HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

107 memiliki harga yang relatif rendah sehingga pemanfaatan energi surya dapat dilakukan secara optimal. III.2 Perancangan Sistem Baterai merupakan perangkat yang digunakan untuk menyimpan energi listrik dan merupakan salah satu komponen penting pada PLTS. Perangkat ini berfungsi agar PLTS dapat bekerja dengan stabil pada berbagai kondisi cuaca dan saat malam hari. Pada pemakaian normal, baterai digunakan pada saat malam hari atau saat cuaca dimana sinar matahari kurang. Bila terjadi kondisi beban yang berlebih pada siang hari, baterai dapat digunakan untuk menambah daya yang dihasilkan panel surya agar memenuhi permintaan beban. Perancangan sistem secara keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 2. Mikrokontroler berfungsi sebagai kendali utama pada sistem BCU yang mengolah data dan mengirimkan data dari ke modul sun tracer, menampilkan data baterai ke LCD, dan membaca data baterai arus, tegangan, temperatur. Kemudian interface akan mengolah sinyal output sensor supaya bisa dibaca oleh mikrokontroler. Perangkat sensor membaca data baterai selama proses charging dan discharging. Modul MPPT dan sun tracer kemudian menentukan lokasi dari panel surya agar menangkap sinar matahari yang optimal dan memaksimalkan daya output. Selanjutnya DC to AC converter inverter akan mengubah tegangan searah dari baterai ke tegangan jala‐jala. Secara garis besar, pelaksanaan perancangan sistem BCU diprioritaskan mulai dari perangkat bagian charger atau pengisi baterai, perancangan mppt, perancangan inverter dan monitoring sistem. Pada tahun pertama penelitian difokuskan pada bagian charger dengan menggunakan MPPT dan pada tahun kedua merambah ke bagian inverter. 108 Apabila panel surya beroperasi pada titik Maximum Power Point MPP, makan daya maksimal dapat dihasilkan dari panel. Pengoperasian panel surya di luar titik tersebut akan mengurangi pemanfaatan daya yang tersedia sekaligus akan mengurangi efisiensi daya. Pelacakan titik MPP pada teganganarus panel surya disebut dengan Maximum Power Point Tracking. Dalam tahapan ini kegiatan dititikberatkan pada metoda pengisian baterai dari panel surya dengan menggunakan kontrol charger yang menggunakan MPPT. Charger ini berfungsi sebagai kontrol untuk mengekstrak daya maksimal panel surya supaya berada pada daerah operasi MPP, mengontrol proses pengisian agar baterai lebih tahan lama, melindungi baterai dari over‐charging dan under‐charging, serta melindungi dari pemakaian yang berlebih overload. III.3 Maximum Power Point Tracking MPPT merupakan sistem elektronik yang mengatur dan mengkondisikan panel surya sedemikian rupa sehingga panel surya tersebut menghasilkan daya maksimal. MPPT bukan merupakan sistem mekanik yang memposisikan panel terhadap matahari, namun merupakan rangkaian elektronik murni yang mengatur titik kerja panel agar diperoleh transfer daya terbaik yang dimiliki panel surya. Sifat panel surya diwakili oleh karakteristik arus dan tegangannnya yang disebut kurva I‐V seperti terlihat pada Gambar 3. Kurva tersebut menunjukkan arus yang dihasilkan oleh panel surya ‐‐ dalam hal ini disebut modul fotovoltaik‐‐ I m , sebagai suatu fungsi dari tegangan modul fotovoltaik V m , pada suatu radiasi spesifik dan temperatur sel spesifik. Jika sebuah modul fotovoltaik dikenai hubung singkat V m = 0, maka arus hubung singkat I sc mengalir. Pada keadaan rangkaian terbuka I m = 0, maka tegangan modul disebut tegangan terbuka V oc . Daya yang dihasilkan modul fotovoltaik adalah sama dengan hasil kali arus dan tegangan yang dihasilkan oleh modul fotovoltaik. 109 Gambar 3. Karakteristik daya pada panel surya Pada penelitian ini, algoritma yang digunakan untuk menentukan MPPT adalah Perturb and Observe. Prinsipnya yaitu memodifikasi tegangan dan arus panel surya sampai mendapatkan daya maksimal. Bila kenaikan tegangan sel ternyata menaikkan daya keluaran maka sistem akan menaikkan tegangan sampai daya keluaran mulai turun. Bila sampai tahap ini terjadi, maka tegangan akan diturunkan sampai diperoleh daya maksimum lagi. Jadi titik daya maksimum akan diperoleh pada kisaran nilai tersebut. Gambar 4 menunjukkan algoritma pemrograman yang digunakan untuk membangun sistem MPPT. Dalam pelaksanaannya, perancangan awal dan pembuatan pemrograman dilakukan dengan menggunakan modul mikrokontroler AVR. Perangkat lunak yang digunakan adalah AVR Studio dari Atmel dengan menggunakan bahasa pemrograman C. Beberapa pemrograman yang sudah dilakukan adalah pembuatan routine untuk kontrol keypad, Analog to Digital Converter 10 bit, dan kontrol IO. Sedangkan pembuatan algoritma PO dikerjakan pada modul MP612. 110 Gambar 4. Algoritma Pemrograman MPPT 111 Gambar 5. Perancangan program mikrokontroler dengan menggunakan AVR Studio Skema blok pengontrol utama MPPT MP612 dapat dilihat pada Gambar 6 di bawah. Adapun fungsi yang penting dari skema tersebut antara lain adalah sebagai pengukur tegangan dan arus dari sumber panel surya, implementasi algoritma MPPT termasuk di dalamnya adalah perhitungan daya dan penjejak daya maksimum, pengontrol sinyal PWM, pengukur arus luaran, proteksi dan komunikasi serial. C1 C2 PWM BUCK-BOOST CONVERTER MPPT charge controller BOOST ON L1 D1 BUCK ON ANALOG SIGNAL CONDITIONING CIRCUIT PV current sense and voltage sense PV voltage sense MPT612 IC PV current sense BAT voltage sense BAT current sense 3.3 V 1.8 V clock reset temperature sense + + + + + LOAD CONTROL AND MONITOR CIRCUIT MOSFET GATE DRIVER CIRCUIT PWM POWER SUPPLY RESET AND CLOCK CIRCUIT dari solar panel ke baterai beban DC LEDIndikator Kontrol Komunikasi Port Serial sensor tegangan dan arus batere 112 Gambar 6. Blok diagram pengontrol utama MP612 Sistem MPPT lebih kompleks dibandingkan dengan sistem PWM biasa. Tegangan pada panel surya berubah‐ubah dipengaruhi oleh suhu dan waktu. Tegangan optimal pengisian baterai berubah mengikuti kondisi dari baterai pada saat itu, seperti yang tercantum pada Gambar 7 di bawah ini. Q1 Q3 Q4 Q2 V V V V BAT+ PV+ PV- BAT- Gambar 7. Rancangan DC‐to‐DC Converter Blok DC to DC converter merupakan rangkaian step updown yang berfungsi menyalurkan daya dari panel surya ke beban. Mengacu pada konfigurasi rangkaiannya, converter ini dapat dioperasikan sebagai buck‐only tegangan panel surya lebih 113 BAT_12 V PV_positive PV_current_ref_B PV_voltage_ref PV input J14D 282856-8 PV_current_ref_A Rsense PV_power PV_positive BAT_gate_drive BAT_gate_drive V DD3V3 BAT_voltage_ref BAT_current_ref_A BAT_current_ref_B Load_current_ref_B Load_current_ref_A BAT_POWER 6 7 5 8 Buck mode_enable PV_power Load_cutoff BAT_12V 3 1 2 VCC U3 IRS21171 IN C14 10 F 25 V R28 10 k 5 R3 68.1 k 1 KK 1 2 7 8 + MOV1 CN2220K25G A2 P N P N P N N A1 R5 3.9 k 1 D19 24 V 0.5 W Q11 PMBT2222A 2 Q9 PBSS4160T Q13 PBSS4160T DNI R122 33 5 C62 4.7 F 50 V C4 680 F 35 V C3 1000 F 50 V C5 1000 F 50 V R32 10 k 5 R21 10 k 5 R121 100 k 5 R33 20 k 5 R6 0.010 1 R111 10 k 5 R31 C70 0.1 F C13 0.1 F C71 0.1 F R81 20 k 5 R82 20 k 5 R124 1 k 5 NC1 COM 1 2 P C 3 2 1 1 2 3 2 1 E B BAT_overvoltage Buck_PWM Buck mode_enable N C15 10 F 63 V P N C69 0.1 F C16 10 F 63 V R22 3 4 4 4 20 k 5 R76 1 k 5 R10 0.01 1 R1 C1 15 5 R2 15 5 4.7 nF 200 V C2 4.7 nF 200 V D9 12 V 0.5 W P 1 2 N 3 4 8 7 6 5 VB HO V S NC2 TP11 1 TP7 1 TP12 Q5 PBSS8110Z M5 PMV65XP M6 PMV65XP Q1 PSMN8R2-80YS1 1 D2 STPS40L45CG K A2 A1 D5 BYV42E J14C F1 12 A fuse holder 282856-8 J14A 282856-8 KK 12 V battery LOAD 2 LOAD 1 + A2 A1 5 6 1 TP2 1 D8 BYV44 KK A2 A1 TP4 1 TP9 1 TP5 1 TP6 1 TP30 1 TP3 D1 ES1B 1 2 1 D7 ES1B 2 1 BAT_12V D12 ES1B 2 1 TP1 1 Q3 PSMN8R2-80YS D13 BYV42E R4 27.4 k 1 R7 4.7 k 1 R8 0.005 1 R113 47 k 5 R16 33 5 R115 47 k 5 Q2 PSMN1R3-30YL1 Q8 PBSS4160T Q4 PSMN1R3-30YL L1 85 H 20 A TP8 4 1 4 9 3 10 2 11 1 12 P N C7 680 F 35 V C27 4.7 F 50 V F2 12 A fuse holder 1 + 2 J14B 282856-8 3 + 4 Gambar 8. Rancangan DC‐to‐DC Converter besar dari tegangan baterai, boost‐only tegangan panel surya lebih kecil dari tegangan baterai atau buck‐boost dimana tegangan panel surya boleh bervariasi perpaduan operasi buck dan boost. Sampai pada akhir kegiatan ini telah dirancang rangkaian DC‐DC Buck‐Boost Converter BCU dengan skema seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8. Masukan DC‐DC Buck ‐Boost Converter didesain untuk dapat menangani variasi tegangan DC yang berkisar antara 10 – 27 V tegangan nominal panel surya 12V, dengan arus pengisian maksimum 6 A. VoltageCurrent Sense Bagian ini berfungsi mendeteksi besar arus dan tegangan yang diberikan pada masukan DC ‐DC Buck‐Boost Converter, atau arus dan tegangan yang dihasilkan sumber listrik 114 dalam hal ini adalah modul surya. Parameter nilai yang dideteksi memungkinkan untuk digunakannya sebagai pengatur konfigurasi DC‐DC converter. Pada gambar berikut diperlihatkan model rangkaian elektronika VoltageCurrent Sense. PV voltage sense circuit PV current sense circuit PV_voltage_ref 2nd order low-pass filter PV volt sense_boost PV volt sense_buck V DD3V3_A V DD3V3_A V DD3V3 1 2 U4B LPV324M R23 10 k 1 C20 0.01 F C22 0.01 F C21 0.1 F L8 121E_bead C19 10 F 16 V CMAX TP13 5 6 7 1 11 4 V DD3V3_A U4A LPV324M 3 2 1 11 4 R26 10 k 1 R27 1 k 1 R24 10 k 1 R25 68.1 k 1 0.01 F C18 U4C LPV324M R64 10 k 1 C68 0.01 F TP15 10 9 8 1 11 4 R35 10 k 1 R66 10 k 1 V DD3V3_A GNDA GNDA GNDA GNDA GNDA GNDA GNDA GNDA GNDA PV_current_ref_A C25 0.01 F TP14 1 1 2 5 3 4 VIN+ V+ U14 VIN GND INA194AIDBVT OUT GAIN 50 R29 68.1 k 1 2nd order low-pass filter PV current sense GNDA GNDA C26 0.01 F GNDA C49 0.1 F C24 0.1 F V DD3V3_A V DD3V3_A U4D LPV324M 12 13 14 11 4 R30 68.1 k 1 0.01 F C23 R86 100 1 PV_current_ref_B R87 1 1 100 1 GNDA GNDA Gambar 9. Rangkaian voltagecurrent sense MPT612 Digital Circuit Bagian ini merupakan perangkat utama untuk implementasi algoritma MPPT dimana proses identifikasi atau tracking daya maksimum masukan dari modul surya dilakukan. Bagian ini juga merespon parameter pembacaan besar arus dan tegangan solar panel dalam bentuk pengisian daya pada baterai atau distribusi arus pada beban. MPT612 merupakan mikrokontroler yang mengendalikan proses tracking, sensing arus dan tegangan serta kontrol lain termasuk port untuk komunikasi. Bentuk rangkaian elektronika dari MPT612 digital circuit dapat dilihat seperti pada gambar berikut. 115 V DD3V3 D10 MMBD4148 X1 12.000 MHz SW2 RESET SW R72 47 k 5 R120 1 M 5 C41 0.1 F DC1 0.1 F C42 22 pF C43 22 pF 3 1 2 MPT612FBD48 PIO19MAT1_2MISO1 1 42 2 3 44 47 48 41 45 46 13 14 29 30 22 23 24 28 18 21 32 PIO20MAT1_3MOSI1 PIO21SSEL1MAT3_0 PIO20 PIO21 PIO14EINT1SCK1DCD1 PIO17CAP1_2SCL1 PIO18CAP1_3SDA1 PIO13MAT1_1DTR1 PIO15EINT2RI1 PIO16EINT0MAT0_2 PIO0MAT3_1TXD0 PIO1MAT3_2RXD0 TXD0 EINT1 PIO17 PIO18 RXD0 PIO8TXD1PWMOUT1 PIO9RXD1PWMOUT2 PIO4SCK0 PIO5MISO0 PIO6MOSI0 PWMOUT0 PIO2SCL0 PIO3SDA0 PVVOLTSENSEBUCK 33 PVVOLTSENSEBOOST 34 PVCURRENTSENSE 35 PIO10CAP1_0RTS1AD3 36 PIO11CAP1_0CTS1AD4 37 PIO12MAT1_0DSR1AD5 PV volt sense_buck Powerdown_wakeup Buck_power_enable PIO09 PIO08 Load_cutoff Buck_PWM PV volt sense_boost PV current sense PIO2 PIO3 Load current sense BAT current charge NTC for ambient temp measurement NTC response At 25 C = 1.5 k At 0 C = 4.28 k At 85 C = 440 BAT volt sense GNDA GNDA V DD A DC 38 PIO25AD6 39 7 19 31 43 PIO26AD7 GNDA 8 TRSTPIO27CAP2_0 9 TMSPIO28CAP2_1 10 TCKPIO29CAP2_2 15 PIO30MAT3_3TDI 16 PIO31TDO 26 RTCK 27 JTAGSEL 6 RST TRST TMS TCK TDI TDO RTCK DEBUGSEL 11 X1 DR3 10 k 5 4 V DDRTC 25 RTXC2 DR4 10 k 5 R79 2.2 k 1 V DD3V3 A K U15 V DD3V3 R75 2.2 k 5 D18 LED_RED1 V DD3V3 A K V DD3V3 R57 1 k 5 V DD3V3 Buck mode_enable R53 10 k 5 R56 4.7 k 5 L4 121E_bead R65 4.7 k 5 D17 LED_GREEN1 V DD3V3 A K R58 2.2 k 5 D16 LED_YELLOW1 DR2 10 k 5 DR1 10 k 5 R67 10 k 5 R84 100 1 NTC1 NTC 20 RTXC1 G ND G ND G ND A DC G ND 12 X2 TP19 1 TP23 1 TP24 1 TP31 1 2 1 TP32 1 TP25 1 TP21 1 5 V DD C V DD1V8 L3 121E_bead C40 0.1 F C38 0.1 F C37 0.1 F C39 0.1 F 2 1 40 17 V DD I O V DD I O V DD3V3 L2 121E_bead 2 1 V DD3V3_A Gambar 10. Rangkaian Digital MPT612 Power Supply Rangkaian power supply dirancang untuk memberikan supply daya pada divais elektronika BCU. Rangkaian power supply dapat bekerja dengan mengambil energi listrik dari baterai 12 V DC dan menghasilkan luaran 3,3 V DC . Skema rangkaian elektronika power supply dapat dilihat seperti pada gambar di bawah. 116 U12 74LVC1G332GW Q6 PMBT2222A D11 PMEG6010CEJ M1 PMV65XP N CMAX U10 TPS73018DBV Q7 PMBT2222A U11B LPV324M U11C LPV324M GNDA Load_current_ref_B Load_current_ref_A Load current sense Buck_power_enable U11A LPV324M R123 100 k 1 TP27 2 3.3 V_standby 3.3 V_standby BAT_voltage_ref 1 BAT voltage comparator Switching regulator circuit for V DD3V3 1 PV voltage comparator 3 1 1 1 3 2 5 B C E E B C C59 0.1 F 4 6 4 11 R77 100 k 1 R118 4.7 k 5 R108 22 k 1 R107 DNI 10 k 1 R116 15 k 1 R106 15 k 1 R103 1 M 5 TP26 L7 47 H 1 1 2 3 4 K A 2 C56 0.1 F C51 330 pF C55 0.1 F C54 680 F 10 V C57 0.1 F C58 0.1 F C52 2.2 F 16 V R119 4.7 k 5 R101 10 k 5 R100 47 k 5 R96 20.5 k 1 R93 0.2 C53 47 F 25 V CMAX C65 4.7 F 50 V L5 121 Bead 2 1 L6 121 Bead 1 2 U11D LPV324M R104 100 k 1 TP29 12 3.3 V_standby PV_voltage_ref Powerdown_wakeup 13 14 1 11 4 R110 20.5 k 1 R105 10 k 1 R98 100 1 R99 12.4 k 1 R97 100 5 R94 2.2 k 1 R102 1 M 2 5 R109 1 M 5 TP28 1 3.3 V_standby 5 6 11 4 7 10 9 11 4 8 3.3 V_standby 3.3 V_standby R78 10 k 1 R117 15 k 1 3.3 V_standby V DD3V3 1 3 5 4 2 GND IN EN OUT NR 3.3 V_standby GNDA BAT_current_ref_B BAT_12 V V DD1V8 MT1 MOUNTING HOLE BAT_current_ref_B 1 R114 2 M 2 1 C61 4.7 nF C60 0.1 F C73 0.33 F 3.3 V_standby 1 7 6 5 8 SW emitter Timing cap GND SW collector I peak sense V CC Comp inv IP Drive collector U9 MC33063A 1 1 1 Gambar 11. Skema Power Supply Realisasi Rangkaian PCB Seluruh sub‐sistem rangkaian BCU selanjutnya diimplementasikan pada papan PCB seperti yang diperlihatkan pada gambar berikut tampilan tampak atas dan bawah. 117 Gambar 12. Printed Circuit Board prototype BCU III.4 Rangkaian Inverter Inverter merupakan bagian dari sistem BCU yang mengkonversi sumber arus searah DC menjadi arus bolak‐balik AC. Hasil keluaran Inverter berupa arus AC yang siap digunakan untuk pemakaian sebagaimana yang tersedia pada jaringan jala‐jala listrik PLN. Blok Perancangan inverter dapat dilihat pada Gambar 13 berikut. DCDC Boost dan MPPT Single-Phase AC Grid DCAC Inverter Modul Panel Surya LCD Display dan User Interface Auxiliary Power Supply +12V +5V +3.3V EMI Filter dsPIC DSC 118 Gambar 13. Blok diagram perancangan Inverter Sumber listrik searah yang dihasilkan oleh panel surya diubah menjadi arus dan tegangan AC yang mempunyai fasa sama dengan fasa jala‐jala. Filter EMI Electromagnetic Interference bertugas mengurangi noise yang dihasilkan oleh inverter dan menjembatani impedansi dengan jala‐jala Gambar 14. Jantung pengendali berupa prosesor yang mengendalikan aliran daya dari panel surya ke jala‐jala. Prosesor tersebut menjalankan algoritma MPPT, fault control, dan beberapa interaksi digital lainnya. Modul Panel Surya EMIEMC Single-Phase AC Grid Filter Interleaved Flyback Gambar 14. Interleaved flyback converter Interleaved flyback converter mengurangi arus ripple yang melalui kapasitor. Bentuk gelombang input dan output dari interleaved flyback berupa duty cycle 50 terhadap pasangannya. Secara keseluruhan, rangkaian kontrol terdiri dari Digital Phase‐Locked Loop PLL, MPPT Loop, Current Control Loop dan Load Balance Control Loop Gambar 15. 119 I ACREF PI PWM ADC Output Filter SH AC Grid SH ACgrid AC inv AC pv pv PLL MPPT EMIEMC Filter Gambar 15. Diagram Control Loop Digital Phase‐Locked Loop PLL Salah satu komponen paling penting pada rangkaian converter adalah PLL yang menghasilkan frekuensi tegangan jala‐jala dan sudut fasa untuk mengontrol sinkronisasi keluaran ke jala‐jala. Frekuensi estimasi e ω dan sudut fasa e θ yang dibuat oleh PLL tidak hanya berfungsi mengontrol dan menghasilkan sinyal melalui proses sintesis dan transformasi, namun berfungsi pula untuk proteksi bila terjadi pemutusan mendadak pada jala‐jala. Pendeteksian ini dilakukan dengan menggunakan hardware maupun software. Pada sisi software, tegangan jala‐jala diambil sampelnya menggunakan ADC dan disimpan pada suatu register. Pada setiap kali dilakukan sampel, polaritas tegangan juga akan direkam. Bilamana terjadi perubahan polaritas, software akan mencatat terjadinya zero ‐voltage detect. Sebuah counter akan menghitung jangka waktu terjadinya dua buah zero‐voltage detect yang menunjukkan setengah dari perioda tegangan jala‐jala. Nilai itu akan disimpan dan dijadikan rujukan untuk menentukan sudut fasa pada tabel untuk menghasilkan sinusoidal 0‐90 derajat. Sedangkan sudut fasa 90‐180 derajat dapat dihasilkan dari kebalikannya. 120 MPPT Loop Algoritma yang digunakan pada perancangan inverter ini adalah Perturb Observe. Diagram alur algoritmanya dapat dilihat pada gambar berikut. Penjejakan MPP dilakukan dengan cara menaikkan atau menurunkan arus referensi secara periodik Gambar 16. Blok ‘MPPT ref C’ menunjukkan proses terjadinya proses ‘perturb’ pada tegangan yang dihasilkan oleh panel surya. Sedangkan tanda plus atau minus menunjukkan arah apakah selaras dengan ‘perturb’ atau kebalikannya. 121 Start Read PowerOld Measure V pv , I pv PowerNew = V pv I pv PowerNew PowerOld MPPT ref+ C PowerOld = PowerNew Yes No MPPT ref- C Gambar 15. Diagram alur MPPT pada Inverter Current Control Loop Bagian ini berupa PI Proportional Integral dan merupakan jantung dari sistem kontrol. Loop ini akan mengkoreksi kesalahan dari dua arus yaitu arus input dan arus referensi. Keluaran dari current control loop adalah berupa sinyal kontrol yang memastikan arus input selalu sesuai dengan arus referensi. Current control loop beroperasi pada frekuensi 57 kHz dan bandwidth 2500Hz untuk frekuensi switching 114 kHz. Keluaran 122 dari current control loop menentukan duty cycle kerja mosfet. Adapun pemodelan kontrolnya dapat dilihat pada Gambar 17 berikut. V in_ref-secondary1 Out1 V grid and I ACref V o I oref Transfer Fcn3 1 10e-3s+1 Transfer Fcn2 1 10e-3s+1 Scope7 Scope6 Scope3 Scope2 FlybackBuck Boost 1 Vin D Vo D1 I I o MOSFET1 I MOSFET2 ADC1 In1 In2 In3 In4 In5 In6 Out1 Out2 Out3 Out4 Out5 Out6 Digital Controller 1 V V o in I oref I I o MOSFET1 I MOSFET2 D1 D2 Gambar 17. Pemodelan kontrol Inverter dengan menggunakan Matlab Load Balance Control Loop Keluaran tegangan dari masing‐masing flyback bisa jadi sedikit berbeda. Perbedaan ini terjadi karena adanya perbedaan karakteristik internal pada mosfet, resistansi internal trafo, kapasitor dan diode. Oleh karena itu bila duty cycle yang sama diumpankan kepada kedua mosfet, akan menghasilkan perbedaan pembebanan diantara dua flyback. Kondisi ini memerlukan pengontrol pembagian beban yang bisa menyeimbangkan arus pada flyback. Salah satu masukan yang dijadikan indikator adalah selisih arus diantara mosfet dari dua flyback, hasilnya berupa koreksi duty cycle yang kemudian diumpankan kembali ke mosfet. III.5 Prototip, Pengujian dan Pengukuran Pada tahun pertama kegiatan, pekerjaan yang dilakukan dititikberatkan pada pekerjaan perancangan. Tiap blok atau bagian‐bagian rangkaian dilakukan oleh peneliti yang mempunyai keahlian di bidangnya. Adapun pengukuran parameter hasil rancangan dengan menggunakan alat ukur masih sedikit dilakukan. Perancangan BCU dilakukan 123 pada modul‐modul terpisah, seperti modul charger, modul mikrokontroler dan modul komunikasiinterface. Pembuatan protitip dilakukan pada PCB. Bagian sun tracker secara fisik telah dikerjakan pada tahun pertama. Sun tracker memerlukan desain mekanik dan kontrol yang dilakukan di tahun kedua. Namun sebagai persiapan, telah dilakukan studi tentang pola dan radiasi matahari dalam rentang waktu satu tahun. Hal ini penting dilakukan sebagai acuan kerja mikrokontroler nantinya. Kontrol untuk motor stepper sudah dibuat untuk penggerak solar panel. Rancangan awal dilakukan untuk merealisasikan mode single‐axis menggunakan IC L298N lihat Gambar 22. Gambar 18. Pengukuran karakterisasi panel surya 124 Gambar 19. Pengukuran menggunakan beban untuk menentukan kurva I‐V Karakterisasi energi matahari yang diterima oleh panel surya diperoleh dari sampel pengukuran selama satu bulan dan dapat dilihat pada Gambar 20 berikut. 5 10 15 20 25 30 35 40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Gambar 20. Grafik rata‐rata daya output panel surya 50Wp di lokasi 6°5252.60 S 107°3640.05 E Komplek LIPI Bandung Po W day n Sampel: Mei 2011 P avg = 30,1 Watt 125 Dari grafik pengukuran menunjukkan bahwa pada siang hari energi yang mampu diserap oleh panel surya tidak sepenuhnya berada pada titik maksimal. Pengukuran prototipe battery control unit dapat dilihat pada tabel di bawah. Nilai parameter disesuaikan dengan spesifikasi komponen yang digunakan pada modul MP612. Parameter Nilai Tegangan PV nom 12 V Tegangan PV max 27 V Arus PV max 6 A Tegangan Minimum untuk operasi MPP 10 V Daya PV max 100Watt Baterai Jenis Baterai Lead ‐acid, gel Tegangan Baterai nom 12V Arus Pengisian max 6A Beban Load DC voltage sama dengan tegangan baterai Maximum load current 8A PV reverse polarity protection Ya PV reverse current flow protection Ya Surgetransient protection 1.5 kVA Maximum controller standby current 10mA Tabel 2. Pengukuran parameter battery control unit 126 Gambar 21. Pemrograman kontrol motor menggunakan modul mikrokontroler Penggerak motor untuk rangkaian mekanis panel direalisasikan menggunakan IC L298N. Sedangkan kontrolnya ditangani oleh mikrokontroler. IC ini bisa difungsikan untuk stepper motor maupun DC motor dual, seperti terlihat pada gambar di bawah. 127 Gambar 22. Diagram rangkaian penggerak motor untuk mekanik panel sampai dengan 2 A Gambar 23. Pengujian BCU di laboratorium 128 Sedangkan pada tahun kedua, bagian inverter pengukurannya dilakukan menggunakan perangkat lunak dari SDK. Dimana CH1 adalah arus inverter Q24, CH2 adalah utility voltage Q24, CH3 tegangan DC BUS Q24 dan CH4 tegangan loop controller output Q24. 129 Gambar 24. Pengukuran inverter DC ke AC. Gambar 25. Pengukuran blok grid‐tied pada inverter. 130 Gambar 26. Panel surya array untuk pengujian tipe string 131 Gambar 27. Desain PCB dan protitipe BCU 132 Gambar 28. Pemrograman inverter dengan menggunakan Code Composer Studio 133 Gambar 29. Implementasi pemrograman Inverter ke SDK

IV. KESIMPULAN DAN SARAN

IV.1 Kesimpulan

Sampai akhir dari kegiatan ini, telah dilakukan studi literatur yang bersumber dari tulisanjurnal nasional dan internasional, panduanmanual produk panel surya dan browsing internet. Telah dilakukan juga studi yang intensif mengenai algoritma MPPT dengan algoritma PO. Walaupun lebih rumit namun menggunakan MPPT ini lebih efisien dibandingkan metoda lain. Pengujian baterai control unit dilakukan dengan cara sederhana menggunakan beban resistif. Dari pengujian tersebut arus pengisian baterai maksimal adalah 6 Ampere dengan beban maksimal 8 Ampere dengan modul MPT612. Adapun pada tahun kedua telah dibuat prototip BCU yang lebih baru dengan spesifikasi lebih tinggi yaitu mampu mengeluarkan arus charging sampai dengan 10 Ampere dan beban maksimal 10 Ampere. Khusus bagian Inverter telah dirancang dan diujicoba dengan menggunakan grid ‐tied connected.

IV.2 Saran

Pada akhir kegiatan penelitian ini, ada beberapa hal yang masih perlu ditingkatkan dan diharapkan bisa dilakukan pada kegiatan yang sejenis, yaitu: 1. Perbaikan metoda perancangan dalam skala simulasi, karena hal ini penting untuk meningkatkan kinerja rangkaian elektronik dan memprediksi masalah lebih awal. Teknik yang dapat diterapkan adalah menggunakan perangkat lunak simulasi matematis. 134 2. Karakterisasi fisik pada baterai terhadap temperatur, sampai pada penelitian ini parameter temperatur belum diperhitungkan. Sedangkan arus pengisian baterai semestinya disesuaikan dengan temperatur baterai atau lingkungan sekitar.

V. REFERENSI

1. Frederick M. Ishengoma and Lars E. Norum, “Design and implementatiion of a digitally controlled stand‐alone photovoltaic power supply”, Dept. of Electrical Power Engineering , Norwegian University of Science and Technology, Norway. 2. Joe ‐Air Jiang, Tsong‐Liang Huang, Ying‐Tung Hsiao and Chia‐Hong Chen, “Maximum power tracking for Photovoltaic power systems”, Tamkang Journal of Science and Engineering, Vol.8 No.2 pp.147‐153, Tamsui, Taiwan. 3. Geoffrey R. Walker and Paul C. Sernia, “Cascaded DC‐DC converter connection of photovoltaic modules”, IEEE Transactions on Power Electronics vol.19 no.4, July 2004. 4. Y. Ueda, K. Kurokawa, T. Tanabe, K. Kitamura, K.Akanuma, M. Yokota, H. Sugihara, “Study on the over voltage problem and battery operation for grid‐ connected residential PV systems”, 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference, 3‐7 September 2007, Milan, Italy. 5. A. Adiyabat, K. Kurokawa, “An optimal design and use of solar home system in mongolia”, Tokyo University of Agriculture and Technology TUAT 6. Takae Shimada and K. Kurokawa, “Grid‐connected photovoltaic systems with battery storages control based on insolation forecasting using weather forecast”, Renewable Energy 2006 Proceedings. 7. Takae Shimada and K. Kurokawa, “High precision simulation model of battery characteristics”, Renewable Energy 2006 Proceedings. 8. Mukund R. Patel, “Wind and solar power systems”, 1999, CRC Press LLC. 9. N. Mohan, T.M. Undeland, W.P. Robbins, “Power Electronics; Converters, Application, and Design”, 2nd ed., Wiley, New York, USA, 1995. 10. NXP Semiconductors, “Photovoltaic MPPT battery charge controller using the MPT612 IC reference board Application note Rev 2”, 2 February 2011. 11. http:www.ti.comlsdstianalogpowermanagement, Power Management, SPRT615A.pdf, “C2000™ Solar Inverter Development Kits”, Texas Instrument, 2 Mei 2012. ‐‐‐oo=O=oo‐‐‐