PERENCANAAN DAN PEMBUATAN DC-DC KONVERTER UNTUK PANEL SURYA PADA DC HOUSE SKRIPSI

Transkripsi

1 PERENCANAAN DAN PEMBUATAN DC-DC KONVERTER UNTUK PANEL SURYA PADA DC HOUSE SKRIPSI Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata I Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang Disusun Oleh : ROSMALA RAHMAWATI JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015

2

3 KATA PENGANTAR Dengan mengucap puji syukur kehadirat Allah SWT, atas limpahan rahmat dan hidayah-nya sehingga penuis mampu menyelesaikan tugas akhir ini. Shalawat serta salam tak lupa penulis panjatkan kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW yang telah membimbing kita, tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi S1 Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang. Tugas akhir yang disusun oleh penulis berjudul PERENCANAAN DAN PEMBUATAN DC-DC KONVERTER UNTUK PANEL SURYA PADA DC HOUSE. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan kedepan. Malang, 06 Agustus 2015 Penulis Rosmala Rahmawati

4 DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii LEMBAR PERNYATAAN... iv ABSTRAK... v ABSTRACT... vi LEMBAR PERSEMBAHAN... vii KATA PENGANTAR... x DAFTAR ISI... xi DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Batasan Masalah Metodologi Sistematika Penulisan Tugas Akhir... 4 BAB II DASAR TEORI 2.1 Pengenalan DC House Alasan Menggunakan DC Pandangan Proyek DC House Panel Surya Spesifikasi Sel Surya Perkembangan Sel Surya Prinsip Kerja Surya Karakteristik Panel Surya DC-DC Konverter DC-DC Konverter Buck MOSFET Kurva Karakteristik MOSFET PWM Pinsip Dasar PWM Mikrokontroler Devinisi Mikrokontroler Arduino... 23

5 BAB III ANALISA DAN PERANCANGAN 3.1 Diagram Blok dan Prinsip Kerja Sistem Perancangan Panel Surya Perancangan Simulai Buck Konverter Perancangan Hardware Buck Konverter Perancangan Sensor Tegangan Mikrokontroler Perancangan Kontrol PWM Konfigurasi Sistem Spesifikasi Hardware Buck Konverter BAB IV HASIL PENGUJIAN ALAT 4.1 Pengujian Buck Konverter Hasil Simulasi Pengujian Buck Konverter Menggunakan Matlab Dengan Beban 23,5 ohm Hasil Simulasi Pengujian Buck Konverter Menggunakan Matlab Dengan Beban 39 ohm Hasil Simulasi Pengujian Buck Konverter Menggunakan Matlab Dengan Beban 19,5 ohm Hasil Simulasi Pengujian Buck Konverter Menggunakan Matlab Dengan Beban 14,6 ohm Hasil Simulasi Pengujian Buck Konverter Menggunakan Matlab Dengan Beban 60 ohm Data Hasil Pengujian Kontrol PWM Buck Konverter Data Hasil Pengujian Hardware Buck Konverter Menggunakan Panel Pengambilan Tanpa Beban Pengambilan Data Menggunakan Beban Data Hasil Pengujian Buck Konverter Hari Pertama Data Hasil Pengujian Buck Konverter Hari Kedua Data Hasil Pengujian Buck Konverter Hari Ketiga Data Hasil Pengujian Buck Konverter Hari Keempat Data Hasil Pengujian Buck Konverter Hari Kelima BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA... i

6 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Komponen DC House Gambar 2.2 DC House sistem Gambar 2.3 DC House Sistem Gambar 2.4 DC House Sistem Gambar 2.5 Diagram dari Sebuah Potongan Sel Surya Gambar 2.6 Rangkaian Ekivalen Solar Panel Gambar 2.7 Daerah Operasi Panel Surya Gambar 2.8 DC Chopper Dengan Beban Resistif : (a) diagram alir dan (b) gelombang tegangan keluaran Gambar 2.9 DC Chopper dengan beban RLE a. Diagram alir, b. Gelombang Gambar 2.10 DC Chopper Step Up Gambar 2.11 Buck Converter a. Diagram Alir dan b. Gelombang Gambar 2.12 Kurva Karakteristik MOSFET sebagai Saklar Gambar 2.13 Gambar Rangkaian MOSFET sebagai Saklar Pada Kondisi Cut-Off Gambar 2.14 Gambar Rangkaian MOSFET sebagai Saklar Pada Kondisi Saturasi Gambar 2.15 Bentuk Gelombang Pulsa dengan Kondisi High 5V dan Low 0V.. 21 Gambar 2.16 Sinyal referensi (sinyal tegangan DC) Gambar 2.17 Arduino UNO R Gambar 3.1 (a) Diagram Blok Menggunakan Simulasi Matlab (b) Diagram Blok Hardware Buck Konverter Gambar 3.2 Panel Surya Yang Akan Digunakan Gambar 3.3 Model Buck Konverter Gambar 3.4 Rangkaian Buck Konverter Gambar 3.5 Contoh Gambar Duty Cycle Gambar 3.6 Sensor Tegangan Gambar 3.7 Flowchart PWM Gambar 3.8 Pin Yang Akan Digunakan Pada Board Arduino Uno Gambar 3.9 Konfigurasi seluruh Sistem Gambar 4.1 Pengujian Keseluruhan Sistem Gambar 4.2 Model Buck Konverter Gambar 4.3 Hasil Tegangan Buck Konverter Dengan Beban 23,5 ohm Gambar 4.4 Hasil Tegangan Buck Konverter Dengan Beban 39 ohm Gambar 4.5 Hasil Tegangan Buck Konverter Dengan Beban 19,5 ohm...43 Gambar 4.6 Hasil Tegangan Buck Konverter Dengan Beban 14,6 ohm Gambar 4.7 Hasil Tegangan Buck Konverter Dengan Beban 60 ohm Gambar 4.8 Gelombang PWM 17,809 Hz keluaran dari driver buck konverter (Volt/div = 5volt, Time/div = 5µ) dengan duty cycle 30% Gambar 4.9 Gelombang PWM 18,9 Hz keluaran dari driver buck konverter (Volt/div = 5volt, Time/div = 5µ) dengan duty cycle 17%... 46

7 Gambar 4.10 Grafik Hubungan Antara Tegangan Keluaran Dengan Tegangan Masukan Menggunakan Beban 23,5 ohm Gambar 4.11 Grafik Hubungan Antara Tegangan Keluaran Dengan Waktu Menggunakan Beban 23,5 ohm Gambar 4.12 Grafik Hubungan Antara Daya Dengan Tegangan Masukan Menggunakan Beban 23,5 ohm Gambar 4.13 Grafik Hubungan Antara Tegangan Keluaran Dengan Tegangan Masukan Menggunakan Beban 39 ohm Gambar 4.14 Grafik Hubungan Antara Tegangan Keluaran Dengan Waktu Menggunakan Beban 39 ohm Gambar 4.15 Grafik Hubungan Antara Daya Dengan Tegangan Masukan Menggunakan Beban 39 ohm Gambar 4.16 Grafik Hubungan Antara Tegangan Keluaran Dengan Tegangan Masukan Menggunakan Beban 19,5 ohm Gambar 4.17 Grafik Hubungan Antara Tegangan Keluaran Dengan Waktu Menggunakan Beban 19,5 ohm Gambar 4.18 Grafik Hubungan Antara Daya Dengan Tegangan Masukan Menggunakan Beban 19,5 ohm Gambar 4.19 Grafik Hubungan Antara Tegangan Keluaran Dengan Tegangan Masukan Menggunakan Beban 16,4 ohm Gambar 4.20 Grafik Hubungan Antara Tegangan Keluaran Dengan Waktu Menggunakan Beban 16,4 ohm Gambar 4.21 Grafik Hubungan Antara Daya Dengan Tegangan Masukan Menggunakan Beban 16,4 ohm Gambar 4.22 Grafik Hubungan Antara Tegangan Keluaran Dengan Tegangan Masukan Menggunakan Beban 60 ohm Gambar 4.23 Grafik Hubungan Antara Tegangan Keluaran Dengan Waktu Menggunakan Beban 60 ohm Gambar 4.24 Grafik Hubungan Antara Daya Dengan Tegangan Masukan Menggunakan Beban 60 ohm... 60

8 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Spesifikasi Arduino UNO R Tabel 3.1 Spesifikasi Solar Panel SL50CE-18M Tabel 3.2 Spesifikasi Solar Panel XHGD 50W Tabel 3.3 Spesifikasi Perencanaan Hardware Buck Konverter Tabel 4.1 Pengujian Simulasi Matlab Dengan Beban 23,5 ohm Tabel 4.2 Pengujian Simulasi Matlab Dengan Beban 39 ohm Tabel 4.3 Pengujian Simulasi Matlab Dengan Beban 19,5 ohm Tabel 4.4 Pengujian Simulasi Matlab Dengan Beban 14,6 ohm Tabel 4.5 Pengujian Simulasi Matlab Dengan Beban 60 ohm Tabel 4.6 Pengambilan Data Buck Konverter Tanpa Beban Tabel 4.7 Pengambilan Data Pada Hari Pertama Dengan Beban 23,5 ohm Tabel 4.8 Pengambilan Data Pada Hari Pertama Dengan Beban 39 ohm Tabel 4.9 Pengambilan Data Pada Hari Ketiga Dengan Beban 19,5 ohm Tabel 4.10 Pengambilan Data Pada Hari Keempat Dengan Beban 14,6 ohm Tabel 4.11 Pengambilan Data Pada Hari Ketiga Dengan Beban 60 ohm... 58

9 DAFTAR PUSTAKA [1] Cabaj, Mark DC House Model Designe And Construction. San Luis 0bispo : The Faculty Of The Electrical Engineering Department. [2] Crowfoot, Joseph Design and Modeling of the Cal Poly DC House Power Distribution System. San Luis Obispo : Faculty of California Polytechnic State University. [3] Gultom, Leothamrin Bab 2 Dasar Teori. Sulawesi Utara : Universtitas Sulawesi Utara. [4] Mondal, Ashis Digital PID Controller Design for DC-DC Buck Converter. Electrical Engineering (Specialization: Control & Automation) : National Institute of Technology, Rourkela. [5] Nelson Jr, Larry., Eric Ruscitti & High Voltage DC-DC Converter. Department of Electrical and Computer Engineering : Worcester Polytechnic Institute. [6] Prasetyo Hendy, Kinerja Maximum Power Tracker Terhadap Photovoltaic. Semarang. Teknologi Industri : Universitas Katolik Seogijapranata. [7] Rashid, Muhammad Power Electronics Handbook. USA : Butterworth-Heinemann. [8] Tadeus, Gunawan Two-Phase Boost Converter. San Luis Obispo : Polytechnic State University. [9] Tiara, Ananta Desain Rangkaian Suber. Jakarta. Fakultas Teknik : Universitas Indonesia.