ANALISA EFESIENSI MAXIMUM POWER POINT TRACKING (MPPT)

WIND ENERGY CONVERSION SYSTEM MENGGUNAKAN

ALGORITMA ANT COLONY OPTIMIZATION

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata I

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh :

Muh. Ikhsan

201310130311043

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2019

ii

LEMBAR PERSETUJUAN

ANALISA EFESIENSI MAXIMUM POWER POINT TRACKING (MPPT)

WIND ENERGY CONVERSION SYSTEM MENGGUNAKAN

ALGORITMA ANT COLONY OPTIMIZATION

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana

(S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh:

Muh. Ikhsan

NIM. 201310130311043

Diperiksa dan disetujui oleh:

Dosen Pembimbing I

Ir. Diding Suhardi, MT

NIDN. 0706066501

Dosen Pembimbing II

Dr. Ir. Ermanu A. H., MT

NIDN. 0705056501

iii

LEMBAR PENGESAHAN

ANALISA EFESIENSI MAXIMUM POWER POINT TRACKING (MPPT)

WIND ENERGY CONVERSION SYSTEM MENGGUNAKAN

ALGORITMA ANT COLONY OPTIMIZATION

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1)

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh :

MUH. IKHSAN

NIM. 201010130311043

Tanggal Ujian :

Periode Wisuda :

Disetujui oleh :

Ir. Diding Suhardi, MT

NIDN. 0706066501 Pembimbing I

Dr. Ir. Ermanu A. H., MT

NIDN. 0705056501 Pembimbing II

Ir. Nurhadi, MT Penguji I

NIDN. 0731126202

Nur Alif Mardiyah, Ir.MT. Penguji II

NIDN. 0718036502

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Elektro

Nur Alif Mardiyah, Ir.MT.

NIDN. 0718036502

iv

LEMBAR PERNYATAAN

Yang bertanda tangan dibawah ini :

NAMA : MUH. IKHSAN

Tempat/Tgl Lahir : Masbagik Utara, 09 Februari 1995

NIM : 201310130311043

FAK./JUR. : TEKNIK/ELEKTRO

Dengan ini saya menyatakan bahwa tugas akhir saya dengan judul ” ANALISA

EFESIENSI MAXIMUM POWER POINT TRACKING (MPPT) WIND ENERGY

CONVERSION SYSTEM MENGGUNAKAN ALGORITMA ANT COLONY

OPTIMIZATION” beserta seluruh isinya adalah karya saya sendiri dan bukan

merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun seluruhnya, kecuali dalam

bentuk kutipan yang telah disebutkan sumbernya.

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya. Apabila

kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya saya

ini, atau ada klaim dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini maka saya siap

menanggung segala bentuk resiko/sanksi yang berlaku.

Mengetahui,

Dosen Pembimbing I

Ir. Diding Suhardi, MT

NIDN. 0706066501

Dosen Pembimbing II

Dr. Ir. Ermanu A. H., MT

NIDN. 0705056501

Malang,19 November 2018

Yang Membuat Pernyataan

(Muh. Ikhsan)

v

LEMBAR PERSEMBAHAN

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan rahmat dan

hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian ini. Shalawat serta

salam selalu tercurahkan kepada Nabi besar Muhammad SAW yang telah memberikan

pencerahan kepada kita sekalian. Penulis juga menyampaikan ucapan terimakasih yang

sebesar-besarnya kepada :

1. Ibu dan bapak saya, Bapak Muhsin dan Ibu Rusnah yang selalu memberikan

support apapun yang saya lakukan, selalu ada untuk saya dan selalu

menguatkan saat saya down, terima kasih bapak ibu ku dan juga kakak kakakku

yang selalu mendukung ku.

2. Bapak Ir. Diding Suhardi, MT dan Bapak Dr. Ir. Ermanu A. H., MT selaku

Guru dan pembimbing dalam meyelesaikan penelitian ini. Terimakasih atas

ilmu dan kesabaran bapak selama saya kuliah dan bimbingan-nya selaman ini.

3. Terima kasih kepada seluruh dosen Teknik Elektro yang sabar menghadapi

mahasiswanya yang banyak maunya, tetap sehat ya guru-guruku. Kalian

panutanku. Terimakasih telah memberikan ilmu yang bukan hanya di bidang

elektro tetapi juga memberikan moral, mental, dan kedisiplinan untuk saya

khususnya

4. Dan terima kasih untuk Sabila Hardi,ST supportmu sangat berarti. Kamu yang

selalu mengingatkan aku untuk terus mengerjakan skripsi ini hingga

terselesaikan dan juga menemaniku begadang untuk terselesaikannya skripsi

ini. Terima kasih.

5. Seluruh asisten lab yang telah membimbing praktikum saya dengan sabar meski

saya tau kalian capek sibuk tapi masih mau mengajarkan kami. Dan juga kepada

mas catur terima kasih sudah membimbing saya sampai saat ini.

6. Terimakasih buat teman kost terbaik saya alm mas doni, mas imin, mas iqbal,

agung, anggi, gita dll

vi

7. Taufik, Imam Wahyudi, Syamsul Maarif Mahakam, dan teman-teman elektro

A 2013 yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu. Tetap kompak, tetap solid,

tetap seru dan tetap di hati. terima kasih telah memberi kenangan yang baik

untuk saya.

8. Terima kasih untuk platdr doni, platdr anggi, kak sumas, ziki, maman, yayak,

dan mas sapar support kalian sangat berarti. Dan selalu mau mendengar

curhatku

Dan teman-teman lainnya yang namanya tidak bisa saya sebutkan satu persatu.

Saya ucapkan terimakasih atas bantuan, dukungan, perhatiannya selama ini.

vii

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan rahmat serta

hidayanh-Nya sehingga peneliti dapat menyelesaikan penelitian yang berjudul :

“Analisa Efesiensi Maximum Power Point Tracking (Mppt) Wind Energy Conversion

System Menggunakan Algoritma Ant Colony Optimization”

Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi dasar teori

Efesiensi Maximum Power Point Tracking (Mppt) Wind Energy Conversion System

Menggunakan Algoritma Ant Colony Optimization. Penulis menyadari sepenuhnya

bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan.

Oleh karena itu penulis mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini

bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan kedepannya.

Malang, Oktober 2018

Penulis

viii

DAFTAR ISI Halaman

LEMBAR JUDUL ................................................................. i

LEMBAR PERSETUJUAN ............................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN ............................................... iii

LEMBAR PERNYATAAN ................................................iv

ABSTRAK ............................................................................ v

ABSTRACT ..........................................................................vi

LEMBAR PERSEMBAHAN ........................................... vii

KATA PENGANTAR .........................................................ix

DAFTAR ISI ......................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ......................................................... xii

DAFTAR TABEL..............................................................xvi

BAB I PENDAHULUAN ..................................................... 1

1.1 Latar Belakang .............................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah ......................................................................... 3 1.3 Tujuan ........................................................................................... 3 1.4 Batasan Masalah............................................................................ 3

1.5 Sistematika Penulisan Tugas Akhir……….…………….……….4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................... 5

2.1 Energi Angin ................................................................................. 5 2.2 Turbin Angin ................................................................................. 8 2.2.1 Karakteristik Turbin Angin ........................................................ 8

2.2.2 Jenis-Jenis Turbin Angin ......................................................... 10

2.2.2.1 Turbin Angin Sumbu Horizontal .......................................... 11

2.2.2.2 Turbin Angin Sumbu Vertikal ............................................. .12

2.3 Permanent Maagnet Synchronous Generator (PMSG)................13

2.4 Boost Converter ..........................................................................14

2.5 Maximum Power Point Tracking (MPPT)...................................11

2.6 Ant Colony Optimization ............................................................12

2.6.1 Ant Algotirma............................................................................24

ix

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ........................ 27

3.1 Pemodelan Wind Turbine ............................................................ 27 3.2 Rangkaian Konverter Boost ........................................................ 29 3.3 Algoritma Ant Colony Optimization .......................................... 30 3.4 Pemodelan Simulink MPPT dengan Ant Colony Optimization . 33

3.5 Sisten Controller Pembanding Perturb and Observe (P&O).. ..... 33

3.6 Desain Pengujian Konverter Boost. ............................................ 34

BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISISA .......... 36

4.1 Hasil Pengujian Modul Wind Turbine ........................................ 36

4.2 Hasil Pengujian Modul Wind Turbine Menggunakan P&O ....... 39

4.3 Hasil Pengujian Modul Wind Turbine Menggunakan ACO ....... 43

4.4 perbandingan hasil output daya wind turbine, P&O, dan ACO .. 46

BAB V KESIMPULAN ..................................................... 48

5.1 KESIMPULAN ........................................................................... 48 5.2 SARAN ....................................................................................... 49

DAFTAR PUSTAKA ......................................................... 50

LAMPIRAN

x

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Kurva Perbandingan Antara 𝐶𝑝,𝐶𝑇,λ Berbagai Jenis Turbin Angin .. 10

Gambar 2.2 Boost Converter ............................................................................... 14

Gambar 2.3 Konverter Saat Saklar ON ................................................................. 15

Gambar 2.4 Konverter Saat Saklar OFF ............................................................... 16

Gambar 2.5 Kurva MPPT Hubungan Kecepatan Rotor Dan Daya Generator ...... 18

Gambar 2.6 Colony Semut Memilih Lintasan Terpendek Menuju Makananya ... 20

Gambar 2.7 Flowcart Ant Colony Optimization (ACO) ....................................... 26

Gambar 3.1 Diagram Tahapan Pembuatan Sistem MPPT ................................... 27

Gambar 3.2 Tampakk Luar Modul Wind Turbine ................................................ 27

Gambar 3.3 Pemodelan Rangakaian Wind Turbine .............................................. 28

Gambar 3.4 Blok Parameter Modul Wind Turbine .............................................. 29

Gambar 3.5 Pemodelan Konverter Boost Pada Matlab Simulink ......................... 30

Gambar 3.6 Flowcart Ant Colony Optimization (ACO) ....................................... 31

Gambar 3.7 Pemodelan MPPT Ant Colony Optimization (ACO) ........................ 33

Gambar 3.8 Pemodelan MPPT P&O .................................................................... 33

Gambar 3.9 Flowcart P&O ................................................................................... 34

Gambar 3.10 Desain Simulink Pengujian Konverter ............................................ 35

Gambar 4.1 Parameter Modul Wind Turbine ........................................................ 36

Gambar 4.2 Kecepatan Angin 12m/s, 10m/s, 8m/s ............................................... 37

Gambar 4.3 Kecepatan Rotasi Rotor Turbin Pada Kecepatan Angin Yang

Berbeda ........................................................................................... 37

Gambar 4.4 Daya Output Wind Turbine Terhadap Kecepatan Rotor Dengan

Kecepatan 12m/S, 10m/S, 8m/S .................................................... 38

Gambar 4.5 Tegangan Pada Rectifier ............................................................. ......39

Gambar 4.6 Daya Output Wind Turbine P&O Kecepatan 12m/s, 10m/s, 8m/s ....40

xi

Gambar 4.7 Tegangan Output Konverter Boost P&O Kecepatan 12m/s, 10m/s,

8m/s ................................................................................................ 41

Gambar 4.8 Daya Output Konverter Boost P&O Dengan Kecepatan 12m/S,

10m/S, 8m/S ................................................................................... 42

Gambar 4.9 Daya Output Wind Turbine Dengan Ant Colony Optimization

Kecepatan 12m/S, 10m/S, 8m/S .................................................... 43

Gambar 4.10 Tegangan Output Konverter Boost Dengan Ant Colony

Optimization Kecepatan 12m/s, 10m/s, 8m/s ................................. 44

Gambar 4.11 Daya Output konverter boost dengan ant colony optimization

Dengan Kecepatan 12m/S, 10m/S, 8m/S....................................... 45

Gambar 4.12 Daya Output ACO dan P&O Kecepatan 12m/S, 10m/S, 8m/S ...... 46

xii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1 Parameter Algoritma Ant Colony Optimization ................................... 30

Tabel 4.1 Data Daya Output Wind Turbine Dengan Kecepatan Bervariasi .......... 39

Tabel 4.2 Data Hasil Output Pada Konverter Dengan Perturb And Observe ....... 42

Tabel 4.3 Data Hasil Output Konverter Dengan Algoritma Ant Colony

Optimization ................................................................................... 45

Tabel 4.4 data hasil daya output dari ACO dan P&O .......................................... 47

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Gambar Blok Paramerter Modul Wind Turbin

Lampiran 2 Gambar Pemodelan Konverter Boost Pada Matlab Simulink

Lampiran 3 Gambar Pemodelan MPPT Ant Colony Optimization

Lampiran 4 Script Program Ant Colony Optimization

Lampiran 5 Gambar Pemodelan MPPT P&O

Lampiran 6 Script Program P&O

Lampiran 7 Gambar Desain Simulink Pengujian Konverter

xiv

DAFTAR PUSTAKA

[1] M. Aldy, H. El-Sherif and M. Ibrahim,” Maximum Power Point Tracker for a PV

Cell using a Fuzzy Agent adapted by the Fracktional Open Circuit Voltage

Tecknique,” 2011 IEEE International Conference on Fuzzy system, Taipei, Taiwan,

june 27-30, 2011

[2] D. Kumar and K. Chatterjee,” A review of conventional and advanced MPPT

algorithms for wind energy system,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 55, pp.957-

970, 2016

[3] Huang S C., Huang J. W., Liang W.C., and Liu Y. H., 2012. A partial swarm

optimization based maximum power point tracking algorithm for PV systems operating

under partially shaded conditions, IEEE Transactions on Energy Conversation, 27(4):

1027-1035.

[4] Yacine D., Jean-Paul G., Lazhar R., “Implementation of a new maximum power

point tracking control strategy for small wind energi conversion systems without

mechanical sensors”Energi Conversion and Management, 2 April 2015. Daftar

pustaka

[5] Anugrah Ernandi, Dwiyan., “Desain maximum power point tracking untuk turbin

angin menggunakan modified perturb &observe berdasarkan prediksi kecepatan

angin”. Tugas Akhir. Institut Teknologi Sepuluh Nopember; Surabaya, 2016.

[6] Adi Kurniawan, "Maximum Power Point Tracking for Stand Alone Photovoltaic

System with KY Converter," International Journal of Electrical Electronics Research

& Innovation, vol. 1, no. 2, pp. 1-6, November 2012.

[7] Yacine D., Jean-Paul G., Lazhar R., “Implementation of a new maximum power

point tracking control strategy for small wind energi conversion systems without

mechanical sensors”Energi Conversion and Management, 2 April 2015.

[8] Rashid, Muhammad , “Power Electronics Handbook”, Academic Press, 2001.

xv

[9] P.,Ida Bagus Krisna. Economic Dispatch Menggunakan ant colony optimization

pada system transmisi 500KV jawa bali. ITS, Surabaya, 2009

[10] Anisa Harumwidiah, Mochamad Ashari, and Dedet C. Riawan, "Modelling Back-

to-Back Converter with Average Model in Wind Power System Using DFIG," IPTEK

Journal of Proceedings Series, vol. 1, pp. 435-440, 2014.

[11] T. A. Hadi, Desain dan Simulasi Integrasi Sistem Pembangkit Hibrida PV-Wind

Menggunakan Konverter High Gain Integrated Cascade Boost (HGICB) Terhubung

Jaringan, Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2015.