SISTEM PENGKONVERSI DAYA MAKSIMAL MODUL SURYA MELALUI DETEKSI TEGANGAN. Leonardus Heru Pratomo Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranana

Transkripsi

1 E KAJAN MAH, lume 15, Nmr 1, Januari 2013 EM PENGKONE DAYA MAKMA MODU UYA MEAU DEEK EGANGAN enardu Heru Pram eknik Elekr Univeria Kalik egijapranana ABAK Krii energi yang diebabkan keerbaaan eredianya bahan bakar minyak memberikan dampak pada berbagai ekr kehidupan. Berbagai uaha unuk mengaai permaalahan erebu elah banyak dilakukan mulai dari pencarian umber energi alernaif hingga langkah-langkah penghemaan energi. Energi lirik ebagai alah au benuk energi yang paling banyak digunakan manuia anga erpengaruh akiba erjadinya kelangkaan bahan bakar minyak. inar maahari di ndneia erpancar eiap hari dan belum dimanfaaakan ecara makimal. Ala yang merubah bearan energi inar maahari ke energi lirik biaa diebu phvlaic ecara erinegrai dinamakan mdul urya. Mdul urya memiliki karakeriik yang unik unuk mendapakan daya makimal. Dalam merancang iem kendali unuk memakimalkan daya ini haru euai dengan kurva karakeriikya. Kendali ipe egangan dierapkan unuk mengendalikan aliran daya pada iem knveri energi ini. Dengan mede ini ala memiliki efiieni knveri energi kurang lebih ebear 83% hal ini didaarkan pada percbaan di labrarium knveri energi lirik. Kaa kunci: Mdul urya, Daya Makimal, egangan. PENDAHUUAN Dewaa ini kebuuhan akan energi lirik emakin eraa menjadi kebuuhan primer. Hal ini menyebabkan penambahan pua pembangki energi lirik menjadi kala priria uama unuk memenuhi kebuuhan kelirikan. Perkembangan perumahan, perkanran dan induri anga pea, banyak ekali energi lirik yang dibuuhkan unuk memfailiai perkembangan ini. ebih parahnya lagi banyak empa erpencil yang belum eraliri lirik dan mungkin juga idak bia eraliri dengan baik. Mialnya di puncak gunung dan di engah lau membuuhkan energi ini. Meningkanya penggunaan energi lirik menyebabkan maalah energi khuunya di ekr pemak lirik, lebih parahnya lagi pemak energi lirik menggunakan bahan bakar fil ebagai energi primer. Energi ipe ini makin lama akan habi. Knveri energi menggunakan bahan bakar fil memberi dampak yang kurang baik erhadap lingkungan anara lain: plui udara, uara, meningkanya efek uhu bumi, ingka karbn di udara menjadi inggi dan efek rumah kaca. Mdul urya aau lar cell adalah ala yang menghailkan energi lirik dengan memanfaakan energi inar maahari. Energi ipe ini eredia dalam jumlah yang bear, ramah lingkungan, didapakan dengan cuma-cuma dan dapa diperbaharui ecara eru meneru. iem knveri energi inar maahari ke energi lirik memerlukan penanganan yang khuu ehingga knveri energinya dapa makimal euai dengan kurva karakeriiknya. Dengan adanya ala ini maka kebuuhan akan energi lirik akan bia diprduki endiri dan dengan iem pengendali yang ederhana maka iem ini dapa eredia dalam harga yang murah. ehingga memunculkan knep dimana ada beban (kebuuhan lirik) di iu akan ada pua pembangki. Permaalahan uama pada mdul urya adalah bagaimana cara mendapakan knveri energi yang makimal euai kurva 27

2 OAD E KAJAN MAH, lume 15, Nmr 1, Januari 2013 karakeriiknya. Pada prinipnya kurva karakeriik dibagi menjadi beberapa macam eknik pengendalian dengan mendeeki bearan aru, egangan dan daya. Jika digunakan bearan daya maka dibuuhkan enr aru dan egangan era iem pengali yang realiainya anga rumi dan mahal (Felix,2010). Beberapa eknik unuk mendapakan daya makimal juga elah dikembangkan anara lain berbai krelai riak, fuzzy lgic, berbai hill and valley, P cnrller (Felix, 2010), (invi, 2010), (Dedy, 2010). Pada makalah ini dikembangkan uau rukur kendali melalui deeki lereng egangan unuk mendapakan daya makimal kemudian dikendalikan dengan eknik mdulai dela. Dengan eknik yang dikembangkan ini rukur rangkaian kendali knveri daya makimal menjadi ederhana dan mampu menghailkan daya makimal yang baik egangan dan deeki daya. Jika yang digunakan deeki aru maka dibuuhkan enr aru yang harganya relaif mahal begiu juga degan deeki daya diperlukan iem pengali anara egangan dan aru ehingga rangkaian menjadi lebih kmplek, Mdul urya memiliki karakeriik aru erhadap egangan, maka unuk mempermudah dibua uau mdel rangkaian ekivalen. uau el mdul urya dapa diganikan dengan phdida dan dengan adanya radiai cahaya akan mengahkibakan aru yang mengalir ph (ph curren). Aru bercabang menuju dida, ahanan hun ( h ) dan keluar ke beban ( ), eperi pada gambar 2. MODU UYA Energi lirik merupakan alah au benuk energi yang paling banyak dibuuhkan leh manuia. Keerbaaan penyaluran energi lirik maupun keerbaaan dalam kapaia yang eredia membua idak emua lapian mayaraka dapa menikmai energi lirik. Melalui mdul urya, energi maahari dapa diubah menjadi energi lirik dalam benuk egangan earah. Mdul urya merupakan ala yang dapa mengknveri energi inar maahari ecara langung. iem knveri energi uau lar cell dapa makimal, jika mengikui kurva karakeriik, eperi pada gambar 1. Dari gambar 1 unuk mendapakan daya makimal dapa dilakukan dengan beberapa macam cara anara lain deeki aru, deeki Gambar 1. Kurva karakeriik Mdul urya [hp:// irradiance ph d h Gambar 2. angkaian ekivalen el mdul urya h 28

3 E KAJAN MAH, lume 15, Nmr 1, Januari 2013 Bearnya peramaan aru adalah : ph i- D d h C (1) KONEE DAYA K uau bearan aru earah dapa diubah kedalam uau bearan aru earah yang lain, hal ini dikenal dengan knverer daya lirik aru earah, jika egangan keluaran lebih kecil dari egangan maukan diebu ebagai buck (ep dwn) chpper, jika egangan keluaran lebih bear dari egangan maukan dikenal dengan b (ep up) chpper, dan jika iem keduanya digabungkan, maka dinamakan buck-b (ep up-dwn) chpper. Meda pengubahan bearan egangan earah knan menjadi egangan earah variabel dilakukan dengan menggunakan aklar elekrnik (Pram, 2011). Pada Gambar 3. diunjukkan uau knverer jeni ep dwn dengan mengimplemenaikan BJ ebagai aklar elekrniknya. Jika BJ pada kndii jenuh maka akan berifa eperi aklar eruup, eapi jika BJ cu ff maka akan berifa ebagai aklar erbuka. i-c i- OAD Gambar 3. Knverer jeni ep dwn Pada aa aklar pada kndii knduki, maka aru dari umber egangan maukan akan mengalir melalui indukr kemudian + - bercabang pada kapair dan beban. Karena pada durai ini energi dari umber dierap indukr, maka aru pada indukr akan naik. Pada kndii ini peramaan yang dapa diurunkan adalah ebagai beriku: di d di karena durai waku d adalah elama aklar pada kndii knduki, maka n d di (2) edangkan pada aa aklar dalam kndii idak knduki, maka umber idak akan erhubung ke beban, eapi karena aru yang mengalir pada indukr idak dapa berubah ecara mendadak, aru akan mengalir melalui indukr ke beban dan kapair era dida freewheeling. Pada kndii ini energi yang erimpan pada indukr akan dilepa ehingga aru indukr akan urun. Peramaan pada aa aklar membuka adalah ebagai beriku: di d d di karena durai waku pada kndii ini ama dengan waku aklar membuka (ff), maka 29

4 E KAJAN MAH, lume 15, Nmr 1, Januari 2013 di ff (3) (be) (D) i() i( ) Ou (5) Dan jika aru ii maukan ebear (6) Dengan memperhaikan hukum keearaan daya maka dapa diperleh uau peramaan i(d) Gambar 4. Gelmbang aru dan egangan erhadap waku jika peramaan (2) dan (3) dieliminai, maka diperleh n n d n n n ff ff (4) Dengan menginga hukum keamaan daya maka fakr d juga anga menenukan ebagai variable penyeuai. Jika aru raa-raa keluaran, maka dengan beban ebear u akan didapa d (7) 2 ehingga rangkaian knverer daya lirik ipe ep dwn dapa diekivalenkan ebagai beriku : d 2 Gambar 5. angkaian ekivalen knverer 30

5 E KAJAN MAH, lume 15, Nmr 1, Januari 2013 MODUA DEA Mdulai dela adalah uau eknik mdulai yang digunakan unuk membangkikan pula-pula kendali para rangkaian daya. angkaian mdulai dela erdiri dari iem pembanding pada umpan maju dan iem inegrar ebagai umpan balik ehingga membenuk lp eruup ebagai kendali. Beriku ini adalah rangkaian mdulai dela. inyal Maukan + - inyal Mdulai Gambar 6. angkaian mdulai dela MPEMENA uau mdul urya memiliki kurva karakeriik eperi pada gambar 1, dimana unuk mendapakan daya makimal dapa diempuh dengan berbagai macam cara, alah aunya adalah dengan menggunakan lereng egangan. egangan keluaran mdul urya memiliki peramaan : (8) AK q c ph d C : egangan Keluaran,. Jika dimdelkan dalam benuk kefiien emperaur Keerangan : C C 1 A : Kefiien emperaur β : : emperaur (9) ehingga iem memiliki fakr kreki ebeai : C 1 Keerangan : α C ehingga : CX x : lpe : efereni benchmark C CX K O (11) O C (10) Dimana nikai K lebih kecil dari pada au, aau nilai k bervariai anara nilai 0.71 ampai 0.8 ehingga algarima dapa diwujudkan eperi gambar 7. Keerangan : Q : Muaan elekrn ( C). K : Knana Blzmann ( J/0K). : Aru keluaran, A. ph : Aru phn(5 A). d : aru dida ( A). : reiani eri (0.001 _). c : emperaur perai (25 C). 31

6 E KAJAN MAH, lume 15, Nmr 1, Januari 2013 ar Pengukuran c dan nilai K Perhiungan mpp = K c mpp = c Ye N Gambar 9. imulai daya maukan dan keluaran p Gambar 7. Algarima kendali ecara deail rangkaian kendali yang diimplemenai eperi pada gambar 8. Percbaan dilakukan dengan menggunakan mdul urya dengan kapaia 50 WP dua buah yang dihubung ecara parallel, beriku ini adalah hail ujicba yang elah dilakukan di labrarium. O A D Driver K Gambar 10. Pengujian egangan maukan dan keluaran Gambar 8. kema rangkaian kendali PENGUJAN DAN PEMBAHAAN Dari hail implemenai diaa diujicba dengan menggunakan fware pwer imular didapakan daa ebagai beriku: 32

7 E KAJAN MAH, lume 15, Nmr 1, Januari 2013 abel 1. Hail ujicba Dari hail ujicba nilai efiieni knveri ala didapakan dengan cara memperbandingkan daya keluaran dan daya maukan pada iem pengknveri daya lirik % Gambar 11. F pengujian ala knrl Gambar 12. F pengujian mdul urya KEMPUAN iem pengknveri daya makimal dengan deeki lereng egangan dan mdulai dela dapa diimplemenai dengan baik. iem yang diimplemenai anga ederhana dan memiliki repn yang baik era memiliki efiieni ebear %. UCAPAN EMAKAH Kami ucapkan erima kaih kepada Direkra Jendral Pendidikan inggi Deparemen Pendidikan Nainal, karena elah membiayai peneliian ini dalam kema peneliian Hibah Beraing

8 E KAJAN MAH, lume 15, Nmr 1, Januari 2013 DAFA PUAKA Dedy. P, Pram H. dan ej. Y, 2010, Pemanfaaan Mikrknrler ipe A8952 ebagai Pengendalian Daya Makimum Pada CEE, UGM Ygyakara Eridanu dan Pram H., 2010, Mede Pengendali Daya Panel urya dengan Kendali Adapif, CEE, UGM Ygyakara Felix. Y dan Pram, H., 2009, Memakimalkan Daya Phvlaic dengan Krelai iak, E- urabaya Pram, H., 2009, mplemenai Mulilevel nverer Jeni DC erpiah dengan Kendali Hyerii ebagai Anarmuka Phvlaic Mdule, A, urabaya Pram, H., 2009, Pemanfaaan Mikrknrller ipe 8952 ebagai Pengendali Mulilevel nverer, CEE, UGM Ygyakara Pram, H., 2005, Buck DC-DC Knverer Dengan Kendali One Cycle, MENUM, l 1. N 3 Pram. H., 2005, Memakimalkan Knveri Energi inar Maahari Menjadi Energi irik, apran Peneliian UNKA 2011 invi. A. D, Pram H. dan ej. Y, 2010, Maximum Pwer Pin racker pada Phvlaic Mdule dengan Menggunakan Fuzzy gic Cnrller, CEE, UGM Ygyakara 34