Rancang Bangun Maximum Power Point Traker(Buck-Boost Conventer) Pada Panel Surya Menggunakan Metode Kontrol PI dan PID berbasis Mikrokontroler Atmega 8535

oleh: Dedy siddik Sidabutar

2411105019

JURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

Dosen Pembimbing

Dr. Ir.Ali Musyafa, M.Sc. Dr. Ridho Hantoro, ST, MT.

Latar Belakang Daya yang di hasilkan

panel surya tidak selalu berada di kondisi

maksimal, di sebabkan kondisi cuaca berubah-

ubah.

karakteristik V-I sel surya adalah nonlinier dan berubah terhadap

radiasi dan suhu permukaan solar sel.

Maka di lakukan penelitian Buck-Boost Converter dengan menggunakan

metode control PI dan PID yang di harapkan memiliki

efesiensi lebih baik.

Permasalahan

Bagaimana merancang Merancang Buck-Boost Converter menggunakan control PI dan PID pada

Pada panel surya ?

Bagaimana Efesiensi Buck-Boost Converter menggunakan control PI dan PID ?

Batasan Masalah

• Model konverter yang digunakan adalah konverter DC-DC tipe Buck-Boost converter

• Metode yang digunakan adalah pengendalian PI dan PID

• Intensitas cahaya matahari menggunakan daerah surabaya

Tujuan

Dapat merancang buck-boost converter menggunakan Metode kontrol PI dan PID untuk mengoptimalkan sistem

kerja dari panel surya sehingga menghasilkan daya keluaran Sesuai yang diinginkan.

Dapat mengetahui performansi buck-boost converter

menggunakan control PI dan PID

Metodologi Penelitian

Mulai

Studi literatur

Tahap perencanaan & perancangan hadware

Pengujian hadware

Berhasil Error≤ 5 %

A

A

Perancangan Buck-Boost Converter control( PI dan PID) pada Mikrokontroler ATMEGA

Pengabung hadware dan sofware

Pengujian Algoritma pada hadware

Berhasil Error Error ≤5 %

error ≤ 5 % Pengambilan data

Analisa data

Penyusunan laporan tugas akhir

selesai

Tidak

Tidak

Ya

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.

Photovoltaic

Gambar. Kurva tegangan – arus sel surya terhadap intensitas

Gambar. Kurva tegangan – arus pada sel surya terhadap perubahan suhu

KarakteristikPanel Surya

Buck-Boost Converter Buck-Boost Converter merupakan sebuah perangkat keras (hardware) yang terdiri atas komponen-komponen elektronik yaitu dioda, kapasitor, induktor, dan resistor yang digunakan untuk mendapatkan tegangan yang lebih besar atau lebih kecil dari tegangan sumber. Converter biasa digunakan dalam sebuah sistem photovoltaic untuk menghubungkan antara modul photovoltaic dengan beban atau baterai penyimpan energi listrik. .

Gambar. Rangkaian Buck Boost Converter

Gambar 2.8 Saklar pada posisi on (a)

dan sakalar pada posisi off (b)

(a) (b)

Perancangan Sistem

Diagram sistem Buck-Boost Conventer

Panel Surya Buck-Boost Converter

Bater ai

Sensor I & V

ADC Algoritma Kontrol PI dan PID

PWM

Sensor Arus ACS712 Sensor Tegangan

Vin = 33 volt R1 = 12 KΩ R2 = 2 KΩ Vout = 2/12*33 =4.85

Rise time output = 5 μs. • Bandwidth sampai dengan 80 kHz. • Total kesalahan output 1,5% pada suhu kerja TA = 25°C. • Tahanan konduktor internal 1,2 mΩ. • Tegangan isolasi minimum 2,1 kVRMS antara pin 1-4 dan pin 5-8. • Sensitivitas output 185 mV/A. • Mampu mengukur arus AC atau DC hingga 5 A. • Tegangan output proporsional terhadap input arus AC atau DC

Perancangan Sensor

Perancangan Buck-Boost Converter

Parameter Nilai Vin 15 V

Vin maks 34.9 V Vout 28 V Imaks 2.98

Frekuensi PWM 40 KHz

komponen-komponen yang digunakan adalah sebagai berikut : • Komponen semi konduktor menggunakan MOSFET IRFP460. Fast recovery diode MUR1560. Snuber Diode FR370. • L = 23.7. mH. • Co = 2200 μF 50V. •Cs = 1000 μF . • Rs = 1 KΩ 10W. Keterangan : L : Induktor Co : capasitor output Cs : snuber capasitor Rs : snuber resistor

Perancangan Kontrol PI,PID dengan MIkrokontroler

+=

sTKpPIsGc

i

11)(

++= sT

sTKpPIDsGc d

i

11)(

Tipe pengendali Kp Ti Td P 0,5 Kcr ∞ 0 PI 0,45Kcr Pcr 0

PID 0,6 Kcr 0,5 Pcr 0,125 Pcr

Tabel Penentuan parameter PID dengan metode Ziegler-Nichols

2,11

Tuning PID parameter Kp, Ti dan Td adalah : Kp = 0,6 x 4,555682467x10-3= 2,73340848x10-3 Ti = 0,5 x 0,0018 = 0,009 Td = 0,125 x 0,0018 = 0,00225 Tuning PI parameter Kp, dan Ti adalah : Kp = 0,45 x 4,555682467x10-3 = 0,00205005711 Ti = 0,83 x 0,0018 = 0,01494

Pengujian dan Analisa

Pengujian Panel Surya

Modul Type : HBM (50)8454p Peak Power (Pmp) 50 W Maksimum Power Current (Imp) 2,92 A Maksimum Power Voltage (Vmp) 17,1 V Short-Circuit Current (Isc) 3,36 A Open-Circuit Voltage (Voc) 21.2 V Maximum system Voltage 750 V

Modul Type : ASE-50-DGF

Peak Power (Pmp) 53 W

Maksimum Power Current (Imp) 2,98 A

Maksimum Power Voltage (Vmp) 17,8 V

Short-Circuit Current (Isc) 3,2 A

Open-Circuit Voltage (Voc) 21.2 V

Grafik Karakteristik tegangan output solar cell terhadap waktu pengujian

pengujian Buck-Boost Converter

Tabel Pengujian sistem open Loop Vin Beban Ouput

Dutycycle = 55 %

20 0 28.2 20 0 27.8 20 0 27.3 20 0 27.6 20 1 23.2 20 1 25.6 20 1 23.2 20 1 24.3

Nb : beban 0 = belum di beri beban 1 = sudah di beri beban

Tabel pengujian buck-boost converter

dutycycle Vin(Volt) Vout iout

20 % 20. 8,4 0.3

30% 20 12.7 0.5

40% 20 18.3 1.2

50% 20 24 1.2

60% 20 31.5 1.5

70% 20 41.7 1.8

Pengujian Buck-Boost Conventer Dengan Kontrol PI dan PID Pada Panel Surya

Pengujian Buck-Boost Conventer Dengan Buck-Boost converter Metode Kontrol PI

Grafik respon tegangan output buck boost dengan kontrol PI

Grafik Pengujian tegangan Output Buck-Boost Conventer Dengan Kontrol PI

Pengujian Buck-Boost Conventer Dengan Buck-Boost converter Metode Kontrol PID

Grafik Pengujian tegangan Output Buck-Boost Conventer Dengan Kontrol PID

Grafik respon tegangan output buck boost dengan kontrol PID

Pengujian Buck-Boost Conventer Dengan Buck-Boost converter Metode Kontrol PID dengan intensitas

matahari rendah.

Grafik Pengujian Buck-Boost Converter Dengan Intensitas Rendah

Kesimpulan Dari penelitian dan analisa yang telah dilakukan pada rancang bangun buck-boost converter dengan control PI dan PID maka dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut : Rancangan buck-boost controler dengan setpoint 28,control PI menghasilkan tegangan pada 27.2- 29.5 settlimg time 9 detik dengan error 1 V, dan menggunakan control PIID output tegangan buck-boost controller berada pada tegangan 28.1-28.5 setting time 6 detik dengan error 6 detik. Effisiensi yang didapat dari buck-boost dengan kontrol PI ini adalah 9,5%. Effisiensi buck-boost yang didapat dari sistem kontrol PID ini adalah 8,7%. Dari kedua kontrol yang dipakai kontrol PID merupakan kontrol terbaik dengan nilai maximum overshoot (Mp) dan settling time (Ts) lebih kecil dari kontrol PI walaupun nilai effisiensi dari kontrol PI lebih baik dari pada effisiensi kontrol PID.

ya allah ya tuhan ku,hari ini aku seminar progres

tugas akhir, aku memohon pada mu ya

allah mudah jalan seminar ku ini. Amin…..

Terimakasih