksudkan untuk melihat kemampuan kerja dari sensor arus ACS712 sebelum sensor konverter cuk yang menggunakan metode P&O untuk digunakan sebagai alat ukur arus pada rangkaian menghasilkan keluaran tegangan dan arus.
Pengujian konverter cuk.
Pengujian dilakukan dengan cara dilakukan dengan cara menguhungkan inputan PV yang melewatkan arus dari sumber tegangan yaitu DC power dihubungkan dengan beban rheostat dengan beban supply ke dalam sebuah rangkain sensor arus yang sudah 101,6E.
diberi beban.
Nilai yang terbaca pada sensor arus selanjutnya akan dibandigkan dengan alat ukur arus lainnya yaitu AVO meter.
Arus (Iou.
0,15 0,05 Arus (Ii.
Iout Sensor (A) Iout AVO Meter (A) Vin 8,1.
Vin 12,8.
Vin 15,6.
Vin 20,1.
Vin 24,1.
Iin 3.
9 Iin 2.
2 Iin 2.
2 Iin 1.
8 Iin 2.
Tegangan input (Vi.
& Arus Input (Ii.
Vout (V) Iout (A) Gambar 10.
Grafik Pengujian Konverter cuk dengan Input Dibawah 12 Volt Berdasarkan hasil pengujian Rangkaian berhasil menstabilkan keluaran tegangan sesuai dengan tegangan Journal of Applied Smart Electrical Network and Systems (JASENS) Gambar 8.
Grafik Pengujian Sensor Arus Tatit Sulis1.
Fathoni2 .
Ratna Ika Putri3 Journal of Applied Smart Electrical Network and System (JASENS ) Vol .
2 No.
24 Ae 29 yang sudah dirancang yaitu 24V.
Hal ini terjadi karena Pengujian dilakukan dengan cara mengambil data metode P&O bekerja mengkompensasi kekurangan atau keluaran photovoltaik yang dihubungkan dengan beban kelebihan daya dengan cara memperbesar atau rheostat, waktu pengujian dilakukan pada pukul 11.
memperkecil nilai PWM yang akan digunakkan untuk WIB hingga 15.
00 WIB.
Beban rheostat akan diubah Ae ubah dengan range beban 110,7E hingga 152,7 E.
menaikkan atau menurunkan tegangan dan daya.
5 Pengujian Konverter cuk Tanpa Metode P&O Tegangan (V).
Arus (A) & Daya
(W)
Berdasarkan hasil pengujian didapatkan keluaran Pengujian dilakukan dengan cara mengambil data tegangan rangkaian 24V, dengan rata-rata keluaran keluaran photovoltaik yang dihubungkan dengan beban tegangan 23,848 Volt dengan rata-rata arus 0,2 Ampere.
Waktu pengujian dilakukan antara pukul 11.
00 Hal ini terjadi karena metode P&O bekerja WIB hingga 15.
00 WIB.
Hal ini dilakukan karena ketika mengkompensasi kekurangan atau kelebihan daya 00 WIB hingga 15.
00 sinar matahari sangat dengan cara memperbesar atau memperkecil nilai PWM terik sehingga keluaran dari photovoltaik akan yang akan digunakan untuk menaikkan atau Beban rheostat akan diubah Ae ubah dengan menurunkan tegangan.
range beban 110,7E hingga 152,7 E.
Kesimpulan WIB WIB WIB WIB WIB Waktu (WIB) Vout (V) Iout (A) Daya (Wat.
Gambar 11.
Grafik Pengujian Konverter cuk Tanpa Metode P&O Berdasarkan hasil penelitian optimasi sistem photovoltaik menggunakan konverter cuk berbasis simple perturb and observe method dapat diambil kesimpulan, jika tanpa menggunakan metode P&O maka rata-rata tegangan keluaran 40,3 volt dan rata-rata arus 0,1 Ampere, apabila menggunkan metode P&O maka rata-rata tegangan keluaran 23,848 volt dan ratarata arus keluaran sebesar 0,2 Ampere.
Sehingga penerapan P&O pada konverter cuk dirasa cukup efektif dengan hasil keluaran yang cukup stabil.
Lebar pulse signal PWM pada cuk converter akan berubah apabila tegangan input kurang dari 24 Volt atau lebih dari 24 Volt, sehingga tegangan keluaran Cuk Converter tetap Berdasarkan hasil pengujian didapatkan bahwa tegangan tertinggi bernilai 42,55V terjadi pada pukul 11.
00 WIB Ucapan Terimakasih dengan beban bernilai 152,7 E.
Ini menandakan bahwa Terima kasih kepada pembimbing di Politeknik photovoltaic menerima energi matahari terbaik sehingga Negeri Malang yang telah meluangkan waktu untuk mengahasilkan daya yang maksimal.
Selama membantu menyelesaikan penelitian ini.
pengambilan data yang dimulai dari pukul 11.
00 hingga 00 rata Ae rata tegangan yang dihasilkan oleh Daftar Rujukan photovolaik adalah 40,51 V.
Tegangan (V).
Arus (A) & Daya
(W)
6 Pengujian Konverter cuk Dengan Metode P&O WIB WIB WIB WIB WIB Waktu (WIB) Vout (V) Iout (A) Daya (Wat.
Gambar 12.
Grafik Pengujian Konverter cuk Dengan Metode P&O .
Suryoatmojo.
, 2020.
Design of Bidirectional DC-DC Cuk Converter for Testing Characteristics of Lead-Acid Battery.
Przeglad Elektrotechniczny, 26 .
, pp.
Fitriah.
CITEE (Conference on Information Technology and Electrical Engineerin.
, 2019.
Implementasi Maximum Power Point Tracking (MPPT) Berbasis Perturb and Observe (P&O) pada Photovoltaic (PV) dengan Variasi Iradiasi.
Yogyakarta, 2425 Juli 2019.
FT UGM : Yogyakarta.
Dhuhari.
, 2016.
MPPT Pada Sistem PV Menggunakan Algoritma Firely P&O dengan Modified P&O Konverter Hybrid Cuk Terkoneksi ke Grid Satu Phasa Dibawah Kondisi Partial Shaded.
Jurnal Teknik ITS, 5 .
, pp.
Mohamad.
, 2016.
Analisis Perbandingan Buck-Boost Converter dan Cuk Converter Dengan Pemicuan Mikrokontroller ATmega8535 Untuk Aplikasi Peningkatan Kinerja Panel Surya.
Jurnal Transmisi, 18 .
, pp.
Fauzi.
, 2018.
Perencanaan Maximum Power Point Tracking (MPPT) Dengan Metode Perturb and Observe Pada Panel Surya.
Jurnal Transient, 7 .
, pp.
Utami.
, 2017.
Implementasi Algoritma Perturb and Observe Untuk Mengoptimasi Daya Keluaran Solar Cell Menggunakan MPPT.
Jurnal Infomatika-Telekomunikasi-Elektronika, 9 .
, .
Safroni.
CITEE (Conference on Information Technology and Electrical Engineerin.
, 2019.
Rancang Bangun MPPT Cuk Journal of Applied Smart Electrical Network and Systems (JASENS) Tatit Sulis1.
Fathoni2 .
Ratna Ika Putri3 Journal of Applied Smart Electrical Network and System (JASENS ) Vol .
2 No.
24 Ae 29 Converter Dengan Hill Climbing Pada Wind Turbine Dengan Monitoring IoT.
Yogyakarta, 24-25 Juli 2019.
FT UGM :
Yogyakarta.
Hadyan.
Perbaikan Faktor Daya Menggunakan Cuk Converter pada Pengaturan Kecepatan Motor Brushless DCAy.
Jurnal Teknik ITS, 5 .
, pp.
Erik.
, 2016.
Maximum Power Point Tracking dengan Algoritma Perturb and Observe Untuk turbin Angin.
Jurnal Ilmiah SETRUM, 5 .
, pp.
Almanda.
SEMNASTEK (Seminar Nasional Sains dan Teknolog.
, 2019.
Perbandingan Kinerja Konverter Buck Boost dan Konverter Sepic Sebagai Charger Baterai Berbasis Panel Surya.
Jakarta, 16 Oktober 2019.
Fakultas Teknik : Universitas Muhammadiyah Jakarta.
Suwito.
, 2017.
Sistem Baterai Charging Pada Solar Energy System dengan Buck Boost Converter untuk Berbagai Tingkat Pencahayaan Di Bandar Udara.
Jurnal Teknologi Penerbangan, 1 .
, pp.
Journal of Applied Smart Electrical Network and Systems (JASENS)