Desain Maximum Power Point Tracking (MPPT) pada Panel Surya MenggunakanMetode Sliding Mode Control

Transkripsi

1 Jurnal Sains, eknlgi dan ndustri, Vl. 4, N., Desember 06, pp. - SSN print/ssn nline Desain Maximum Pwer Pint racking (MPP) pada Panel Surya MenggunakanMetde Sliding Mde Cntrl Ahmad Faizal, Bagus Setyaji, Jurusan eknik Elektr, Fakultas Sains dan eknlgi, UN Sultan Syarif Kasim Riau Jl. HR. Sebrantas N. 55 Simpang Baru, Panam, Pekanbaru, 89 ahmad.faizal@uin-suska.ac.id (Received: 8 Oktber 06; Revised: 0 Desember 06; Accepted: 0 Desember 06) ABSRAK Energi surya merupakan suatu energi alternatif yang tersedia dalam jangka waktu yang lama, sementara sumber energi utama yang digunakan saat ini mempunyai keterbatasan. Maximum Pwer Pint racking (MPP) untuk menjaga titik kerja panel surya, digunakan DC-DC Bst Cnverter sebagai pengatur tegangan keluaran dari panel surya untuk menjaga titik kerja panel surya tetap pada titik MPP. Adapun hasil dari penelitian yang dilakukan sistem yang dirancang berjalan dengan baik. erjadi kenaikan rata-rata nilai tegangan keluaran sebesar 5. %, dari rata-rata sebesar 9.84 Vlt sebelum pemasangan sistem MPP menjadi Vlt setelah pemasangan sistem MPP saat kndisi iradiasi matahari dan temperatur yang berubah-ubah, dan juga dapat mempertahankan tegangan keluaran dari mdul panel surya disekitar nilai maksimum yang diinginkan yaitu sebesar 40 Vlt. Kata Kunci : DC-DC Bst Cnverter,MPP, Panel Surya, Sliding Mde Cntrl ABSRAC Slar energy is an energy alternative that is available in a lng perid f time, while the main energy surce in use tday have limitatins Maximum Pwer Pint racking (MPP) t keep the wrking pint f the slar panels. As a supprter f the MPP system, used DC-DC Bst Cnverter as a regulatr f the utput vltage f the slar panel t keep the wrking pint f the slar panels fixed n MPP. As fr the results f research cnducted system designed. Ging n a rise in the average value f the utput vltage f 5.%, frm an average f 9.84 Vlt MPP system befre installatin be Vlt system after installatin when the MPP slar irradiatin and temperature cnditins are fickle, and can als maintain the utput vltage f the mdule's slar panels arund the desired maximum value i.e. fr 40 vlts. Keywrds : DC-DC Bst Cnverter, MPP, Panel Surya, Sliding Mde Cntrller Crrespnding Authr: Ahmad Faizal Prdi eknik Elektr, Fakultas Sains dan eknlgi, Universitas slam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau ahmad.faizal@uin-suska.ac.id Pendahuluan Energi listrik merupakan energi yang sangat penting bagi kehidupan manusia, kebutuhan energi saat ini sebagai penggerak kehidupan semakin lama semakin meningkat. Hal ini didrng leh lnjakan jumlah ppulasi manusia terutama di Negara berkembang, sementara ketersediaannya paskan daya yang ada juga tidak dapat mencukupi kebutuhan yang terus meningkat tersebut,maka dari itu dibutuhkan suatu sumber energi terbarukan. Energi terbarukan secara umum dapat didefinisikan sebagai energi yang didapat dari sumber yang alami yang ada disekitar manusia dan dapat kita perleh secara gratis. Sebagai salah satu sumber energi yang bersifat terbarukan, sinar matahari atau energi surya ini dirasa tepat untuk menjadi salah satu sumber energi listrik alternatif yang dapat digunakan. Energi Jurnal hmepage:

2 Jurnal Sains, eknlgi dan ndustri, Vl. 4, N., Desember 06, pp. - SSN print/ssn nline surya merupakan suatu energi yang bersih, terbarukan, serta tersedia dalam jangka waktu yang lama. Sumber energi surya ini juga merupakan energi terbarukan yang paling umum dimanfaatkan saat ini dan energi surya ini dapat diknversi menjadi energi listrik. Divais elektrnik yang digunakan untuk mengubah energi yang dihasilkan dari cahaya matahari menjadi energi listrik adalah panel surya. Panel surya adalah kmpnen semiknduktr yang dapat mengknversi energi surya menjadi energi listrik. Namun, karena tingkat penyinaran energi surya yang berbeda-beda pada setiap harinya menyebabkan daya keluaran dari panel surya bervariasi dan tidak maksimal [], maka dari itu diperlukannya mdel yang menyerupai karakteristik sel surya sebenarnya, sehingga kita dapat melakukan percbaan sederhana dari beberapa data untuk mencari tahu bagaimana untuk mendapatkan perfrma semaksimal mungkin dan mempertahankannya. Panel surya memiliki karakteristik yang nn-linear, hal ini membuat kita sulit untuk mendapatkan titik maksimum dari panel surya tersebut, sehingga untuk menyelesaikan masalah tersebut diperlukan pemdelan dari panel surya untuk mendesain dan mensimulasikan algritma Maximum Pwer Pint racking (MPP) untuk menjaga titik kerja panel surya tetap pada titik MPP [5]. Pada titik tersebut panel suryaberada pada keadaan ptimal, baik dari tegangan dan arus yang dihasilkan. Ketika tegangan dan arus yang dihasilkan maksimal maka akan mendapatkan keluaran daya yang maksimal []. Pada penelitian-penelitian sebelumya, yaitu dengan judul Matlab Simulink Based Study f Phtvltaic Cells Mdules Array and heir Experimental Verificatin[], kemudian desain dan implementasi maximum pwer pint tracker (MPP) slar PV berbasis Fuzzy Lgic menggunakan mikrkntrler AVR [], dansecnd-order Sliding Mde Cntrl fr Variable Speed Wind urbine Experiment System [4]. Dengan algritma MPP tersebut dapat digunakan untuk mendapatkan daya maksimal yang mampu dihasilkan dari panel surya. Pada penelitian ini, digunakan metde Sliding Mde Cntrl (SMC). Metde Sliding Mde Cntrl (SMC) digunakan untuk mencari MPP dan mempertahankannya dari panel surya, karena SMC memiliki keuntungan pelacakan kecepatan kinerja yaitu bersifat sangat rbust, dan juga kkh terhadap gangguan [4]. SMC merupakan salah satu metdlgi pengntrlan yang mampu mengatasi perubahan pada sistem, tanpa menyebabkan gangguan pada perfrma sistem itu sendiri. SMC menyediakan pendekatan yang sistematis untuk mengarahkan permasalahan kestabilan dan melacak pencapaian keberhasilan sistem dengan kemungkinan pemdelan yang sangat luas dan memiliki tujuan utama untuk memaksa dan membatasi variabel yang dikntrl berada pada permukaan luncur yang dirancang dan menjaganya agar dapat tetap berada pada keadaan yang diinginkan. Sebagai pendukung sistem MPP, digunakan DC-DC Bst Cnverter sebagai pendukung kntrl tegangan keluaran dari panel surya agar dapat memaksa dan mempertahankan panel surya memperleh tegangan keluaran yang maksimum pada tingkat radiasi dan temperatur yang berubah-ubah. Berdasarkan uraian latar belakang diatas dan penelitian-penelitian sebelumnya, maka penulis tertarik untuk melakukan penelitian yaitu dengan judul Desain Maximum Pwer Pint racking pada panel surya dengan menggunakan metde Sliding Mde Cntrl (SMC). Dasar eri A. Panel Surya Panel surya adalah alat yang terdiri dari suatu sel yang terbuat dari bahan semiknduktr yang dapat melepas elektrn.sel surya diartikan sebagai teknlgi yang membangkitkan suatu daya listrik DC, diukur dalam satuan Watts (W) atau kilwatts (kw), yang berasal dari suatu bahan semiknduktr ketika dipaparkan leh cahaya. Selama cahaya menyinari bahan semiknduktr tersebut maka sel surya akan menghasilkan energi listrik, dan ketika cahaya berhenti menyinari, sel surya berhenti menghasilkan listrik [7]. Sel surya bergantung pada efek panel suryauntuk menyerap energi matahari dan menyebabkan arus mengalir antara dua lapisan bermuatan yang berlawanan, ketika memprduksi panel surya, prdusen harus memastikan bahwa selsel surya saling terhubung secara elektrik antara satu dengan yang lain pada sistem tersebut. Persamaan ekspnensial untuk memdelkan sel surya diturunkan dari hukum fisika untuk pn junctin dan secara umum diterima sebagai representasi karakteristik sel ditunjukkan leh persamaan berikut[]. ( ( ) ) ( ) () Dimana ph adalah arus hubung singkat, s adalah arus reverse saturatin dari dida (A), q adalah muatan elektrn (, C), V adalah tegangan dida (V), K adalah knstanta Bltzman (,8 0- J/K), adalah suhu junctin dalam Kelvin (K), N faktr idealitas dari dida, R s adalah tahanan seri dari dida, Cpyright 06, SEKN, SSN

3 Jurnal Sains, eknlgi dan ndustri, Vl. 4, N., Desember 06, pp. - SSN print/ssn nline R sh adalah tahanan shunt dari dida, Dari persamaan diatas, dapat digambarkan rangkaian pengganti dari sel surya, yaitu seperti ditunjukkan leh Gambar.. Dalam rangkaian bst cnverter sebuah induktr dihubungkan secara seri dengan tegangan suplai, dan transistr terhubung untuk switching paskan di induktr. Sebuah kapasitr terhubung ke beban untuk menghasilkan utput, kemudian bst cnverter berfungsi tergantung pada saklar n dan ff, dan blk dida akan membalikkan arus ketika saklar dihidupkan [4]. Gambar. Rangkaian Pengganti Sel Surya B. Maximum Pwer Pint racking (MPP) Maximum Pwer Pint racking atau yang biasa disingkat MPP, adalah sebuah sistem elektrnis yang mengperasikan mdul phtvltaic (PV) atau mdul sel surya agar dapat menghasilkan daya maksimal yang bisa diprduksi leh mdul sel surya. MPP bukan merupakan sistem tracking mekanis yang secara fisik menggerakkan mdul agar mengarah langsung ke matahari. MPP merupakan sistem elektrnis yang secara keseluruhan mengubah-ubah titik perasi elektrnis mdul sel surya sehingga dapat mengirim daya maksimal yang tersedia. Dari daya tambahan yang terkumpul yang berasal dari mdul sel surya, sehingga arus pengisian baterai dapat ditingkatkan. MPP dapat juga dihubungkan dengan sistem tracking mekanis, tetapi kedua sistem ini benar-benar sangat berbeda [9]. C. DC-DC Bst Cnverter Bst cnverter terdiri dari induktr, dida, kapasitr dan kmpnen pensaklar. Bst cnverter bekerja berdasarkan sinyal pensaklaran, t n dan t ff. Perbandingan waktu hidup (t n ) terhadap jumlah waktu keduanya disebut juga dengan duty cycle. Saat saklar hidup (n), energi disimpan pada induktr menjadi medan magnet, saat saklar mati (ff), energi yang tersimpan pada induktr diubah lagi menjadi listrik dan didrng leh tegangan input menjadi tegangan utput sehingga nilainya menjadi lebih besar[0].karakteristik tersebut membuat bst cnverter digunakan untuk sistem MPP, sebab ketika arus terputus maka tegangan yang terukur akan sama dengan tegangan rangkaian. Rangkaian dari knverter bst cnverter dapat dilihat pada gambar 5. D. Sliding Mde Cntrl SMC merupakan sebuah kntrl umpan balik pensaklaran berkecepatan tinggi yang efektif dan kkh dalam mengendalikan sistem linier maupun nn-linier. Sistem kntrl ini kkh karena menyediakan sebuah metde perancangan sistem yang tidak peka terhadap ketidakpastian parameter lingkungan dan gangguan dari luar. SMC merupakan kntrl yang didesain dengan menyediakan sebuah pendekatan sistematis, dan memiliki perfrma yang knsisten di dalam ketidakpastian mdel parameter. Prinsip dasar SMC merancang permukaan luncur dalam hukum kntrl yang akan membawa variabel menuju ke titik perasi, karena dalam kasus bst cnverter memiliki satu switch, sangat tepat menggunakan hukum kntrl untuk fungsi switching [4], sebagai : u sgn( S) (5) Dimana, u switching untuk cnverter, dan S adalah variabel lintasan. Dalam hal ini, 'S' digambarkan sebagai, S J (6) Dengan [ ] dan dan mewakili kntrl disebut sebagai kefisien geser. x, x, dan x adalah keadaan yang diinginkan variabel umpan balik yang harus dikntrl. Dengan menyamakan S = 0, permukaan luncur dapat diperleh. ujuan dari desainer adalah untuk menentukan keadaan fungsi beralih 'u' dan juga untuk memilih nilai yang sesuai dari dan sehingga kntrl memenuhi hitting, keberadaan sliding mde dan kndisi stabilitas [4]. E. Kndisi Hitting Desain SMC untuk memenuhi kndisi hitting dalam kasus knverter daya. Sekarang variabel permukaan dapat dinyatakan dalam bentuk [4]. x Gambar. Rangkaian Knverter DC-DC Bst. Jurnal hmepage: 4

4 Jurnal Sains, eknlgi dan ndustri, Vl. 4, N., Desember 06, pp. - SSN print/ssn nline V V x dv V x dt x ( V V ) dt (7) Dalam rangka merancang kndisi hitting, tergantung pada keadaan variabel x langsung, yang dminan selama fase mencapai 'S'. fungsi kntrl yang dihasilkan dalam knfigurasi ini adalah, ON, When S 0 (8) u 0 OFF, When S 0 Dan, dimana pemetaan fungsi kntrl ke kntrl duty rati, memberikan hubungan untuk sinyal kntrl V C dan sinyal ramp Vramp dengan, VC 0 d Vramp (9) Dengan demikian, metde ini memastikan penyelesaian kndisi hitting dari SMC, yang hampir terkait dengan cara di mana kntrl switch permukaan dirancang. Metdlgi Penelitian Adapun tahapan penelitian digambarkan seperti pada Gambar. diagram alir penelitian berikut ini : Start Studi Literatur Pemdelan Plant Panel Surya Pemdelan DC-DC Bst Cnverter Pemdelan rangkaian kntrl duty cycle Pemdelan kntrl SMC untuk menentukan nilai duty cycle Pemdelan sistem Panel Surya dengan MPP Pengujian Panel Surya sebelum dan sesudah pemasangan MPP Analisa Hasil Selesai Yes N Gambar. Diagram Alir Penelitian A. Pemdelan Panel Surya Pemdelan matematika padasel surya mengacu pada persamaan() pemdelan sel surya sebelumnya. Namun, untuk menghasilkan energi yang cukup untuk memenuhi kebutuhan beban pada umumunya, energi yang dihasilkan leh satu sel surya sangat tidak memadai. maka sel surya dikembangkan lagi menjadi mdul surya yang terdiri dari beberapa sel surya. sehingga persamaan yang digunakan dalam pemdelan sel surya [6] menjadi : K. OP V q d (0) q.( V RS ) s. N p exp N. K. () (. N ) Ph p D SH () [ K ( ) ] ph SH S i OP () V RSH (4) RS RS (5) OP REF [exp RS REF SC RR E g (/. / REF )..exp OP q N. K SC ( q. V OC / KC OP ) (6) P V (7) Dimana : V = egangan thermal (V) V = egangan perasi (V) V J V OC Ph egangan junctin (V) = = egangan rangkaian terbuka = Arus hubung singkat S ] = Saturasi arus balik dari dida SC = Hubungan arus pendek = Sel keluaran arus REF = Referensi perasi temperatur sel = Operasi temperatur sel OP R =ahanan shunt dari dida R E SH S g = ahanan seri dida = Energy Band Gap Cpyright 06, SEKN, SSN

5 Daya (Watt) Arus (Ampere) Jurnal Sains, eknlgi dan ndustri, Vl. 4, N., Desember 06, pp. - SSN print/ssn nline N = Faktr idealistis dari dida (bernilai untuk dida ideal) K =Knstanta Bltzman (,8x0 J / K) q =Electrn charge (.60x0 9 C) N =Jumlah sel surya yang dihubung seri S N = Jumlah sel surya yang dihubung paralel P G = radiansi (000W / m ) Mdul sel surya yang digunakan jenis BPS60 dengan daya keluaran maksimal dari phtvtaic adalah 60 Watt. Oleh karena itu mdel sel surya dibangun berdasarkan spesifikasi mdul sel surya tersebut. Parameter mdul surya BPS60 ditunjukkan pada abel pada SC. abel. Spesifikasi Mdul Sel Surya BPS60 Spesifikasi Mdul Sel Surya deality dide factr f PN junctin (N) Band gap energy (Eg) Number f parallel-cnnected mdules (n p ) Number f series-cnnected mdules (n s ) Maximum pwer at SC (P MA ) Vltage at the MPP (V MA ) Current at the MPP ( MA ) Nminal Operating Cell emperature (NOC) Shrt-circuit current at SC ( SC ) Open-circuit vltage at SC (V OC ) V OC temperature cefficient (KV) SC temperature cefficient (Ki). 77. ev 6 60 Watt 6.8 Vlt.56 Ampere 47 C.87 A.0 V -80 mv/ C %/ C Mdel dari mdul sel surya ditunjukkan pada gambar4. Masukan dari mdel ini ialah tegangan, irradiasi,temperatur kerja,tahanan seri, tahanan shunt, faktr ideal dida (bernilai untuk dida ideal) dari mdul. Serta adanya rangakain tambahan untuk membantu keluaran dari panel surya [8]. Dari persamaan-persamaan sel surya sebelumnya, digunakan dalam simulasi menggunakan kmputer pada sftware matlab simulink untuk mendapatkan karakteristik keluaran sel surya, seperti pada gambar 5 dan 6. Dari gambar tersebut menunjukkan sangat jelas bahwa karakteristik keluaran sel surya adalah nn linier dan sangat dipengaruhi leh iradiasi sinar matahari dan temperatur. Selain itu, karakteristik -V sel surya adalah nn linier dan juga dipengaruhi leh iradiasi dan temperatur permukaan. Secara umum, terdapat titik yang unik pada kurva -V atau kurva V-P, yang dinamakan Maximum Pwer Pint (MPP). Dimana pada titik tersebut, sel surya menghasilkan daya keluaran paling besar. Pada gambar 5 diperlihatkan pengaruh dari temperatur permukaan sel surya pada kurva -V dan pada gambar 6 juga diperlihatkan pengaruh iradiasi terhadap daya dan tegangan keluaran dari sel surya egangan (V) Gambar 5. Grafik karakteristik V panel surya Grafik diatas merupakan karakteristik arus () tegangan(v) dari mdel simulasi panel surya yang telah dibuat. Sumbu x merupakan variasi tegangan dansumbu y merupakan arus keluaran dari mdul surya, dari grafik diatas dapat dilihat bahwa grafik W / m arus pada intensitas radiasi 000 merupakan arus yang dihasilkan panel surya surya.jadi, mdel yang dibuat telah sesuai dengan teri dimana untuk setiap kenaikan intensitas radiasi matahari, arus yang dihasilkan panel surya mengalami peningkatan. Hal ini pasti berpengaruh terhadap daya yang dihasilkan dimana setiap kenaikan intensitas radiasi matahari daya yang dihasilkan juga mengalami peningkatan. Hal ini seperti yang ditunjukkan leh grafik dibawah ini V VP egangan (V) Gambar 6 Grafik karakteristik PV panel surya Gambar. 4Blk pemdelan panel surya B. Pemdelan Bst Cnverter Rangkaian bst cnverter digunakan untuk menaikkan level tegangan dc ke level tegangan dc tertentu dengan mengntrl duty cycle pada switchnya. Panel surya dihubungkan dengan rangkaian bst cnverter agar tegangan panel surya dapat dikntrl. Pada matlab simulink kmpnen- Jurnal hmepage: 6

6 Jurnal Sains, eknlgi dan ndustri, Vl. 4, N., Desember 06, pp. - SSN print/ssn nline kmpnen utama penyusun bst cnverter ialah seperti induktr, kapasitr, dide, msfet dan resistr.dalam merancang sebuah bst cnverter dibutuhkan parameter-parameter untuk menentukan besar hambatan, induktansi dan kapasitr yang akan digunakan. Parameter tersebut disesuaikan dengan spesifikasi dari mdul panel surya,bst cnverter yang dimdelkan adalah knverter yang dapat menaikkan tegangan dari 5 - V ke 40 V.. Gambar. 7 Rangkaian Bst Cnverter Untuk lebih jelasnya di bawah ini dijelaskan perhitungannya. Parameter dari bst cnverter adalah sebagai berikut : Nilai-nilai yang sudah ditentukan : egangan masukan (V in ) : 5- Vlt egangan keluaran (V ut ) : 40Vlt Frekuensi (fs) : khz Ripple tegangan keluaran : % Ripple arus keluaran : 5 % Pemdelan bst cnverter diawali dengan perhitungan duty cycle (D) maksimal dengan persamaan yang telah di jelaskan pada bab sebelumnya : D (8) C. Pemdelan rangkaian kntrl duty cycle knverter Cara paling sederhana untuk membuat sinyal PWMadalah dengan metde intersective. Metde intersective menggunakan sinyal gigi gergaji (saw tth) sebagai gelmbang mdulasi dan kmparatr. Blk pembuat sinyal PWMdibangun untuk menghasilkan sinyal PWMyang dibutuhkan rangkaian bst cnverter. Keluaran dari blk PWM adalah kndisi High dan Lw yang memiliki prprsi tertentu setiap peride. Variabel yang menunjukkan lebar kndisi High dalam satu peride disebut duty cycle (D), leh karena itu masukan pada blk pembuat sinyal PWM yang dibangun adalah duty cycle. Gbr. 8 Blk Pembuat Sinyal PWM D. Perancangan Sliding Mde Cntrl untuk menentukan nilai duty cycle bst cnverter Pemdelan kntrl SM untuk menetukan nilai duty cycle, Di sini C, L, r L, V menunjukkan kapasitansi, induktansi,resistansi beban sesaat dari knverter, dan merasakan tegangan keluaran. ic, il, ir menyatakan kapasitr, induktr, dan arus beban sesaat. V, Vi, V menunjukkan tegangan erensi, masukan, dan tegangan keluaran, β menunjukkan perbandingan umpan balik. u adalah lgika terbalik dari u, adalah 0 atau, yang mewakili tmbl pwer (switch). Pada penelitian ini dibuat sesuai dengan tujuan awal yaitu bagaimana merancang kntrl SM pada bst cnverter, dengan persamaan, x x x x x r C x L V Vi LC u (9) Merancang kntrl SM pada bst cnverter agar dapat menaikkan tegangan dan dapat memaksimalkan tegangan keluaran, di sini tegangan errr, laju perubahan errr tegangan, dan integral tegangan errr, di bawah mde knduksi kntinyu perasi CCM [6], diturunkan dalam persamaan dapat dinyatakan sebagai berikut : V V (0) V rlc () dt ( V Vi) u dt LC () Mdel subtitusi bst cnverter di bawah CCM dari persamaan (7) menghasilkan kntrl deskripsi variabel berikut, x V V V O ( VO Vi ) u bst x dt rlc LC x V Vdt () Selanjutnya, didapatkan state-space yang dibutuhkan untuk desain kntrl bst cnverter, x 0 0 x + x 0 r L C 0 x 0 0 x x 0 V Vi LC 0 _ u (4) Cpyright 06, SEKN, SSN

7 Jurnal Sains, eknlgi dan ndustri, Vl. 4, N., Desember 06, pp. - SSN print/ssn nline dimana = u adalah lgika terbalik dari u, digunakan untuk pemdelan bst cnverter, dan penyusunan kembali deskripsi dari state-space bst cnverter dalam bentuk, bst Ax bst B Untuk sistem ini, adalah tepat untuk memiliki hukum kntrl sliding mde umum yang menggunakan fungsi switching seperti : ON, When S 0 u 0 OFF, When S 0 (5) u sgn( S) (6) Di mana S adalah seketika suatu variabel lintasan dan digambarkan sebagai S J x (7) dengan, [ ] dimana, dan adalah mewakili kntrl disebut sebagai kefisien geser. Untuk memastika perasi sliding mde dapat dinyatakan sebagai, lim S. S 0 S0 S 0 S J Ax = bst J Bus 0 S = Axbst J Bus 0 S0 u < 0 J > 0 (8) u S 0 Permukaan geser dapat diperleh dengan S = 0, Kndisi untuk keberadaan perasi kntrl SM pada bst cnverter adalah sebagai berikut, Kasus, subtitusi u 0, dari statespace persamaan (4) dan persamaan (8) pada persamaan () memberikan, ic ic C rlc u S 0 u V V 0 Kasus, subtitusi, dan dari state-space persamaan (4) dan persamaan (8) pada persamaan () memberikan, ic ic ( V Vi ) V V 0 C rlc LC Akhirnya, kmbinasi dari kasus diatas memberikan kndisi perasi keberadaan bst cnverter di CCM. 0 L ic LC rlc V V V V i (9) Selanjutnya, desain PWM dalam terdapat dua langkah, pertama sinyal kntrl eq yang setara, yang merupakan fungsi kelancaran input u. Kedua, fungsi kntrl setara dipetakan ke fungsi duty cycle dari mdulatr PWM, untuk PWM berdasarkan sliding mde bst cnverter hal tersebut dapat dinyatakan sebagai, S J A J Bu 0 (0) Menghasilkan setara fungsi kntrl dari persamaan 9 pada persaman 5 dan 7, u eq () J B Dimana, eq L LC x ic V V V V r C V V J Ax eq i L u u kntinyu 0 eq i u. Saat u u dan juga ueq ueq, subtitusi dari persamaan ke dalam persaman memberikan, L LC 0 u eq ic V V V Vi rlc V Vi V memberikan, persamaan dengan V i * 0 ueq L ic LC V V V Vi V Vi rlc () jadi, pemetaan fungsi kntrl setara persamaan ketugas kntrl rasi d,dimana, VC 0 d Vramp memberikan hubungan untuk membawa sinyal kntrl VC dan mempertahan sinyal V ramp untuk pelaksanaan dari PWM berdasarkan kntrl sliding mde, dan persamaan kntrl yang diperlukan untuk pelaksanaan bst cnverter berperasi di CCM, dimana : VC U equ L( ) ( ) ic LC( )( V VO ) ( VO Vi ) rlc V C kp i c kp ( V i kp ( ) ( ) r C dan V U V V ramp n L V ) ( V V ) () dan kp LC( ) (5) i (4) Untuk implementasi praktis dari cntrl sliding mde berbasis PWM dapat ditunjukkan pada gambar berikut, Jurnal hmepage: 8

8 Jurnal Sains, eknlgi dan ndustri, Vl. 4, N., Desember 06, pp. - SSN print/ssn nline abel. Hasil pengujian setelah pemasangan sistem MPP dengan variasi temperatur mdul dan variasi radiasi matahari Gambar 9. Diagram skematik sliding mde bst cnverter Analisa dan Hasil A. Pengujian tal Sistem Pengujian secara keseluruhan pada sistem yang dibuat dengan cara memberikan input berupa panel surya dengan spesifikasi yang telah ditentukan sebelumnya.pengujian dilakukan dengan level irradiasi dan temperatur yang bervariasi, dari irradiasi dan temperatur selama jam perhari yang akan selalu disinari matahari [0], dalam setiap bulannya di daerah kta Pekanbaru, data yang digunakan diambil dari suatu aplikasi retscreen 0, yaitu suatu aplikasi yang menyajikan data-data mengenai cuaca yang ada di setiap negara dan kta yang ada di Dunia. Pengujian pertama adalah simulasi panel surya sebelum pemasangan sitem MPP dengan variasi iradiasi matahari dan temperatur, sedangkan pengujian selanjutnya adalah simulasi panel surya setelah pemasangan sistem MPP dengan variasi iradiasi matahari dan temperatur. Adapun hasil simulasi dari panel surya sebelum dan sesudah pemasangan sistem MPP dengan variasi temperatur mdul dan variasi iradiasi matahari dapat dilihat pada abel dan V. abel. Hasil pengujian sebelum pemasangan sistem MPP dengan variasi temperatur mdul dan variasi radiasi matahari radiasi (W/m ) emperatur ( C) V ut (V) ut (A) P ut (Watt) radiasi (W/m ) emperatur ( C) V ut (V) ut (A) P ut (Watt) Dengan melihat hasil pengujian pada abel, pengaruh temperatur mdul terhadap tegangan, arus dan daya yang dihasilkan leh mdul panel surya sangat kecil. Hal ini dapat dilihat dari beberapa variasi temperatur mdul, sedangakan pengaruh iradiasi matahari terhadap tegangan, arus dan daya yang dihasilkan leh mdul panel surya sangat besar. egangan dan arus keluaran yang dihasilkan sangat tidak knstan dan semakin rendah seiring dengan menurunnya nilai iradiasi matahari sehingga berpengaruh kepada daya keluaran yang terus menurun. Hal ini dapat dilihat dari beberapa variasi iradiasi matahari yang diberikan. Nilai intensitas radiasi matahari dan temperatur kerja dari mdul tidak selalu tetap karena bergantung pada energi matahari yang diradiasikan. Perubahan intensitas radiasi matahari dan temperatur kerja akan mempengaruhi tegangan keluaran mdul panel surya menjadi tidak kntinyu. Namun, setelah pemasangan sistem MPP pada kndisi temperatur dan iradiasi matahari yang bervariasi ataupun berubah-ubah, sistem dapat mempertahankan keluaran tegangan dari mdul panel surya pada range yang sesuai dengan perancangan dan sesuai dengan tegangan keluaran yang diinginkan. Hasil pengujian mdul panel surya setelah pemasangan sistem MPP dapat dilihat pada abel sebelumnya. Gambar 0. (a) dan (b) Grafik pengaruh iradiasi matahari dan temperatur pada tegangan dan daya keluaran sebelum dan sesudah pemasangan sistem MPP Cpyright 06, SEKN, SSN

9 Jurnal Sains, eknlgi dan ndustri, Vl. 4, N., Desember 06, pp. - SSN print/ssn nline Dari Gambar 8 (a) dan (b) terlihat bahwa pengaruh dari pemasangan sistem MPP terhadap iradiasi matahari dan temperatur yang berubah-ubah. egangan dan daya keluaran dari mdul panel surya sebelum pemasangan sistem MPP tidak dapat mencapai dan mempertahankan nilai keluaran yang diinginkan ketika kndisi iradiasi matahari dan temperatur berubah. api setelah pemasangan sistem MPP, tegangan dan daya keluaran dari mdul panel surya dapat dicapai dan dipertahankan disekitar nilai maksimum yang telah ditentukan. Secara keseluruhan, dari hasil pengujian yang dilakukan sistem yang dirancang berjalan dengan baik. Selain itu terjadi kenaikan rata-rata nilai dari tegangan keluaran sebesar 5. %, dari rata-rata sebesar 9.84 Vlt sebelum pemasangan sistem MPP menjadi Vlt setelah pemasangan sistem MPP. Hal ini juga terjadi pada daya keluaran dengan kenaikan sebesar 8.9 %, dari ratarata sebesar.85 Watt sebelum pemasangan sistem MPP menjadi 70.6 Watt setelah pemasangan sistem MPP. Penutup Berdasarkan analisa dan pembahasan yang telah dilakukan pada bab sebelumnya, maka diperleh beberapa kesimpulan sebagai berikut :. Sistem MPP dapat menjaga tegangan dan daya keluaran dari mdul panel surya disekitar nilai maksimumnya saat kndisi iradiasi matahari dan temperatur yang berubah-ubah.. erjadi kenaikan rata-rata nilai tegangan keluaran sebesar 5. % dari rata-rata sebesar 9.84 Vltsebelum pemasangan sistem MPP menjadi Vlt setelah pemasangan sistem MPP saat kndisi iradiasi matahari dan temperatur yang berubah-ubah.. erjadi peningkatan juga pada daya keluaran sebesar 8.9 %, dari rata-rata sebesar.5 Watt sebelum pemasangan sitem MPP menjadi 70.6 Watt setelah pemasangan sistem MPP saat kndisi iradiasi matahari dan temperatur yang berubah-ubah. 4. Pada kndisi iradiasi matahari dan temperatur yang berubah-ubah, sistem MPP dapat mempertahankan tegangan keluaran dari mdul panel surya disekitar nilai maksimum yang diinginkan yaitu sebesar 40 Vlt. Daftar Pustaka [] Kurnia M. Pebriningtyas, Ali Musyafa, Katherin ndriawati.(0). Penelusuran Daya Maksimum Pada Panel Phtvltaic Menggunakan Kntrl Lgika Fuzzy di Kta Surabaya.nstitut eknlgi Sepuluh Nvember. Surabaya. Vl.,N. SSN [] Nema, S., Nema, R.K., & Aghnihtri, G. (00). Matlab Simulink Based Study f Phtvltaic Cells Mdules Array and heir Experimental Verificatin. nternatinal Jurnal f Energy and Envirnment. (), [] Fauzi, Nval. (0). Desain dan mplementasi Maximum Pwer Pint racker (MPP) Slar PV Berbasis Fuzzy Lgic Menggunakan Mikrkntrler AVR. Surabaya : S. [4] A. Merabet, M. A. slam, R. Beguenane, H. brahim. (04). Secnd-Order Sliding Mde Cntrl fr Variable Speed Wind urbine Experiment System. Canada. SSN [5] Fuady, A,(0). Rancang bangun Maximum Pwer Pint racker (MPP) pada panel surya dengan menggunakan metde Fuzzy. nstitut eknlgi Sepuluh Nvember. Surabaya. [6] Siew-Chng an,y. M. Lai, and Chi K. se.(006). A Unified Apprach t the Design f PWM-Based Sliding-Mde Vltage Cntrllers fr Basic DC-DC Cnverters in Cntinuus Cnductin Mde. he authrs are with the Department f Electrnic and nfrmatin Engineering, he Hng Kng Plytechnic University. EEE. [7] Hegedeus, S. & Luque, A. (00). Handbk f Phtvltaic Science and Engineering. West Sussex: Jhn Wiley & Sns. [8] it, B. (0). Metde MPP Baru untuk Sel Surya Berdasarkan Pengendali P. eknik Elektr. Universitas ndnesia. Depk. [9] Richard A. Cullen. (000). What is Maximum Pwer Pint racking (MPP) and Hw Des it Wrk.Blue Sky Energy. [0] Kalmin, A. (0). Simulasi dan Verifikasi Mdul Surya erhubung Dengan Bst Cnverter pada Jaringan Listrik Mikr Arus Searah dengan menggunakan Matlab Simulink. eknik Elektr. Universitas ndnesia. Depk. [] Hart, D. W. (0). Pwer Electrnics. AmerikaNew Yrk: McGraw-Hill. SBN Jurnal hmepage: 0

10 Jurnal Sains, eknlgi dan ndustri, Vl. 4, N., Desember 06, pp. - SSN print/ssn nline [] ia, W., Dunfrd, W. G., Palmer, P. R., & Capel, A. (007). Regulatin f Phtvltaic Vltage. ndustrial Electrnics, EEE ransactins n, 54(), [] W. Ambar, C.. Dedet, dan M. Arif. (04). Rancang Bangun Multilevel Bst Cnverter (MLBC) Sebagai Suplai DC Bus pada nverter. eknik Elektr. nstitut eknlgi Sepuluh Nvember (S). Surabaya. [4] V.R. Klluru, K K Mahapatra, S.S. Sarde, R.K. Patjshi, and B. Subudhi. (04).Design and mplementatin f an Optimized Sliding Mde Cntrllerand Cmpared with a Cnventinal MPP Cntrller fr a Slar System. Natinal nstitute f echnlgy. ndia. E-SSN: [5] Sltine, J.J.E. and Weiping Li (99). Applied Nnlinear Cntrl". Prentince-Hall nternatinal,nc. United States f America. SBN [6] Chandani Sharma, Anamika Jain. (04). Slar Panel Mathematical Mdeling Using Simulink.Electrnics & Cmmunicatin Engg. Graphic Era University, Dehradun Uttrakhand, ndia. SSN : 48-96, Vl. 4, ssue 5. [7] J.A. Rams-Hernanz, J.J. Campay, J. Larranaga, E. Zulueta, O. Barambnes, J. Mtric, U. Fernandez Gamiz, and. Zamra. (0). w Phtvltaic Cell Simulatin Mdels N Matlab/Simulink. nternatinal Organizatin f OPE.Spain. SSN [8] an-virel Banu, and Marcel strate. (0). Mdeling and Simulatin f Phtvltaic Arrays. Gherghe Asachi echnical University f asi. Rmania. [9] Esram,., & Chapman, P. L. (007). Cmparisn f Phtvltaic Array Maximum Pwer Pint rackingechniques. Energy Cnversin, EEE ransactins n, (), [0] P. Ek Yga. (0). Peluang Pemanfaatan Energi Surya didaerah terpencil. eknik Elektr. Universitas Negri Semarang. [] REScreen nternatinal (0). Clean Energy Prjects Analysis Sftware. Canada. ersedia : : 7 Agustus 0] Cpyright 06, SEKN, SSN