DESAIN BUCK-BOOST CHOPPER SEBAGAI MPPT BERBASIS MIKROKONTROLER - Unika Repository
EdisiHasilPenelitian
.
POLAKONSUMSI PANGANBERBAIIAN UBI KAYU
DI JAWATENGAH
(Sumardi)
.
KESADARANPEMTLAHANSAMPAHRUN4AHTA\CCA PADA
MASYARAKAT KOTA SEMARANGDAN YOGYAKAILTA
(PaulusHariyono,SentotSucia.rto
A., Vercdca Kusdiartini,
Etry EndangListiati)
.
SISTEM PENGKONVERSI DAYA MAKSIMAL MODUL SI,'RYA
MTLAIUl DL,TEKSI
TECA\CAN
(Leonardus.HeruPrutomo)
.
PERMODELANPERGERAKANTANAH PADALERENG
(DanielHartanto)
.
SIGNIFIKANSI PAPANREKIAME DI PUSAI KOTA SEMARANG
(YulitaTitik Sunarimahingsih,
RobeftRiantoWidjaja,
YustinaTrihoniNalestiDewi)
.
DESAIN BUCK-BOOSTCHOPPERSEBAGAI MPPT BERBASIS
MIKROKONTROLER
(SlametRiyadi,
Fl. BudiSetiawan)
.
KARAKTERISTIK IJ'KMBAIIKPADAKIASTER BAIIK
DI JAWATENGAH
(Agustine
EvaMariaSoekesi)
SERI KAJIAN ILMIAH I Vol.15| No.1 Hal. 174 Semarang
Jaruari2013I ISSN0353-0707
l
Seri Kajian Ilmiah
2013 Vol.l5 No.l
Januari
ISSN0853-0707
Pelindung:
MSc
Prof.Dr.BudiWidianarko,
Jarvab:
Penanggung
Dr M. Sih SetijaUtani, MKes
Redaksi:
SH CN, MHum.
Simanjuntak,
DrMarcellaElwina
DigdoH., SEAkt, MSi.
Dr.Octavianus
Dr.RrMI. RetnoSusilorini,ST.,MT.
Drs.HaryoGoe tno,MSi.
prVG.Sri Rejeki,MT.
hYulita Titik S.,MT.
Revieweredisiilli:
SE.,MM
AgustineEvaMariaSoekesi,
TataUsahai
UntungSudiaDto
Bamabas
Alamat Redaksi:
Katolik SoegijapraData
LPPM Universitas
BendanDuwur Semarang
Luhur
lv/l
Jl.Pawiyatan
id
Fax.(024)8415429 Email:lppm@unika.ac
(
H
u
n
t
i
n
g
)
1 3 1 6 1 4824. 4 1 5 5 5
T e l pr. 0 2 4 8
Penerbit:
Katolik
Soegijapranata
Universitas
SERIKAJIAN ILMIAH
Seri PeDelitian
Vo.l.15
No.1
ISSN
0853-0707
DAFTAR ISI
I. POLA KONSUMSI PANGAN BERBAHAN TIBI KAYU DI JAWA
TENGAH
( S u m a r d. i.). . . . . .... . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l._. .1 5
2. KESADARAN PEMILAHAN SAMPAH RUMAH TANGGA PADA
MASYARAXAT KOTA SEMARANG DAN YOGYAKARTA
(PaulusHariyono, Sentot SuciadoA., Veronica Kusdiartini, Etty Endang
L i s t i a t i.). . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .t .6._. 2 6
3. SISTEM PENGKOI\N'ERSI DAYA MAKSIMAL MODUL SURYA
MELATUI DETEKSI TEGANGAN
( L e o n a r d uHse.r uP r a t o m o. .). . . . . . . . . . ...... . . . . , , , , . . . . . . , . . , . . . . . . . 2
. .j._. 3 4
4. PERMODELAN PERGERAKAN TANAH PADA LERENG
(DadelHartanto)
........3544
5. SIGNtr'IKANSIPAPANRTEKLAME
DI PUSATKOTA SEMARANG
CYuliraJitik Sunarimahiogsjb,
Roben Rianto Widjaja, yustina Trihoni
N a l e sD
t i e w i ). . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. .5. .- 5 9
6. DESAIN BUCK-BOOST, CHOPPER SEBAGAI MPPT BERBASIS
MIKROKONTROLER ']
( S l a m eRti y a d iF, l .B u d iS e t i a w a .n. ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6. 0
. ._. .6 7
7. KAXAKTERISTIK UKM BATIK PADA KLASTER BATIK DI JAWA
TENGAH
(AgustineEvaMariaSoeke6i).............................................68_75
SERI KAJIAN ILMIAE,
Volum€ 15, Nohor 1, Januafi 2013
DESAIN BUCK-BOOSTCIIOPPER SEBAG{
MPPT BERBASISMIKROKONTROLER
SlamotRiyadi,Fl, Budi S€tiawad
TeknikElekro UnikaSoegijapranata
Semarang
ABSTRAKSI
'Ihis papt
des.nbes a brck-boost chopper ttu)l cd be ihpleuented N dinum potrer poirt
tacLet (WPT). This cak be conrccted to the loadwhich are greater or Lss than WP rcsistance.
Ttu cont/ol of this deice is bated oh nicrccont/oller so it is wry sinple and clvap. Analrtis is
doru to sire b6ic thq.y @d fka y sihuldtoi @d laborutory e*peiment arc done to vrily.
Based on the resul6, the chopper is able to gite gain lessor seder thd unit.
Keywotds I choppea MPPT, PU gait
kecil dari resistansiekuivalonpanel surla
PENDAHULUA}{
Krisis bahan bakar fosil secaraglobal sehinggaMPPT tidak mampudioperasikan
sangatberdampak
bagi penyediaan
energi secanoptimal.
Energi matahari menjadi fokus
listrik di Indonesia. Pemeintah telah
menyerukan upaya penghematan dan pengembanganenergi altematif karena
pencarian energi alternatif dalam sifatnla yang terbarukan dan iamah
dampak
Melaluipanel
suryamakaenergi
mengantisipasi
krisisenergiberbasis lingkungan.
fossil. Posisi geografisIndonesiamemberi mataharidapaldiubahmenjadien€rgilishik
nilai tambahdalampemanfaatan
energidarr secaralangsung.Dalah implementasinya,
marahari.
Melaluipanelsuqa makaenergi energi lishik ]ang dihasilkan oleh panel
matshari dapat diubah secara langsung surla smgat dipengaruhi oleh intensitas
meqjadi energi listrik dalam bentuk shar matahari dan temperatur sehingga
untuk menhgkatkan efisiensinlE maka
tegangan/arus
searah(DC).
Di Indonosia, panel surya banyak dalarn pengoperasiannya
diperlukan suatu
dimanGatkan unnrk menyediakanenergi WP Truckel.Berbagaikonsepkedali bagi
lishik secaramandiri di daerahyangbelum MPPr telahdipaparkan[Esram& Chapman,
terjangkauolehkelistrikanPLN. Sedangkan 20071,
[Jiangdkk 2005].
di daerahdi mana tersediaenergi listrik
Sebagai implementasi MPPI pada
PLN, parcl suryadapatdigabungkan
melalui umumnyadigunakanDCDC conwrter jenis
PV-Grid Connected Systent. Untuk boost td.api coneerter je,'is buch dapdt
mengoptimalkan
daya png dihasilkanoleh digunakansebagaiMPPI deqan kendali
pafel surya maka dipetli.tkalr]ulaimum digital berbasispadakomparasiperhitungan
PowerPoint Tlacker o'/PPT).SuahrMPPT pengukuran
dayasesaatdanalgorihnaMPPT
umuninyaberupa boost chopper sehtngg;a lAzab, 2008].Meoda kendal MPPT lain
han]6 riarnpu dioperasikan
padakondisi di juga ditururkan untuk menhgkatkatrunjuk
manaresistansibebanlistrik lebih besardari kerjapanelsurla belalui metodaberbasis
resistansi ekuivalen panel surya. Pada cohstant'roltageconrro,l[Kiranmayi,2008].
pembebanandi lapangan dapat tedadi Kendali MPPT di atasumumtryaberbasis
kondisidi manarosistansibebanlistrik lebih digital dandiimplementasikan
mengguakan
60
SERI XAJIAN IIJUIAE, Volume15,Nomorl, Janua.i2013
- darksaturationcurrent
I"
r,digkfiJtr\digital signal prccessot (DSn
karenaalgoritmatrya)aog cuhrp kompleks.
Kelemahaodari sistem digitaf ini adalah
Persamaan(l) memrnjukkanhubutrgan
munculnp delay dan alon memperlambat xegangan
dan arusdari suatusol suryatidak
sertamdhal.
aespotrnya
(Gambar-2).
lini€r
Pada makalah ini diusullal suanr
t,lla
kodvcrter energi berbsis bxcbboost
nxP
choppe/ ]DnrEdioperasikaDsebag.i MPPT
yang flcksibel Kom€rter id Eampu
dioperasikanbersama pa[el surya ]atrg
dihubugkan beba[ Iisbik detrgonresistarsi
sebsraDg.Kendaliyang digunakanbe$asis
mikokontroler.
v
i'.\
/l'-'
MAXIMTJM POWER POINT TRACKER
Sudr sel sr4a dapatdimodelkandengatr
suatu suDber snrs ya|rg terhubungparalel
dengandiodadanresistansishutrt 'R,, serta
terhubung s€ri de4.n r€sistadsi 4,
(1)
dhyatakand€ngarp€rsamaan
Gamba-l Model dari selrurya
, =,,-," -,, -, * -,.(* 4v;:! - t)-v:iy
(l)
di maDa
,n
k
4
xdl
,
ID
=
=
=
=
Idealizingfaotor
Bolhann gasconstant
resistadsiseri
iesistansishutrt
= arusakibatsinarmatahad
= muatatrol€ktron
- normaldiodecwrctt
r',
t-
Gambar-2KaraLleristikselsurls
Pada kordisi s€l surlaaterbuka (tidak
terhubungko be,bm)maka arus s€l surla
akansamsdengandol sehinggat€gangamla
berada pada nilai daLsimumnya, )aitu
Kofrisi
teg,f,g,dd open citcltit l/*,
sobaliknyaterjadi jika s€l surya terhubung
singkat )ang o€ngakibatkatrtegangannla
samadengannol datr arusnyaberadapada
nilai maksimumnp, )aitu arus hubung
singkat I,". Pada kedua kotrdisi tersebut
maka sel surya tidak akan E€nghssilkan
dala. Daya yang dihasilkao akan dapat
dimangatkanjika teganga! dan arus sel
surlaatidak sa!'a dengannol sedangkan
dap malsimum terjadi jika berada pada
lekukanhrrva I-V. Titik di oant suatusel
suqa manpu m€ngbtsilkandap maksimum
sering dinamakal m&imutt pover point
(MPP). Padatitik ioi akan dipe.ol€hsuatu
nilai tegangatrV*n dn or].tsIM"r. Untuk
memahamibagaimanakinerja parcl surya
mah pada Gambar4 dan Gambar-S
disajikansuatukurva I-V da! P-V suatusel
surla padai"adi4Ji dantemperaturtertentu.
6l
SERI KAJIAN ILMIAH, Volume 15, Nomor 1, Januaii 2013
Pomasangansuatu beban listrik seoara
lalgsung pada panel surya akan
arus mengalirmenujubebatr
menyebabkan
listrik tersebut Mengacupadamodel yang
kurva I-V-nya disajikan pada Gambar-4
maka pembebanandengan beban 'ary
berubahs€caralangsungakanmeflyebabkan
daya lang dikirirnka.oke beban berubah.
Operasi pada lel(lrkan lorrw I-V akan
dayamaksimum.
memberikan
Operasi panel surya sepsrti di atas utrtuk
aplikasi teftetrtu k:wang disukai karenatidak
bekerja pada kondisi optimahya. Agar dapat
bekerja pada kodisi optiDialnya maka arus
dan teganganpanel surya harus beradapada
nifai MPP, laitu pada r.Jlai 1'rganga'JT6'"
dan arus lrPp. Kondisi demikian dapat
dicapaijika bebantidak dihubungkan secara
latrgsung dengan panel surya m€lainkan
melalui srratupovel condilianer yang sertng
dikenal dengan MPPT. suatu MPPI akan
mengatur tegangan/aruske beban sehingga
akan sama dengan dala makindal suatu
panel surya.
Gambar-3 Pembebanallangsungpadapanel
surya
_!
Gambar-6
Gambar-4 Kurva I-V suatusel suryapada
iradiasi dan temperaturtertentu terhadap
pombeba[an
Gambar-s Kurva P-V suatus€l surla pada
iradiasi dan temperaturtertentu telhadap
oembebanan
62
melaluiMPFT
Pembebaoan
padaPanelsurya
SuatuMPPI bek€rjasebagaikelengkapan
PV agar daya yang dihasilkan oleh PV
mencapai nilai maksimum pada kondisi
lingkungantertentu.Denganmengaculqrn'a
karakteristikP-V dan I-V dari suatu PV
makadapaldilihat bahwatitik operasiyang
menghasilkanda)a maksimumterletak di
ouncakkurva P-V atau di posisi lekukan
ikneel dari kurva l-V. Untuk memahami
MPPTbekedamakadapatdilihat
bagaimana
Gambar-7)ang menlajikanlofva P-V dari
PV. Dimisalkantitik operasiawal di titik A
di sebelahkiri titik operasi(titik MPP) dan
jauh dari nilai dayamaksimum( PM'p)maka
titik oporasiharusdigeserlebih ke kanan.
Detrgar mengacupada lorrva I-V maka
SERI XAJIAI{ ILMIAH, Voluh€ 15,Nomorl, Januari2013
pergeseran
ke kamq dapatdilakukandengan P1r,.teganganPV harusditambahatauarus
menaikkan tegargan PY (I/pv) *dJ PV harusditurunkan.
menurunkanarus PV (Ipr). Berbedajika
titik awal operasiberadadi sebelahkanan
titik MPP (dimisalkantitik C) maka untuk BUCK-BOOSTCEOPPf,R
Pada cambar-8 disajikan suatu 6rctmenaikkan daya PV dilakukan dongan
boost
chopperdengertegangaq
DC masukan
menggeser
ke kiri titik operasidari C menuju
,E
dan
tegangan
keluaranrata-ratasebesar/,
D. Inngkah ini dilakukan dengan
menwunkan tegangan PV (ypv) af'?trt yang terhubutrgd€nganbebansebesar
4d.
mebaikkanarusPV (1py).
KarenasaklarS akandikendalikanuntukO.lI
danOFF d,engian
duy cycle sebasr d. Pada
saat saklar .Spada kondisi O.lVmaka arus
akanmengalirmelaluiinduktorI menujuke
tegangan sunrber E Pada kondisi ini
teganganinduktor(r4) akanbemilait, arus
induldor I dapat diturunkan deryan
persamaan
.ai
_
oo
" ^=
LAI=E.At=E.toN
Gambar-?Pergeseran
titik opemsimenuju
nilai dayamaksimum
Q)
Kedualangl€h menaikkannilai dayaPV
(dari A ke B atau dari C ke D) dibedakan
dengan menaikkan t€gangan PV atau
menuunkan legangan PV berganfung
apakahtitik awal operasiberadadi sebelah
kiri atau kanandad titik MPP. Pergeseran
titik operasidafi A ke B akan berimplikasi
padaperubahandaya P,{ (da}a di titik A)
7
mermjuP3 di mana P7( P, selainitu jugg
Gambar-8Rangkaian
buok-boostchopper
terjadipergeseran
nilai tegaqar operasipV
dari F,ametruju VB di '|.arE yj < VB, J*^
kondisiini yangterjadi,di manapergeseraD Padakondisi ini arusinduldor akannaik
ke kananakan menaikkannilai dala pV denganselisiharusdari kondisiawalsebesar
/1 selamairterval tolv, Sed.ngkansaat
maka langkah selanjutola yang dilakuk n
adalahmenggeser
titik operasiPV makinke saklar,Smembukamakaarusinduktorakan
kamn hioggadala PV rnencapaiPia,p.Dari tslus mengalir menuju sisi beban dan
kembali rnelalui dioda D. persamaanlang
&- d,an4L
sini dapatdisirnpulkan
i:ika
dapatditurunkanpadakondisiini adalah
dt
dt
b€nflai positif maka untuk menuju nilai
63
SERI KAJIAI{ ILMIAE, Volume15,Nohor 1, Jaruari2013
,Ai
,,
rt'
LAI =V.At =/".tow
(3)
r
Padako[disi ini arusinduktorakanturun
denganselisiharusdari kondisiawalsebesar
ekuivalenbuck-boost
AI
s€lama interyal toFF. Der.gan Gambar-I0Rangkaian
ohopper
saat
saklar
S
membuka(OFF)
m€nyarnakaapersarnaan(2) dar (3) akan
didapathubungan
berikut
E.toN =V..taFF
EJ1N =V.V -toN )
v =
tor't
F
t/ = LE
(4)
Mengaou pada hukum kekekalan energi
maka jika dianggapsjstem ideal. daya sisi
masukansamadengandalE sisi keluarandan
akandidapat hubungan
E I,=V" I"
_E
&"
E2
4"
-. y^
-
v:
R.
&",
(d\'E'
R.",
\t-d)
^,.=(+)'^.",.(s)
Gambar-l1 Kurvaperbandinganlaharlao
masukandan keluaranterhadapduty oyole
padabuok-boostchopper
Settnqqa nllal p -"- >0 semnesasuatu
buck-hoostchopper akwr selalu memandang
tahanan beban sebagai tahanan ekuivalen
yang lebih besar&ecil oilainya. Dengan
jika
demikian
buck-boost choppel
diimplementasikan sebagai MPPT maka
beban yang terpasang pada PV melalui
MPPT dapatlebih besar/kecildari ,RM,".
D
Jt
7
Gambar-gRangkaiatr
ekuivalenbuck-boosr
choppersaatsaklar S meNtup (O\)
64
'[J*ei
Gambar-I2Rangkaianekuivalensisi
masukanbuck-boostchopper
SERI KAJlAll ILMIAH, Volume15,Nomor1, JaNari 2013
Gambarl5 SkemaPVdan MPPTbe beban
reslstifuntuksimulasi
Gambar-13Impleme asi buok-boos{
ohoppersebagai
MPPTuntukbebandengan
trhananlebihbesa./kecildad Rid"p
t*
Gambar-I6llasil simulasinilai tegangan
PV
EASIL DAITT
PEMBAEASAI\I
darltegangan
MPPTjeds buok-boost
Unhrk melakukanverifikasi atasanalisis
ohoppersebagai
MPPI untukdayaPV
yang dilakulGn makr dildkukan simulasa
dergan
beban
826
Ohm,beban4,13Obm
dengan menggunakan penrykat lunak
danbeban2,75Ohm
PSIM. Pada Gambar-|4da! cambar-Is
disajikan kurva PV daa rangkaiaduntuk
sinulasi,
Gambar-l7Ilasil simulasinilai da,6 PV dan
tegangan
MPPr jenis buck-boostchopper
sebagai
MPPI untukdayaPV denganbeban
8,26Ohm,beban4,13Ohm,beban2,75
(rhm
Gambar-I4Ifurva V-I dariphotovoltaic
sebagaimodelsimulasi
Pada Gambar-l8 ditunjukkan prototip
MPPT jedis buck-boost chopper lang
dirancang untuk pengujian laboratorium.
Dengan menggunakatr prototip ydng
dirancangdiperoleh hasil pengtjiart chopper
jefis buck-boost seperti ditunjukl@n pada
Tabel-l. Dari hasil tersebut tampak bahwa
croppel mampu melakukanfirngsi ,rc* dan
,oosr. Sedangkangelombangtegangatrpada
induktor yang dlpakai chopper disajikat
DadaGambar-l9 dan Gambar-2o.
65
SERI KAJIAN ILMIA.E, Volume15,Nomor1, lanuari2013
padainduktordengan
Gambar-l9aTegangan
d=5,14%
GambarlShototip uatukpengujiar
laboratorium
padainduktordengan
Gambar-l9bTegangan
dF86,3%
Tabel-l Pengujiatrchopper
66
1,Ol
k^li RM,p .
2.27
UCAPAI\ITERIMA KASIH
Kami sangEt berterima kasih kepada
Dirjen DIKTI Kemdik$s atasbantuandala
pada Program Penelitiatr Hibah Besaing
sehinggamakalahini dapatdisusun.
1.43
0,14
0.26
10,19
2,70
4,@
5,63
10,19
7,2O
o,77
31.4
10,19
47,l
1,It
0.05
23,S
15,7
KESIMPI]LA}'
Suatuchopperjenis buok-boos'tmampu
menghasilka[tegangankeluaratryang lebih
kecil/besa! dibanding t€ganganmasukan.
Dedgan demikian implemenlasi sebagai
MPPI akad mampu dibebani dengan
tahanan sebarang. Tetapi )€ng perlu
diperhatikanadalahnilai pengsalanterbesar
hanya 2,27 sehiqga tahsntn maksimum
lang dapatdipasangpadaMPPTadalah2,27
0,55
10,19
10,19
10,19
7,4
o,4
s4.9
10.19
a,74
0,86
9,47
o,97
70,6
78,4
70,L9
70.t7
9,77
86,3
94,1
4,4
10.31
10,84
10,80
10,91
Dad peagamatandapat ditunjukkan
b^hwa choppern:aopu mehlorkan firngsi
buck da't boost donganbaik. Hal id dapat
dibuktikan denganrilai Gain tw\g da'pat
lebihkecil ataulebihbesardari 1.
SERI KAJIAN ILMIAE, Volume15,Nomorl, Januari2013
DAI'TAR PUSTAKA
Azab M. 2008. A New Maximum po14erpoiht Trachingfor phototoltaic Systetus,
Proc€edings
ofworld Acadenyofsci€noe,EngineeringandT;hnology Vol. 34,Oct2008
EsramT., and ChapmanP. L. 2007.Co wison of photovottaicAftt y M@
.
POLAKONSUMSI PANGANBERBAIIAN UBI KAYU
DI JAWATENGAH
(Sumardi)
.
KESADARANPEMTLAHANSAMPAHRUN4AHTA\CCA PADA
MASYARAKAT KOTA SEMARANGDAN YOGYAKAILTA
(PaulusHariyono,SentotSucia.rto
A., Vercdca Kusdiartini,
Etry EndangListiati)
.
SISTEM PENGKONVERSI DAYA MAKSIMAL MODUL SI,'RYA
MTLAIUl DL,TEKSI
TECA\CAN
(Leonardus.HeruPrutomo)
.
PERMODELANPERGERAKANTANAH PADALERENG
(DanielHartanto)
.
SIGNIFIKANSI PAPANREKIAME DI PUSAI KOTA SEMARANG
(YulitaTitik Sunarimahingsih,
RobeftRiantoWidjaja,
YustinaTrihoniNalestiDewi)
.
DESAIN BUCK-BOOSTCHOPPERSEBAGAI MPPT BERBASIS
MIKROKONTROLER
(SlametRiyadi,
Fl. BudiSetiawan)
.
KARAKTERISTIK IJ'KMBAIIKPADAKIASTER BAIIK
DI JAWATENGAH
(Agustine
EvaMariaSoekesi)
SERI KAJIAN ILMIAH I Vol.15| No.1 Hal. 174 Semarang
Jaruari2013I ISSN0353-0707
l
Seri Kajian Ilmiah
2013 Vol.l5 No.l
Januari
ISSN0853-0707
Pelindung:
MSc
Prof.Dr.BudiWidianarko,
Jarvab:
Penanggung
Dr M. Sih SetijaUtani, MKes
Redaksi:
SH CN, MHum.
Simanjuntak,
DrMarcellaElwina
DigdoH., SEAkt, MSi.
Dr.Octavianus
Dr.RrMI. RetnoSusilorini,ST.,MT.
Drs.HaryoGoe tno,MSi.
prVG.Sri Rejeki,MT.
hYulita Titik S.,MT.
Revieweredisiilli:
SE.,MM
AgustineEvaMariaSoekesi,
TataUsahai
UntungSudiaDto
Bamabas
Alamat Redaksi:
Katolik SoegijapraData
LPPM Universitas
BendanDuwur Semarang
Luhur
lv/l
Jl.Pawiyatan
id
Fax.(024)8415429 Email:lppm@unika.ac
(
H
u
n
t
i
n
g
)
1 3 1 6 1 4824. 4 1 5 5 5
T e l pr. 0 2 4 8
Penerbit:
Katolik
Soegijapranata
Universitas
SERIKAJIAN ILMIAH
Seri PeDelitian
Vo.l.15
No.1
ISSN
0853-0707
DAFTAR ISI
I. POLA KONSUMSI PANGAN BERBAHAN TIBI KAYU DI JAWA
TENGAH
( S u m a r d. i.). . . . . .... . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l._. .1 5
2. KESADARAN PEMILAHAN SAMPAH RUMAH TANGGA PADA
MASYARAXAT KOTA SEMARANG DAN YOGYAKARTA
(PaulusHariyono, Sentot SuciadoA., Veronica Kusdiartini, Etty Endang
L i s t i a t i.). . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .t .6._. 2 6
3. SISTEM PENGKOI\N'ERSI DAYA MAKSIMAL MODUL SURYA
MELATUI DETEKSI TEGANGAN
( L e o n a r d uHse.r uP r a t o m o. .). . . . . . . . . . ...... . . . . , , , , . . . . . . , . . , . . . . . . . 2
. .j._. 3 4
4. PERMODELAN PERGERAKAN TANAH PADA LERENG
(DadelHartanto)
........3544
5. SIGNtr'IKANSIPAPANRTEKLAME
DI PUSATKOTA SEMARANG
CYuliraJitik Sunarimahiogsjb,
Roben Rianto Widjaja, yustina Trihoni
N a l e sD
t i e w i ). . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. .5. .- 5 9
6. DESAIN BUCK-BOOST, CHOPPER SEBAGAI MPPT BERBASIS
MIKROKONTROLER ']
( S l a m eRti y a d iF, l .B u d iS e t i a w a .n. ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6. 0
. ._. .6 7
7. KAXAKTERISTIK UKM BATIK PADA KLASTER BATIK DI JAWA
TENGAH
(AgustineEvaMariaSoeke6i).............................................68_75
SERI KAJIAN ILMIAE,
Volum€ 15, Nohor 1, Januafi 2013
DESAIN BUCK-BOOSTCIIOPPER SEBAG{
MPPT BERBASISMIKROKONTROLER
SlamotRiyadi,Fl, Budi S€tiawad
TeknikElekro UnikaSoegijapranata
Semarang
ABSTRAKSI
'Ihis papt
des.nbes a brck-boost chopper ttu)l cd be ihpleuented N dinum potrer poirt
tacLet (WPT). This cak be conrccted to the loadwhich are greater or Lss than WP rcsistance.
Ttu cont/ol of this deice is bated oh nicrccont/oller so it is wry sinple and clvap. Analrtis is
doru to sire b6ic thq.y @d fka y sihuldtoi @d laborutory e*peiment arc done to vrily.
Based on the resul6, the chopper is able to gite gain lessor seder thd unit.
Keywotds I choppea MPPT, PU gait
kecil dari resistansiekuivalonpanel surla
PENDAHULUA}{
Krisis bahan bakar fosil secaraglobal sehinggaMPPT tidak mampudioperasikan
sangatberdampak
bagi penyediaan
energi secanoptimal.
Energi matahari menjadi fokus
listrik di Indonesia. Pemeintah telah
menyerukan upaya penghematan dan pengembanganenergi altematif karena
pencarian energi alternatif dalam sifatnla yang terbarukan dan iamah
dampak
Melaluipanel
suryamakaenergi
mengantisipasi
krisisenergiberbasis lingkungan.
fossil. Posisi geografisIndonesiamemberi mataharidapaldiubahmenjadien€rgilishik
nilai tambahdalampemanfaatan
energidarr secaralangsung.Dalah implementasinya,
marahari.
Melaluipanelsuqa makaenergi energi lishik ]ang dihasilkan oleh panel
matshari dapat diubah secara langsung surla smgat dipengaruhi oleh intensitas
meqjadi energi listrik dalam bentuk shar matahari dan temperatur sehingga
untuk menhgkatkan efisiensinlE maka
tegangan/arus
searah(DC).
Di Indonosia, panel surya banyak dalarn pengoperasiannya
diperlukan suatu
dimanGatkan unnrk menyediakanenergi WP Truckel.Berbagaikonsepkedali bagi
lishik secaramandiri di daerahyangbelum MPPr telahdipaparkan[Esram& Chapman,
terjangkauolehkelistrikanPLN. Sedangkan 20071,
[Jiangdkk 2005].
di daerahdi mana tersediaenergi listrik
Sebagai implementasi MPPI pada
PLN, parcl suryadapatdigabungkan
melalui umumnyadigunakanDCDC conwrter jenis
PV-Grid Connected Systent. Untuk boost td.api coneerter je,'is buch dapdt
mengoptimalkan
daya png dihasilkanoleh digunakansebagaiMPPI deqan kendali
pafel surya maka dipetli.tkalr]ulaimum digital berbasispadakomparasiperhitungan
PowerPoint Tlacker o'/PPT).SuahrMPPT pengukuran
dayasesaatdanalgorihnaMPPT
umuninyaberupa boost chopper sehtngg;a lAzab, 2008].Meoda kendal MPPT lain
han]6 riarnpu dioperasikan
padakondisi di juga ditururkan untuk menhgkatkatrunjuk
manaresistansibebanlistrik lebih besardari kerjapanelsurla belalui metodaberbasis
resistansi ekuivalen panel surya. Pada cohstant'roltageconrro,l[Kiranmayi,2008].
pembebanandi lapangan dapat tedadi Kendali MPPT di atasumumtryaberbasis
kondisidi manarosistansibebanlistrik lebih digital dandiimplementasikan
mengguakan
60
SERI XAJIAN IIJUIAE, Volume15,Nomorl, Janua.i2013
- darksaturationcurrent
I"
r,digkfiJtr\digital signal prccessot (DSn
karenaalgoritmatrya)aog cuhrp kompleks.
Kelemahaodari sistem digitaf ini adalah
Persamaan(l) memrnjukkanhubutrgan
munculnp delay dan alon memperlambat xegangan
dan arusdari suatusol suryatidak
sertamdhal.
aespotrnya
(Gambar-2).
lini€r
Pada makalah ini diusullal suanr
t,lla
kodvcrter energi berbsis bxcbboost
nxP
choppe/ ]DnrEdioperasikaDsebag.i MPPT
yang flcksibel Kom€rter id Eampu
dioperasikanbersama pa[el surya ]atrg
dihubugkan beba[ Iisbik detrgonresistarsi
sebsraDg.Kendaliyang digunakanbe$asis
mikokontroler.
v
i'.\
/l'-'
MAXIMTJM POWER POINT TRACKER
Sudr sel sr4a dapatdimodelkandengatr
suatu suDber snrs ya|rg terhubungparalel
dengandiodadanresistansishutrt 'R,, serta
terhubung s€ri de4.n r€sistadsi 4,
(1)
dhyatakand€ngarp€rsamaan
Gamba-l Model dari selrurya
, =,,-," -,, -, * -,.(* 4v;:! - t)-v:iy
(l)
di maDa
,n
k
4
xdl
,
ID
=
=
=
=
Idealizingfaotor
Bolhann gasconstant
resistadsiseri
iesistansishutrt
= arusakibatsinarmatahad
= muatatrol€ktron
- normaldiodecwrctt
r',
t-
Gambar-2KaraLleristikselsurls
Pada kordisi s€l surlaaterbuka (tidak
terhubungko be,bm)maka arus s€l surla
akansamsdengandol sehinggat€gangamla
berada pada nilai daLsimumnya, )aitu
Kofrisi
teg,f,g,dd open citcltit l/*,
sobaliknyaterjadi jika s€l surya terhubung
singkat )ang o€ngakibatkatrtegangannla
samadengannol datr arusnyaberadapada
nilai maksimumnp, )aitu arus hubung
singkat I,". Pada kedua kotrdisi tersebut
maka sel surya tidak akan E€nghssilkan
dala. Daya yang dihasilkao akan dapat
dimangatkanjika teganga! dan arus sel
surlaatidak sa!'a dengannol sedangkan
dap malsimum terjadi jika berada pada
lekukanhrrva I-V. Titik di oant suatusel
suqa manpu m€ngbtsilkandap maksimum
sering dinamakal m&imutt pover point
(MPP). Padatitik ioi akan dipe.ol€hsuatu
nilai tegangatrV*n dn or].tsIM"r. Untuk
memahamibagaimanakinerja parcl surya
mah pada Gambar4 dan Gambar-S
disajikansuatukurva I-V da! P-V suatusel
surla padai"adi4Ji dantemperaturtertentu.
6l
SERI KAJIAN ILMIAH, Volume 15, Nomor 1, Januaii 2013
Pomasangansuatu beban listrik seoara
lalgsung pada panel surya akan
arus mengalirmenujubebatr
menyebabkan
listrik tersebut Mengacupadamodel yang
kurva I-V-nya disajikan pada Gambar-4
maka pembebanandengan beban 'ary
berubahs€caralangsungakanmeflyebabkan
daya lang dikirirnka.oke beban berubah.
Operasi pada lel(lrkan lorrw I-V akan
dayamaksimum.
memberikan
Operasi panel surya sepsrti di atas utrtuk
aplikasi teftetrtu k:wang disukai karenatidak
bekerja pada kondisi optimahya. Agar dapat
bekerja pada kodisi optiDialnya maka arus
dan teganganpanel surya harus beradapada
nifai MPP, laitu pada r.Jlai 1'rganga'JT6'"
dan arus lrPp. Kondisi demikian dapat
dicapaijika bebantidak dihubungkan secara
latrgsung dengan panel surya m€lainkan
melalui srratupovel condilianer yang sertng
dikenal dengan MPPT. suatu MPPI akan
mengatur tegangan/aruske beban sehingga
akan sama dengan dala makindal suatu
panel surya.
Gambar-3 Pembebanallangsungpadapanel
surya
_!
Gambar-6
Gambar-4 Kurva I-V suatusel suryapada
iradiasi dan temperaturtertentu terhadap
pombeba[an
Gambar-s Kurva P-V suatus€l surla pada
iradiasi dan temperaturtertentu telhadap
oembebanan
62
melaluiMPFT
Pembebaoan
padaPanelsurya
SuatuMPPI bek€rjasebagaikelengkapan
PV agar daya yang dihasilkan oleh PV
mencapai nilai maksimum pada kondisi
lingkungantertentu.Denganmengaculqrn'a
karakteristikP-V dan I-V dari suatu PV
makadapaldilihat bahwatitik operasiyang
menghasilkanda)a maksimumterletak di
ouncakkurva P-V atau di posisi lekukan
ikneel dari kurva l-V. Untuk memahami
MPPTbekedamakadapatdilihat
bagaimana
Gambar-7)ang menlajikanlofva P-V dari
PV. Dimisalkantitik operasiawal di titik A
di sebelahkiri titik operasi(titik MPP) dan
jauh dari nilai dayamaksimum( PM'p)maka
titik oporasiharusdigeserlebih ke kanan.
Detrgar mengacupada lorrva I-V maka
SERI XAJIAI{ ILMIAH, Voluh€ 15,Nomorl, Januari2013
pergeseran
ke kamq dapatdilakukandengan P1r,.teganganPV harusditambahatauarus
menaikkan tegargan PY (I/pv) *dJ PV harusditurunkan.
menurunkanarus PV (Ipr). Berbedajika
titik awal operasiberadadi sebelahkanan
titik MPP (dimisalkantitik C) maka untuk BUCK-BOOSTCEOPPf,R
Pada cambar-8 disajikan suatu 6rctmenaikkan daya PV dilakukan dongan
boost
chopperdengertegangaq
DC masukan
menggeser
ke kiri titik operasidari C menuju
,E
dan
tegangan
keluaranrata-ratasebesar/,
D. Inngkah ini dilakukan dengan
menwunkan tegangan PV (ypv) af'?trt yang terhubutrgd€nganbebansebesar
4d.
mebaikkanarusPV (1py).
KarenasaklarS akandikendalikanuntukO.lI
danOFF d,engian
duy cycle sebasr d. Pada
saat saklar .Spada kondisi O.lVmaka arus
akanmengalirmelaluiinduktorI menujuke
tegangan sunrber E Pada kondisi ini
teganganinduktor(r4) akanbemilait, arus
induldor I dapat diturunkan deryan
persamaan
.ai
_
oo
" ^=
LAI=E.At=E.toN
Gambar-?Pergeseran
titik opemsimenuju
nilai dayamaksimum
Q)
Kedualangl€h menaikkannilai dayaPV
(dari A ke B atau dari C ke D) dibedakan
dengan menaikkan t€gangan PV atau
menuunkan legangan PV berganfung
apakahtitik awal operasiberadadi sebelah
kiri atau kanandad titik MPP. Pergeseran
titik operasidafi A ke B akan berimplikasi
padaperubahandaya P,{ (da}a di titik A)
7
mermjuP3 di mana P7( P, selainitu jugg
Gambar-8Rangkaian
buok-boostchopper
terjadipergeseran
nilai tegaqar operasipV
dari F,ametruju VB di '|.arE yj < VB, J*^
kondisiini yangterjadi,di manapergeseraD Padakondisi ini arusinduldor akannaik
ke kananakan menaikkannilai dala pV denganselisiharusdari kondisiawalsebesar
/1 selamairterval tolv, Sed.ngkansaat
maka langkah selanjutola yang dilakuk n
adalahmenggeser
titik operasiPV makinke saklar,Smembukamakaarusinduktorakan
kamn hioggadala PV rnencapaiPia,p.Dari tslus mengalir menuju sisi beban dan
kembali rnelalui dioda D. persamaanlang
&- d,an4L
sini dapatdisirnpulkan
i:ika
dapatditurunkanpadakondisiini adalah
dt
dt
b€nflai positif maka untuk menuju nilai
63
SERI KAJIAI{ ILMIAE, Volume15,Nohor 1, Jaruari2013
,Ai
,,
rt'
LAI =V.At =/".tow
(3)
r
Padako[disi ini arusinduktorakanturun
denganselisiharusdari kondisiawalsebesar
ekuivalenbuck-boost
AI
s€lama interyal toFF. Der.gan Gambar-I0Rangkaian
ohopper
saat
saklar
S
membuka(OFF)
m€nyarnakaapersarnaan(2) dar (3) akan
didapathubungan
berikut
E.toN =V..taFF
EJ1N =V.V -toN )
v =
tor't
F
t/ = LE
(4)
Mengaou pada hukum kekekalan energi
maka jika dianggapsjstem ideal. daya sisi
masukansamadengandalE sisi keluarandan
akandidapat hubungan
E I,=V" I"
_E
&"
E2
4"
-. y^
-
v:
R.
&",
(d\'E'
R.",
\t-d)
^,.=(+)'^.",.(s)
Gambar-l1 Kurvaperbandinganlaharlao
masukandan keluaranterhadapduty oyole
padabuok-boostchopper
Settnqqa nllal p -"- >0 semnesasuatu
buck-hoostchopper akwr selalu memandang
tahanan beban sebagai tahanan ekuivalen
yang lebih besar&ecil oilainya. Dengan
jika
demikian
buck-boost choppel
diimplementasikan sebagai MPPT maka
beban yang terpasang pada PV melalui
MPPT dapatlebih besar/kecildari ,RM,".
D
Jt
7
Gambar-gRangkaiatr
ekuivalenbuck-boosr
choppersaatsaklar S meNtup (O\)
64
'[J*ei
Gambar-I2Rangkaianekuivalensisi
masukanbuck-boostchopper
SERI KAJlAll ILMIAH, Volume15,Nomor1, JaNari 2013
Gambarl5 SkemaPVdan MPPTbe beban
reslstifuntuksimulasi
Gambar-13Impleme asi buok-boos{
ohoppersebagai
MPPTuntukbebandengan
trhananlebihbesa./kecildad Rid"p
t*
Gambar-I6llasil simulasinilai tegangan
PV
EASIL DAITT
PEMBAEASAI\I
darltegangan
MPPTjeds buok-boost
Unhrk melakukanverifikasi atasanalisis
ohoppersebagai
MPPI untukdayaPV
yang dilakulGn makr dildkukan simulasa
dergan
beban
826
Ohm,beban4,13Obm
dengan menggunakan penrykat lunak
danbeban2,75Ohm
PSIM. Pada Gambar-|4da! cambar-Is
disajikan kurva PV daa rangkaiaduntuk
sinulasi,
Gambar-l7Ilasil simulasinilai da,6 PV dan
tegangan
MPPr jenis buck-boostchopper
sebagai
MPPI untukdayaPV denganbeban
8,26Ohm,beban4,13Ohm,beban2,75
(rhm
Gambar-I4Ifurva V-I dariphotovoltaic
sebagaimodelsimulasi
Pada Gambar-l8 ditunjukkan prototip
MPPT jedis buck-boost chopper lang
dirancang untuk pengujian laboratorium.
Dengan menggunakatr prototip ydng
dirancangdiperoleh hasil pengtjiart chopper
jefis buck-boost seperti ditunjukl@n pada
Tabel-l. Dari hasil tersebut tampak bahwa
croppel mampu melakukanfirngsi ,rc* dan
,oosr. Sedangkangelombangtegangatrpada
induktor yang dlpakai chopper disajikat
DadaGambar-l9 dan Gambar-2o.
65
SERI KAJIAN ILMIA.E, Volume15,Nomor1, lanuari2013
padainduktordengan
Gambar-l9aTegangan
d=5,14%
GambarlShototip uatukpengujiar
laboratorium
padainduktordengan
Gambar-l9bTegangan
dF86,3%
Tabel-l Pengujiatrchopper
66
1,Ol
k^li RM,p .
2.27
UCAPAI\ITERIMA KASIH
Kami sangEt berterima kasih kepada
Dirjen DIKTI Kemdik$s atasbantuandala
pada Program Penelitiatr Hibah Besaing
sehinggamakalahini dapatdisusun.
1.43
0,14
0.26
10,19
2,70
4,@
5,63
10,19
7,2O
o,77
31.4
10,19
47,l
1,It
0.05
23,S
15,7
KESIMPI]LA}'
Suatuchopperjenis buok-boos'tmampu
menghasilka[tegangankeluaratryang lebih
kecil/besa! dibanding t€ganganmasukan.
Dedgan demikian implemenlasi sebagai
MPPI akad mampu dibebani dengan
tahanan sebarang. Tetapi )€ng perlu
diperhatikanadalahnilai pengsalanterbesar
hanya 2,27 sehiqga tahsntn maksimum
lang dapatdipasangpadaMPPTadalah2,27
0,55
10,19
10,19
10,19
7,4
o,4
s4.9
10.19
a,74
0,86
9,47
o,97
70,6
78,4
70,L9
70.t7
9,77
86,3
94,1
4,4
10.31
10,84
10,80
10,91
Dad peagamatandapat ditunjukkan
b^hwa choppern:aopu mehlorkan firngsi
buck da't boost donganbaik. Hal id dapat
dibuktikan denganrilai Gain tw\g da'pat
lebihkecil ataulebihbesardari 1.
SERI KAJIAN ILMIAE, Volume15,Nomorl, Januari2013
DAI'TAR PUSTAKA
Azab M. 2008. A New Maximum po14erpoiht Trachingfor phototoltaic Systetus,
Proc€edings
ofworld Acadenyofsci€noe,EngineeringandT;hnology Vol. 34,Oct2008
EsramT., and ChapmanP. L. 2007.Co wison of photovottaicAftt y M@