BAB III PERANCANGAN SISTEM

dokumen-dokumen yang mirip
Rancang Bangun Charger Baterai dengan Buckboost Konverter

BAB III METODE PENELITIAN. Penelitian dan penulisan laporan tugas akhir dilakukan di Laboratorium

DESAIN DAN IMPLEMENTASI MAXIMUM POWER POINT TRACKER (MPPT) MIKROKONTROLLER AVR. Dosen Pembimbing

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

Rancang Bangun Modul DC DC Converter Dengan Pengendali PI

BAB 4 ANALISIS DAN BAHASAN

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS

RANCANG BANGUN MAXIMUM POWER POINT TRACKER (MPPT) PADA PANEL SURYA DENGAN MENGGUNAKAN METODE FUZZY

BAB III RANCANGAN SMPS JENIS PUSH PULL. Pada bab ini dijelaskan tentang perancangan power supply switching push pull

RANCANG BANGUN MODUL BOOST CHOPPER VOLT DC 200 WATT BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 16 ABSTRAK

BAB III PERANCANGAN PEMODELAN SISTEM

ISSN : e-proceeding of Engineering : Vol.4, No.3 Desember 2017 Page 3122

BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA. Pada bab ini akan dibahas hasil pengujian dan analisa dari system buck chopper

Auto Charger System Berbasis Solar Cell pada Robot Management Sampah

Departemen Teknik Elektro, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, SH, Kampus UNDIP Tembalang, Semarang 50275, Indonesia.

BAB III PERANCANGAN SISTEM

Desain dan Implementasi Soft Switching Boost Konverter Dengan Simple Auxillary Resonant Switch (SARC)

Kendali Sistem Pengisi Baterai Tenaga Surya Metode Incremental Conductance Berbasis Mikrokontrol

BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

DESAIN DAN IMPLEMENTASI MAXIMUM POWER POINT TRACKER (MPPT) SOLAR PV BERBASIS FUZZY LOGIC MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER AVR

BAB I PENDAHULUAN. sumber energi tenaga angin, sumber energi tenaga air, hingga sumber energi tenaga

PERANCANGAN SISTEM MAXIMUM POWER POINT TRACKING CONVERTER BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 328

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT

Perancangan Battery Control Unit (BCU) Dengan Menggunakan Topologi Cuk Converter Pada Instalasi Tenaga Surya

BAB III METODOLOGI PENELITIAN Diagram Blok Untuk blok diagram dapat dilihat pada gambar 3.1. di bawah ini:

BOOST-UP CHOPPER 24 V/320 V DENGAN KENDALI PROPORSIONAL- INTEGRAL (PI) BERBASIS MIKROKONTROLLER

BAB III METODE PENELITIAN. Penelitian tugas akhir dilaksanakan pada bulan Februari 2014 hingga Januari

PERANCANGAN ZERO VOLTAGE SWITCHING BUCK CONVERTER DENGAN BEBAN RESISTIF BERVARIASI DAN SEBAGAI CATU DAYA UNTUK MOTOR ARUS SEARAH

RANCANG BANGUN KONVERTER PHOTOVOLTAIC DAN PENTAKSIRAN DAYA PHOTOVOLTAIC UNTUK DC POWER HOUSE

ISSN : e-proceeding of Engineering : Vol.3, No.2 Agustus 2016 Page 1375

PERANCANGAN KONVERTER ARUS SEARAH TIPE CUK YANG DIOPERASIKAN UNTUK PENCARIAN TITIK DAYA MAKSIMUM PANEL SURYA BERBASIS PERTURB AND OBSERVE

Hari Agus Sujono a), Riny Sulistyowati a), Agus Budi Rianto a)

SWITCH MODE POWER SUPPLY MENGGUNAKAN BOOST CONVERTER SEBAGAI PFC CONVERTER Surya Indrajati 1,Ir.Moh.Zaenal Effendi,MT. 2 1

ANALISIS PERBANDINGAN HASIL OPERASI CCM DAN DCM PADA DC CHOPPER TIPE CUK

NAMA :M. FAISAL FARUQI NIM : TUGAS:ELEKTRONIKA DAYA -BUCK CONVERTER

Rancang Bangun Catu Daya Digital Menggunakan Buck Converter Berbasis Mikrokontroler Arduino

Desain dan Analisis MPPT Berbasis DC- Switched Capacitor untuk Sistem Grid- Connected Photovoltaic

DESAIN DAN ANALISIS PROPORSIONAL KONTROL BUCK-BOOST CONVERTER PADA SISTEM PHOTOVOLTAIK

BAB III PERANCANGAN. Microcontroller Arduino Uno. Power Supply. Gambar 3.1 Blok Rangkaian Lampu LED Otomatis

Pengendalian Kecepatan Motor DC Magnet Permanen Dengan Menggunakan Sensor Kecepatan Rotari

BAB III PERANCANGAN SISTEM

BAB III PERANCANGAN SISTEM

III. METODE PENELITIAN. Pelaksanaan tugas akhir ini dilakukan di Laboratorium Terpadu Jurusan Teknik Elektro

Rancang Bangun Catu Daya Tenaga Surya Untuk Perangkat Audio Mobil

PENGONTROLAN DC CHOPPER UNTUK PEMBEBANAN BATERAI DENGAN METODE LOGIKA FUZZY MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA 128 TUGAS AKHIR

RANCANG BANGUN CATU DAYA TENAGA SURYA UNTUK PERANGKAT AUDIO MOBIL

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Konverter elektronika daya merupakan suatu alat yang mengkonversikan

BAB II LANDASAN TEORI

Studi Analisa Synchronous Rectifier Buck Converter Untuk Meningkatkan Efisiensi Daya Pada Sistem Photovoltaic

III. METODE PENELITIAN. Penelitian dan perancangan tugas akhir ini telah dimulai sejak bulan Agustus

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

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

Desain Maximum Power Point Tracking untuk Turbin Angin Menggunakan Modified Perturb & Observe (P&O) Berdasarkan Prediksi Kecepatan Angin

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS

Fakta.

DESAIN DAN IMPLEMENTASI PENAIK TEGANGAN MENGGUNAKAN KOMBINASI KY CONVERTER DAN BUCK- BOOST CONVERTER

Desain dan Simulasi Konverter Buck Sebagai Pengontrol Tegangan AC Satu Tingkat dengan Perbaikan Faktor Daya

DESAIN RANGKAIAN BUCK-BOOST CONVERTER PADA SISTEM CHARGING LAMPU PENERANGAN LINGKUNGAN PONDOK PESANTREN DI KOTA MALANG

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

MEMAKSIMALKAN DAYA PHOTOVOLTAIC SEBAGAI CHARGER CONTROLLER

IMPLEMENTASI MAXIMUM POWER POINT TRACKER (MPPT) UNTUK OPTIMASI DAYA PADA PANEL SURYA BERBASIS ALGORITMA INCREMENTAL CONDUCTANCE

BAB III DESAIN DAN IMPLEMENTASI

BAB III ANALISIS MASALAH DAN RANCANGAN ALAT

BAB III PERANCANGAN ALAT

Perancangan Dan Realisasi Converter Satu Fasa untuk Baterai Menjalankan Motor AC 1 Fasa 125 Watt

Desain Penyearah 1 Fase Dengan Power Factor Mendekati Unity Dan Memiliki Thd Minimum Menggunakan Kontrol Pid-Fuzzy Pada Boost Converter

Desain Konverter DC/DC Zero Voltage Switching dengan Perbaikan Faktor Daya sebagai Charger Baterai untuk Kendaraan Listrik

PEMBUATAN DC CHOPPER TIPE BOOST BERBASIS TRANSISTOR SC2555

KINERJA KONVERTER ARUS SEARAH TIPE BUCK CONVERTER DENGAN UMPAN BALIK TEGANGAN BERBASIS TL494

ANALISIS PERBANDINGAN BUCKBOOST CONVERTER DAN CUK CONVERTER DENGAN PEMICUAN MIKROKONTROLLER ATMEGA 8535 UNTUK APLIKASI PENINGKATAN KINERJA PANEL SURYA

PERANCANGAN MULTILEVEL BOOST CONVERTER TIGA TINGKAT UNTUK APLIKASI SEL SURYA

Simulasi Maximum Power Point Tracking pada Panel Surya Menggunakan Simulink MATLAB

UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY MENGGUNAKAN FLYBACK CONVERTER SEBAGAI PFC CONVERTER

yaitu, rangkaian pemancar ultrasonik, rangkaian detektor, dan rangkaian kendali

BAB 4 ANALISIS DAN BAHASAN

MEMAKSIMALKAN KONVERSI ENERGI PV MODULE BERDASARKAN KURVA KARAKTERISTIK PADA LERENG TEGANGAN

Perencanaan dan Pembuatan Modul Inverter 3 Phase Sebagai Suplai Motor Induksi Pada Pengembangan Modul Praktikum Pengemudi Listrik (Sub Judul Hardware)

KONVERTER ARUS SEARAH TIPE BUCK DENGAN UMPAN BALIK ARUS DAN TEGANGAN UNTUK PENGISI AKUMULATOR

PERANCANGAN KONTROLER UNTUK TURBIN ANGIN SKALA KECIL

RANCANG BANGUN PENYEARAH AC TO DC RESONANSI SERI DENGAN ISOLASI TERHADAP FREKUENSI TINGGI

PERANCANGAN MAXIMUM POWER POINT TRACKING PANEL SURYA MENGGUNAKAN BUCK BOOST CONVERTER DENGAN METODE INCREMENTAL CONDUCTANCE

PERENCANAAN INVERTER PWM SATU FASA UNTUK PENGATURAN TEGANGAN OUTPUT PEMBANGKIT TENAGA ANGIN

DESAIN PENYEARAH 1 FASE DENGAN POWER FACTOR MENDEKATI UNITY DAN MEMILIKI THD MINIMUM MENGGUNAKAN KONTROL PID-fuzzy PADA BOOST CONVERTER

BAB III PERANCANGAN SISTEM

Perbaikan Performa DC-Link Inverter Satu Fasa Menggunakan Interleaved DC-DC Boost Konverter pada Aplikasi Photovoltaics

Rancang Bangun Inverter Tiga Phasa Back to Back Converter Pada Sistem Konversi Energi Angin

KINERJA DC CHOPPER TIPE CUK DENGAN MOSFET DALAM MODE CCM DAN DCM

BAB II LANDASAN TEORI

BAB III PERANCANGAN ALAT

KEGIATAN BELAJAR 3 B. DASAR TEORI 1. MOSFET

RANCANG BANGUN UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY (UPS) DENGAN ENERGI HYBRID (SUBJUDUL: HARDWARE) Abstrak

INVERTER 15V DC-220V AC BERBASIS TENAGA SURYA UNTUK APLIKASI SINGLE POINT SMART GRID

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT Flow Chart Perancangan dan Pembuatan Alat. Mulai. Tinjauan pustaka

BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA

PENGARUH PENGATURAN BOOST CONVERTER TERHADAP TORSI DAN KECEPATAN MOTOR INDUKSI TIGA FASE ROTOR BELITAN

Andriani Parastiwi. Kata-kata kunci : Buck converter, Boost converter, Photovoltaic, Fuzzy Logic

PERANCANGAN SYNCHRONOUS POWER CONVERTER TIPE BUCK BERBASIS ATMEGA16

BAB II LANDASAN TEORI

Perancangan dan Implementasi Konverter Boost Rasio Tinggi dengan Transformator Hybrid untuk Aplikasi Photovoltaic

JIEET: Volume 01 Nomor (Journal Information Engineering and Educational Technology) ISSN : X

Transkripsi:

BAB III PERANCANGAN SISTEM Photovoltaic farm yang terkena shading arus dan tegangan PV diukur oleh mikrokontroller melalui pin ADC, pada penelitian ini menggunakan sistem buck konverter. Buck konverter bertujuan untuk merubah tegangan input ke level yang lebih rendah. Penggunaan buck konverter ini karena tegangan output dari Photovoltaic (PV) selalu berubah ubah tergantung intensitas cahaya yang diterima pada permukaan PV[7]. PV Farm Vpv MIKRO KONTROLLER (PSO) Ipv PWM Buck Konverter Load DC-DC Gambar 3.1 Diagram Blok Alat Berdasarkan blok diagram diatas mekanisme system kerja sebagai berikut : Pada perancangan Maximum Power Poin Treacking (MPPT) yang dialamnya terdapat Buck Converter. Masing-masing fungsinya sebagai berikut : Photovoltaik sebagai sumber daya dengan tegangan sebesar 17,5 volt dan arus maksimal 7,63 Ampere. Yang terdiri dari 4 modul photovoltaic yang di rangkai farm sehingga didiapat keluaran daya dengan tegangan 35 Volt dan arus 15,26 Ampere. Buck converter digunakan untuk penurun tegangan dari keluaran photovoltaic 35 volt menjadi 24 volt Mikrokontroler difungsikan untuk menanamkan algoritma dan sebagai sumber trigger untuk mengontrol Buck converter yang ada pada MPPT. 16

3.1 Perancangan PV farm yang terkena bayangan (Shading) Perancangan PV farm sesuai dengan gambar 2.2 yang dirangkai seri pararel membentuk 3 buah string, yang terkena bayangan sebesar 10 60 % dari keseluruhan PV. Dapat dilihatpada gambar 3.2 sebagai berikut : 3.2.a PV shading 10 % 3.2.b PV shading 20 % 3.2.c PV shading 40 % 3.2.d PV shading 60 % Gambar 3.2 Perancangan PV farm saat terkena bayangan 17

Sehingga didapat nilai output PV yang sesuai dengan table 2.1 spesifikasi photovoltaic dengan tegangan sebesar 35,4 Volt, arus 15,26 Ampere dan daya maximum 540 watt, yang terkena bayangan seluas 10-60% dari keseluruhan PV. 3.2 Sensor Pada pembuatan Hardware ini di perlukan dua jenis sensor yaitu sensor arus dan sersor tegangan yang diguakan sebagai data masukan pada sistem yang akan digunakan. 3.2.1 Sensor Arus ACS712 Pada perancangan multi input DC-DC konverter menggunakan sensor arus ACS712ELCTR-20A-T untuk mengetahui arus yang masuk dan keluar pada sistem tersebut. Keluaran dari sensor arus terhubung ke pin ADC pada mikrokontroller. Dapat dilihat pada gambar 3.3 sebagai berikut. PV + 0,1 uf MOSFET 1 nf Gambar 3.3 Rangkaian Sensor Arus ACS721 [6] ACS712ELCTR-20A-T memiliki spesifikasi sebagai berikut : - Supply Voltage = 5 volt - Output Voltage = 5 volt - Output Current Source = 0.3 Ampere - Maximum Current = 20 Ampere 3.2.2 Sensor Tegangan Pada perancangan sensor tegangan untuk mendeteksi pada sumber tegangan digunakan prinsip pembagi tegangan, besar nilai tegangan masukan dan 18

nilai keluaran dapat dimonitoring dengan menggunakan pin ADC pada mikrokontroller. Dapat dilihat pada gambar 3.4 sebagai berikut: Vpv Vout Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Tegangan Menentukan nilai R1 dan R2 pada persamaan 2.14 : Diketahui : - VSS = 35 Volt - Vout = 5 Volt - R2 = 10000 ohm R1 = R2 + ( Vin Vout ) xr2 R1 = 10000 + ( 35 ) x10000 = 80000 ohm (3.1) 5 Dari hasil perhitungan diatas untuk R2 ditetapkan dengan nilai 10000 ohm dan R1 dengan nilai 80000 ohm. Untuk menghindari output kemungkinan lebih dari yang diinginkan, R1 menjadi 100.000 ohm. 3.3 Mikrokontroller Pada penelitian ini menggunaka ATmega 328, dapat dilihat pada gambar dengan konfigurasi pin sebagai berikut : 19

Gambar 3.5 konfigurasi pin out mikrokontroller Pembacaan nilai tegangan dan arus yang masuk menggunakan pin A0 dan pin A1, untuk pembacaan tegangan dan arus yang keluar menggunakan pin A2 dan A3, untuk trigger mosfet menggunakan pin D3. 3.3.1 Kompailer Arduino.IDE. Perancangan dan aplikasi Maximum Power Point Tracking (MPPT) untuk menentukan titik maksimum daya pada saat Photovoltaik (PV) shading, menggunakan kompailer yang dapat dijalankan pada ATmega328 dan diisi dengan algoritma PSO. Menggunakan Arduino.IDE sebagai kompailer ke ATmega 328. Dapat dilihat pada gambar 3.6 sebagai berikut: Gambar 3.6 tampilan kompailer Arduino.IDE. 20

3.3.2 Parameter Algoritma Particle Swarm Optimization (PSO) Parameter digunakan untuk menentukan nilai ketetapan yang dibutuhkan pada algoritma PSO. Dapat dilihat pada tabel 3.1 sebagai berikut : Tabel 3.1 Parameter PSO Parameter Nilai Partikel 10 Iterasi 5 W 0,4 C1 1,6 C2 1,9 R1 0,6 R2 0,9 Pada tabel diatas menjelaskan parameter yagn digunakan pada algoritma PSO dengan jumlah partikel sebanyak 10, iterasi sebanyak 5, nilai W ditetapkan 0,4, C1 sebesar 1,2, C2 sebesar 1,9, R1 sebesar 0,6 dan R2 sebesar 0,9. 3.4 Buck Konverter Perancangan buck konverter menggunakan sebuah switching dan sebuah dioda rectifier jenis ultra fast recovery atau dioda schootky. Dengan rangkaian pada gambar 3.7 sebagai berikut : Gambar 3.7 Perancangan Buck Converter 21

Untuk menentukan nilai komponen-komponen pada Buck Converter harus mengetahui seberapa besar kapasitas daya yang akan diperlukan. Sehingga dibuat spesifikasi Buck Converter pada tabel 3.2 sebagai berikut : Tabel 3.2 Spesifikasi buck konverter yang akan diimplementasikan. Parameter Daya (P) Vin Tegangan Output (Vout) Nilai 500W 35 Vdc 24 Vdc Efisiensi (n) 90 % Frekuensi Switching (Fs) Iout Max Ripple Tegangan 61 khz 15 A 5 mv Menentukan Duty Cycle Seperti pada persamaan 2.9 maka besar Duty cycle adalah : Dbuck = Vout.n Vin Dbuck = 24 x 90% 35 Dbuck = 0.61 (3.2) Menentukan besar nilai Induktor Berdasarkan pada persamaan 2.10 didapat nilai Induktor : Lbuck > Lbuck > Vout(vin Vout) Kind. Fs. Vin. Iout 24(35 24) 0,3x61000x35x15 = 27,1 uh (3.3) Maksimum ripple current pada inductor Perhitungan dari persamaan 2.11 didapat : (Vin Vout)Dbuck I max = Fs. Lselected (35 24)0.6 I max = 61000x40x10 4 I max = 27,5 ma (3.4) 22

Maksimum current yang melewati inductor Untuk maksimum current berdasarkan persamaan 2.11 adalah : ILmax = Iout + Imax ILmax = 15 + 0,275 ILmax = 15,27 Ampere (3.5) Dari hasil perhitungan diatas didapatkan nilai minimum Induktor (L) sebesar 27,1 uh dan nilai arus maksimal yang melewati Induktor sebesar 15,27 Ampere. Pada perancangan inductor ini diambil nilai bulatnya, yaitu 35 uh dan nilai maksimum arus menjadi 16 Ampere untuk menghandari overheating pada inductor. Menentukan nilai Capasitor Cout min = Cout min = Kind + Iout 8. Fs. Vout. ripple 0,3+15 8x62x10 3 x24x0,005 = 261 uf (3.6) Dari hasil perhitungan diatas didapat nilai Cmin sebesar 261 uf. Maka pada perancangan Buck converter dipilih capasitor yang lebih besar, agar besar ripple relative lebih kecil. 3.4.1 MOSFET Pada perancangan Buck converter ini menggunakan MOSFET dengan tipe N-channal Berdasarkan tabel 3.1 pemilihan MOSFET sebagai swiching harus memenuhi syarat agar tidak mengalami kerusakan saat Buck Converter digunakan, dapat dilihat pada gambar 3.8. Dalam perancangan Buck ini menggunakan MOSFET IRFZ44N spesifikasinya sebagai berikut: Gambar 3.8 MOSFET IRFZ44N [8] 23

Dengan parameter sebagai berikut : - Drain-Source Voltage (Vds) = 60 Volt - Gate-Source Voltage (Vgs) = ±20 Volt - Continous Drain Current (Idc) = 50 Ampere 3.4.2 MOSFET Driver MOSFET pada rangkaian Buck Converter ini memerlukan driver sebagai penguat tegangan menuju Gate MOSFET. Perancangan driver MOSFET dapat dilihat pada gambar 3.9 sebagai berikut : Gambar 3.9 Driver MOSFET Menggunakan transistor tipe N-channal sebagai switching MOSFET karena rangkaian ini dapat bekerja dengan frekuensi tinggi. Dengan perhitungan sebagai berikut: Diketahui: Ϛ = 1 L = 27.1 uh Cout = 261 x 10-6 uf 1 R3 = (2xϚ) L. Cout 1 R3 = (2x1) 27,1x261x10 6 R3 = 362 ohm (3.7) Dari perhitungan diatas didapat ukuran R3 sebesar 362 ohm, pada perancangan driver mosfet ini diberi ukuran 1000 ohm. 24

Diketahui: R3 = 362 Ohm Π = 3.14 f = 61 Khz 1 C1 = (2xΠ) R3. f 1 C1 = (2x3,14) 362x61x10 3 C1 = 1,3 uf (3.8) Dari perhitungan menentukan C1 bernilai 3,1uF, untuk memperkecil ripple pada rangkaian driver mosfet, maka C1 diberi nilai sebesar 10 uf. 25