IMPLEMENTASI MPPT BERBASIS INCREMENTAL CONDUCTANCE PADA SISTEM PHOTOVOLTAIC UNTUK SISTEM PENERANGAN JALAN SKRIPSI Disusun oleh : ACHMAD CHOLILUR ROHMAN NIM : 09530103 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015 i
ii
iii
iv
KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Wr. Wb. Tiada kata yang terbaik dan terindah selain mengucap syukur kehadirat Allah SWT, karena berkat rahmat, taufik serta hidayahnya maka penulisan Tugas Akhir yang berjudul IMPLEMENTASI MPPT BERBASIS INCREMENTAL CONDUCTANCE PADA SISTEM PHOTOVOLTAIC UNTUK SISTEM PENERANGAN JALAN dapat terwujudkan, yang digunakan sebagai salah satu persyaratan untuk meraih gelar sarjana S-1. Penulisan skripsi ini tidak dapat terselesaikan dengan baik tanpa adanya bimbingan dan sumbangan pemikiran dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih yang tidak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tinginya kepada : 1. Kedua orang tua tercinta My Abi Moli dan My Ummi Musdolifah yang sudah mencurahkan segala kasih sayang, jerih payah dan doa tiada henti yang tidak akan dapat terbalas hingga kapan pun. 2. Kakaku tersayang Bang Deddy Feriawan dan Adekku Baynur Rofiq yang tak henti hentinya memberi dukungan moril maupun materil serta menjadi penasehat yang bijaksana, penyemangat yang arif, dan sumber inspirasi. 3. Bapak Dr. H. Muhajir Effendy, MAP selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Malang yang telah memberi kesempatan untuk melanjutkan pendidikan ke jenjang sarjana (S1) di Universitas Muhammadiyah Malang 4. Dekan Fakultas Teknik dan keluarga (FT) Bapak Ir. Sudarman, MT serta para pembantu dekan Fakultas Teknik dan Keluarga Universitas Muhammadiyah Malang. 5. Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT dan Bapak Machmud Effendy, ST., M. Eng. selaku Ketua Jurusan dan Sekretaris Jurusan Teknik Elektro yang telah memberikan dukungan dan motivasi selama proses perkuliahan hingga akhir jenjang kuliah. v
6. Bapak Machmud Effendy, ST., M. Eng. selaku dosen pembimbing I yang membantu merumuskan pokok-pokok persoalan dan mengarahkan pada bentuk penyelesaian persoalan skripsi serta mengarahkan, memotivasi, dan memberikan masukan sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. 7. Bapak Drs. Budhi Priyanto, Msi. selaku dosen pembimbing II yang telah banyak membantu menyempurnakan pokok-pokok persoalan sehingga penelitian yang dilakukan tidak menyimpang dari tujuan serta memberikan pengarahan dan motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. 8. Bapak dan Ibu dosen Teknik Elektro yang telah membimbing dan memberikan ilmu tentang dunia elektronika dan lainnya. 9. Keluarga besar Teknik Elektro Angkatan 2009 yang terus saling membantu dalam banyak hal. 10. Sahabat-sahabat kontrakan Tirta rona 25, Kost MSI F-17, Kost tirto Gang IX depan sawah yang menghabiskan waktu bersama-sama dalam susah dan senang. 11. And thanks to Mr. Arik untuk semua bantuan, semua waktu, dan segalanya. Tidak menutup kemungkinan bahwa dalam penulisan laporan tugas akhir ini ada kesalahan, sehingga penulis selalu mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun guna kesempurnaan dari isi tugas akhir ini. Demikian, semoga bermanfaat bagi kita semua. Malang, 26 Januari 2013 Penulis vi
DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL... i LEMBAR PENGESAHAN... ii LEMBAR PERSETUJUAN... iii SURAT PERNYATAAN... iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI... vii DAFTAR TABEL... xi DAFTAR GAMBAR... xii ABSTRAKSI... xi ABSTRACT... xii BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Rumusan Masalah... 2 1.3. Tujuan... 3 1.4. Batasan Masalah... 3 1.5. Metodologi Pelaksanaan... 4 1.6. Sistematika Penulisan... 4 BAB II Landasan Teori... 6 2.1. Photovoltaic... 6 2.1.1. Cell Photovoltaic... 6 vii
2.1.2. Prinsip Kerja Sel Surya (Solar Cell)... 6 2.1.3. Persamaan Karakteriktik Sel Surya... 7 2.1.4. Modul Sel Surya... 11 2.2. Maksimum Power Point Tracking (MPPT)... 11 2.2.1. Incremental Conductance... 13 2.3. Energi Listrik... 15 2.4. Buckboost Converter... 16 2.4.1. Prinsip Kerja Buckboost Converter... 17 2.4.2. Dua Mode Buckboost Converter... 17 2.5. Mikrokontroller... 18 2.5.1. Atmega 328... 21 2.5.2. Konfigurasi Pin AVR Atmega 328... 21 2.6. Sensor Arus... 24 2.7. Rangkaian Pembagi Tegangan... 25 BAB III Perencanaan dan Pembuatan Alat... 27 3.1. Photovoltaic Mono-Crystalline Silicone Cells SL50CE-18... 28 3.2. Sensor Arus... 28 3.3. Rangkaian Sensor Tegangan... 29 3.4. Minimum Sistem Mikrokontroller... 31 3.5. Rangkaian Buckboost Converter... 32 3.6. Display LCD (Liquid Crystal Display)... 37 3.3. Perencanaan Perangkat Lunak... 37 3.7. Program Mikrokontroller... 37 viii
3.7.1. Timer/Counter... 38 3.7.2. ADC (Analog to Digital Converter)... 39 3.7.3. Incremental Conductance... 41 BAB IV Pengujian dan Analisa Alat... 43 4.1. Pengujian Rangkaian Sensor Arus... 43 4.2. Pengujian Rangkaian Sensor Tegangan... 45 4.3. Pengujian Rangkaian Buckboost Converter... 46 4.4. Pengujian Rangkaian Kontrol ICM dan Display... 49 BAB V Penutup... 53 5.1. Kesimpulan... 53 5.2. Saran... 53 LAMPIRAN DAFTAR PUSTAKA ix
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Konfigurasi Port B... 22 Tabel 2.2. Konfigurasi Port C... 23 Tabel 2.3. Konfigurasi Port D... 23 Tabel 3.1. Data Spesifikasi Photovoltaic... 28 Tabel 3.2. Register ADMUX... 39 Tabel 3.3. Konfigurasi Clock ADC... 40 Tabel 3.4. Pemilihan Sumber Picu ADC... 40 Tabel 4.1. Data Hasil Pengujian Sensor Arus... 44 Tabel 4.2. Data Hasil Pengujian Sensor Tegangan... 45 Tabel 4.3. Data Hasil Pengujian Buckboost Converter... 48 Tabel 4.4. Data Hasil Pengujian Lapangan(23-01-2015)... 50 Tabel 4.5. Data Hasil Pengujian Lapangan(02-02-2015)... 50 Tabel 4.6. Data Hasil Pengujian Lapangan(03-02-2015)... 51 x
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Skema Sederhana Sistem Panel PV... 6 Gambar 2.2. Skema Efek Photovoltaic... 7 Gambar 2.3. Rangkaian Pengganti Sel Surya... 8 Gambar 2.4. Karakteristik Sel Photovoltaic Terhadap Perbedaan Radiasi... 9 Gambar 2.5. Karakteristik Sel Photovoltaic Terhadap Perbedaan Suhu... 10 Gambar 2.6. Blok Diagram MPPT... 12 Gambar 2.7. Kurva Kemiringan P-V... 13 Gambar 2.8. Flowchart Algoritma Incremental Conductane... 15 Gambar 2.9. Kurva I-V... 16 Gambar 2.10. Rangkaian Buckboost Converter... 17 Gambar 2.11. Buckboost Converter Dalam Kondisi Switch On... 17 Gambar 2.12. Buckboost Converter Dalam Kondisi Switch Off... 18 Gambar 2.13. Konfigurasi Pin Atmega 328... 22 Gambar 2.14. Rangkaian Pembagi Tegangan... 25 Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem MPPT... 27 Gambar 3.2. Diagram Blok ACS712... 29 Gambar 3.3. Rangkaian Pembagi Tegangan (Sensor Tegangan Photovoltaic)... 30 Gambar 3.4. Rangkaian Pembagi Tegangan (Sensor Tegangan Buckboost)... 30 Gambar 3.5. Rangkaian Minimum Sistem Atmega 328... 31 Gambar 3.6. Rangkaian Buckboost Converter... 36 Gambar 3.7. Konfigurasi Pin LCD Terhadap Pin Kontrol... 37 xi
Gambar 3.8. Alur Algoritma Incremental Conductance... 42 Gambar 4.1. Rangkaian Pengujian Sensor Arus... 43 Gambar 4.2. Rangkaian Pengujian Sensor Tegangan... 45 Gambar 4.3. Rangkaian Pengujian Buckboost Converter... 46 Gambar 4.4. Data Sinyal PWM Hasil Pengujian (D. Cycle = 50%)... 47 Gambar 4.5. Data Sinyal PWM Hasil Pengujian (D. Cycle = 60%)... 47 Gambar 4.6. Data Sinyal PWM Hasil Pengujian (D. Cycle = 49%)... 48 Gambar 4.7. Diagram Blok Pengujian Lapangan... 49 xii
DAFTAR PUSTAKA 1. Yuniar, Frediawan. Perancangan maksimum power point tracking untuk panel surya menggunakan konverter buck-boost dengan metode logika fuzzy (hardware)). Laporan Tugas Akhir Jurusan Elektro. UMM. 2013 2. W. Hart, Daniel. 1997. Introduction To Power Electronic. Valparaiso University, Indiana: Prenice-Hall International, Inc. 3. H. Rashid, Muhammad. 2001. Power Electronics Handbook. Canada: Academic Press. 4. Andrianto, Heri. 2013. Pemrograman Mikrokontroler AVR ATMega16 Menggunakan Bahasa C (CodeVisionAVR). Bandung : Informatika 5. http://www.atmel.com/v2pfresults.aspx# 6. Putra, Agfianto Eko. 2010. Modul:ATMega dan Bascom AVR xiii