Prof.Dr. Ir. Mochamad Ashari, M.Eng. Vita Lystianingrum B.P, ST., M.Sc.

Transkripsi

1 Sistem MPPT Untuk PV dan Inverter Tiga Fasa yang Terhubung Jala-Jala Menggunakan Voltage-Oriented Control Andi Novian L Dosen Pembimbing : Prof.Dr. Ir. Mochamad Ashari, M.Eng. Vita Lystianingrum B.P, ST., M.Sc.

2 GAMBARAN PRESENTASI PENDAHULUAN DASAR PEMIKIRAN PEMODELAN SISTEM ANALISA SISTEM DAN HASIL KESIMPULAN

3 LATAR BELAKANG : Peningkatan kebutuhan energi listrik yang semakin meningkat Kebutuhan energi terbarukan untuk menggantikan energi tak terbarukan Photovoltaic membutuhkan kontroler untuk menghasilkan daya maksimum

4 PERMASALAHAN : Bagaimana meningkatkan daya keluaran pada modul photovoltaic Bagaimana proses penyaluran daya dari photovoltaic ke tegangan jala-jala

5 BATASAN MASALAH : Karakteristik PV dibatasi berdasarkan variasi intensitas cahaya yaitu 1000 W/m 2, 800 W/m 2. Sistem PV merupakan unity power faktor. Tidak membahas harmonisa pada keluaran inverter. Digunakan Voltage Oriented Control sebagai pengaturan daya maksimum pada PV untuk disalurkan ke tegangan jala-jala.

6 TUJUAN : Merancang suatu sistem yang terdiri dari modul PV, dan Sistem Inverter Tiga Fasa dengan Voltage-Oriented Control (VOC) Menganalisis sistem photovoltaic dengan menggunakan dan tanpa menggunakan MPPT Menghasilkan keluaran inverter yang dapat berinteraksi dengan tegangan jala-jala.

7 BLOK SISTEM KESELURUHAN

8 Photovoltaic Sel surya atau PV merupakan suatu komponen semikonduktor yang dapat menghasilkan listrik jika diberikan sejumlah energi cahaya. Adapun karakteristik besarnya daya yang dapat dikeluarkan oleh PV bergantung pada besarnya intensitas cahaya yang mengenai permukaan PV dan suhu pada permukaan PV.

9 Karakteristik Photovoltaic

10 Pemodelan Photovoltaic Ns = 18 Np = 8

11 Pemodelan Photovoltaic Hasil Perbandingan data modul Solarex MSX-60 Solarex MSX-60 Katalog Simulasi Error [%] Maksimum power (Pmax) [W] Tegangan pada Pmax [V] Arus pada Pmax [A] Open Circuit Voltage (Voc) [V] Short Circuit Current (Isc) [A]

12 Boost Konverter L1 = 5 mh C1 = 10 mf

13 Inverter Tiga Fasa Inverter adalah rangkaian yang mengubah tegangan dc menjadi ac untuk dapat disalurkan ke tegangan jala-jala

14 Voltage-Oriented Control Metode ini merupakan metode yang tersusun atas dua bagian loop pengaturan yang terpisah, yaitu pengaturan tegangan pada bagian dclink dan pengaturan arus pada bagian ac-link Algoritma kontrol tegangan Algoritma kontrol tegangan ini mencakup langkah-langkah sebagai berikut : 1) Ukur tegangan PV saat daya maksimum. 2) Berikan nilai set point sesuai tegangan saat daya maksimum. 3) Referensi tegangan PV ini kemudian digunakan untuk duty cycle yang dibandingkan dengan PWM sebagai switch IGBT pada boost konverter.

15 Voltage-Oriented Control Algoritma kontrol Arus Algoritma kontrol arus ini mencakup langkah-langkah sebagai berikut : 1) Ukur arus referensi dari saluran ke grid. 2) Arus referensi 3 fasa ini kemudian dirubah ke bentuk orthogonal sinkron dq-frame. 3) Memberikan nilai set-point pada I d. 4) Kemudian nilai dari set-point I d dan arus referensi akan diolah oleh kontroler PI 5) Dari kontroler P-I kemudian orthogonal sinkron dq dirubah kembali ke bentuk 3 fasa untuk masukan pada SVPWM yang merupakan kontrol pada switch IGBT di inverter.

16 Pengujian sistem dan Analisis data Model PV Dihubungkan dengan Beban bervariasi dengan intensitas 800 W/m 2 dan 1000 W/m 2 Model PV dengan MPPT Dihubungkan dengan Beban bervariasi dengan intensitas 800 W/m 2 dan 1000 W/m 2 Pengujian Sistem Keseluruhan Tanpa Beban dengan intensitas 800 W/m 2 dan 1000 W/m 2 Pengujian Sistem Keseluruhan dengan Variasi Beban Dengan Intensitas 1000 W/m 2

17 Pengujian PV dengan Beban Bervariasi Parameter 1. PV dengan Iradiasi 800 W/m 2 dan 1000 W/m 2 2. Variasi beban Ω 3. Ambient temperature 25 C

18 Pengujian PV dengan Beban Bervariasi Tabel Data Daya Max V mp dan I mp Iradiansi (kw/m 2 ) P max (W) V mp (V) I mp (A)

19 Pengujian PV dengan MPPT Irradiasi DC Suhu DC Photovoltaic Boost Converter V VOC Duty cycle Parameter 1. PV dengan Iradiasi 800 W/m 2 dan 1000 W/m 2 2. Variasi beban Ω 3. Ambient temperature 25 C

20 Pengujian PV dengan MPPT Tabel Daya Rata-Rata tanpa MPPT dan Menggunakan MPPT dengan Beban Bervariasi Irad (kw/m^2) Pmax (W) P PV tanpa MPPT (W) P PV dengan MPPT (W) Hasil yang didapat : 1. Daya Beban rata-rata tanpa MPPT = Watt 2. Daya Beban rata-rata menggunakan MPPT = Watt

21 Pengujian Sistem Keseluruhan Tanpa Beban Parameter 1. PV dengan Iradiasi 800 W/m 2 dan 1000 W/m 2 2. Ambient temperature 25 C

22 Pengujian Sistem Keseluruhan Tanpa Beban Tabel Daya PV, Daya Output, Tegangan Line dan Nilai Sett-point I d Iradiansi (kw/m 2 ) P PV (W) P out (W) V L-N (V) I d-set point

23 Pengujian Sistem Keseluruhan Tanpa Beban Saat Irradiasi 1000 W/m 2 Saat Irradiasi 800 W/m 2

24 Pengujian Sistem Keseluruhan Dengan Beban Bervariasi Parameter 1. PV dengan Iradiasi 1000 W/m 2 2. Variasi beban 4000, 5000 dan 6000 Ω 3. Ambient temperature 25 C

25 Pengujian Sistem Keseluruhan Dengan Beban Bervariasi Pada Gambar diatas memperlihatkan bahwa ketika sistem diberi perubahan beban, daya ouput yang akan disalurkan ke grid berkurang sebesar nilai beban yang diberikan karena daya yang akan disalurkan akan menyuplai beban terlebih dahulu sebelum disalurkan ke grid.

26 KESIMPULAN Dengan menggunaan sistem Maximum Power Point Traking (MPPT) pada sistem panel surya dapat memaksa panel surya menghasilkan daya keluaran yang maksimum pada berbagai kondisi irradiasi. Model PV dalam tugas akhir ini mendekati spesifikasi. Model PV memiliki error daya keluaran sebesar 4%, error tegangan pada daya maksimum sebesar 1.75%, error arus maksimum sebesar 2.85%. Dengan menggunakan metode Voltage Oriented Control Sistem PV dalam tugas akhir ini mengalirkan daya secara optimal sesuai perubahan irradiasi ketika tanpa beban. Ketika Sistem PV diberi beban yang bervariasi nilai daya yang tersalurkan ke grid akan berkurang sebesar beban yang diberikan.

27 SEKIAN DAN TERIMA KASIH..

28 PERTANYAAN YANG BELUM TERJAWAB 1. Bagaimana cara menentukan set-point?? Darimana bisa diperoleh 295 Volt? 2. Irradiasi secara riil pada wilayah surabaya! 3. Cara konversi effisiensi radiasi matahari menjadi listrik? 4. Dimensi PV sesungguhnya 5. MPPT, Maksud dari tracking itu seperti apa dan bagaimana?

29 Solusi : 1. Penetuan set point sebesar 295 Volt berdasarkan hasil pengujian PV saat diberi beban bervariasi.

30 Agar PV dapat mengeluarkan daya yang mendekati daya maximum point maka PV harus dihubungkan dengan MPPT

31 Solusi : 1. Penetuan set point sebesar 295 Volt berdasarkan hasil pengujian PV saat diberi beban bervariasi seperti terlihat pada tabel dibawah ini Resistansi Arus Tegangan Daya Saat Irradiasi 1000 W/m 2

32 Resistansi Arus Teganga Daya n Saat Irradiasi 800 W/m 2

33 Solusi : 2. Grafik Intensitas cahaya matahari di wilayah Surabaya pada bulan Desember 2012 Sumber : BMKG Surabaya, Perak

34 Sumber : BMKG Surabaya, Perak Dari kedua gambar grafik diatas dapat dilihat bahwa nilai Intensitas cahaya matahari di daerah Surabaya pada bulan Desember cukup tinggi bisa mencapai hingga 1400 W/m 2.

35 Solusi : 3. Cara konversi effisiensi radiasi matahari menjadi energi listrik Misalkan pada modul panel surya diberi Irradiasi 1000 W/m 2 maka daya yang dapat dikeluarkan oleh modul tersebut sebesar 60 Watt. Misal ukuran modul tersebut sebesar 1,1m 0,5m dan daya yang mampu dihasilkan modul PV tersebut adalah 60 Watt. Maka effisiensinya adalah 11% Luas Modul PV = 1,1m 0,5m = 0,55m 2 Irradiasi yaitu 1000 W/m 2 sehinnga daya yang diterima modul = 550 W η = (60 / 550) 100% η = 11% Rasio Effisiensi dari Modul Solarex MSX-60 yaitu 11 %

36 Solusi : 4. Dimensi dari Photovoltaic yang sebenarnya dalam hal ini saya mengambil modul PV bertipe Solarex MSX dan berikut dimensi sebenarnya dari modul PV tersebut

37 Solusi : 5. MPPT, Tracking yang dimaksud seperti apa? Pada kondisi Riil pemasangan modul PVnya seperti apa? Pada saat simulasi, maksud dari Tracking pada MPPT adalah berdasarkan Kurva I-V dan P-V dari kurva I-V diatas kita ketahui bahwa dalam mencari daya maksimum bisa diperoleh dengan memberikan beban bervariasi

38 Agar PV dapat mengeluarkan daya yang mendekati daya maximum point maka PV harus dihubungkan dengan MPPT

39 Pada kondisi Riil, pemasangan modul PV ada 2 cara yaitu : 1. Modul PV dipasang diam 2. Modul PV dipasang mengikuti arah matahari 0 Sedangkan daerah surabaya berada pada 07 o 13'25.05" LS

40 Pergerakan Matahari Oleh karena pergerakan matahari bergerak dari arah utara ke selatan dari garis khatulistiwa dan wilayah surabaya berada pada wilaya selatan garis khatulistiwa maka peletakan modul PV menghadap ke arah utara dengan sudut kemiringan 7