simulasi desain kontrol mppt sistem photovoltaic (mppt

Journal of Electrical and Electronic Engineering-UMSIDAISSN 2460-9250 (print), ISSN 2540-8658 (online)Vol. 3, No. 1, April 2019

10.21070/jeee-u.v3i1.2019

Simulasi Desain Kontrol MPPT Sistem Photovoltaic(MPPT Control Design Simulation Photovoltaic

Systems)Puji Slamet1), Subekti Yuliananda2), Santoso Santoso3)

Departemen Teknik elektro, Universitas 17 Agustus 1948 Surabaya, Indonesia1) [email protected]

2) [email protected]) [email protected]

Abstract-. Maximum Power Point Tracking (MPPT)modeling has been developed which is part of a photovoltaic(PV) system. This study applies an algorithm for trackingmaximum power points in the photovoltaic unit as a whole.The algorithm applied to the MPPT is simulated in PRO-TEUS modeling to verify the proposed method, the PID con-trol method is simulated in Matlab and Simulink. Simulationshows that changes in input current and voltage will producedifferent PID controls, with a PWM duty cycle of 10% to99%.

Keywords: Modeling; MPPT Algorithm; PV system; Simu-lation.

Abstrak-. Telah dibangun pemodelan rangkaian pela-cakan titik daya maksimum (Maximum Power Point Track-ing -MPPT) yang merupakan bagian dari sistem photovoltaic(PV). Penelitian ini menerapkan sebuah algoritma untukpelacakan titik daya maksimum pada unit photovoltaic secarakeseluruhan. Algoritma yang diterapkan pada MPPT di sim-ulasikan didalam pemodelan PROTEUS guna memverifikasimetode yang diusulkan, Metode PID kontrol disimulasikanpada Matlab dan Simulink. Simulasi menunjukkan peruba-han pada arus dan tegangan input akan menghasilkan kontrolPID yang berbeda pula, dengan nilai duty cycle pada PWM10% hingga 99%.

Kata Kunci: Pemodelan; Algoritma MPPT; Sistem PV; Sim-ulasi.

LATAR BELAKANG

Sebuah sistem PV tunggal disajikan pada Gambar. 1. Halini dapat dilihat dari gambar yang berisi subsistem utama,panel PV, kapasitor garis CL, konverter DC ke DC, baterai,beban RL, kontrol MPPT.Gambar 1

[Figure 1 about here.]

Setiap bagian dari sistem dapat direalisasikan dalam berba-gai desain tersendiri, Misalnya arsitektur rangkaian konverterDC ke DC; ada berbagai teknologi yang diterapkan untuk

pengisian baterai dan, paling sering, adalah penggunaan un-tuk hal-hal khusus seperti untuk pengukuran metrologi yangbekerja dari jarak jauh.

Desain sistem MPPT dibuat selengkap mungkin, gunamenghasilkan model rangkaian yang dapat bekerjasedemikian rupa dapat diterapkan pada perangkat kerasdan perangkat lunak.

Beberapa simulasi telah dibuat menggunakan matlab dansimulink dengan berbagai metode. Simulasi pada mat-lab memiliki kendala pada merealisasikan kedalam bentukrangkaian, oleh karena itu penelitian ini melakukan simu-lasi desain dengan menggunakan proteus, arduino uno, danmenghasilkan data untuk diolah kedalam Simulink.

METODE PENELITIAN

• ALGORITMA MPPT

MPPT didesain untuk mengetahui perubahan variabel in-put yang dapat berupa tegangan dari Titik Daya Maksimum(Vmpp) atau Arus dari Titik Daya Maksimum (Impp) tergan-tung pada mana yang dipilih. Desain MPPT ini tidak se-cara eksplisit menjelaskan perubahan radiasi atau suhu seba-gai variabel input, karena beroperasi antara titik-titik mak-simum dan arus minimum yang dihasilkan oleh panel suryadi area di mana ia berada di mana mereka sudah termasukimplisit . Gambar 4 menunjukkan lokasi titik daya maksi-mum panel surya atau sel surya yang diikuti MPPT setiapkali berubah.Gambar 2


Fuzzy Logic ControllerFuzzy Logic Controller (FLC) merupakan metode pen-

gontrol menggunakan prinsip pengambilan keputusan meng-gunakan logika fuzzy. Metode ini telah banyak diterap-kan diberbagai bidang karena kemudahan implementasinya,seperti pada bidang robotika, atau pengaturan sistem tenagalistrik.

40

https://crossmark.crossref.org/dialog/?doi=10.21070/jeee-u.v3i1.2019&domain=pdf&date_stamp=2019-04-02


10.21070/jeee-u.v3i1.2019

Pada logika fuzzy yang dikenalkan oleh Lotfi Zadeh,berbeda dengan logika biasa atau tradisional dimana logikafuzzy dasarnya adalah kekaburan dan ketidakpastian. Logikafuzzy merupakan cara untuk memetakan ruang masukankedalam ruang keluaran. Karakteristik lain yang ada padalogika fuzzy adalah dapat dibangun berdasarkan pengalamanseorang ahli, dengan kata lain logika fuzzy dapat memformu-lasikan pengetahuan seorang ahli.Gambar 3


PERANCANGAN FUZZY LOGIC CONTROLLER

Kontrol Fuzzy Logic (Fuzzy Logic Controller, FLC)memiliki tiga langkah yaitu: Fuzzifikasi, Fuzzy Inferensi, danDefuzzifikasi.

Fuzzifikasi sinyal dari tegangan:Kisaran sinyal tegangan dibagi menjadi tiga wilayah den-

gan fungsi keanggotaan segitiga dan trapezoid yang berla-bel: Low, Medium, dan High melalui Universe of Discourse(UoD) dari 0 hingga 13 V seperti ditunjukkan pada . Gam-bar 4


Fuzzifikasi sinyal arusParameter input kedua adalah sinyal Arus. Rentang

sinyal arus dibagi menjadi tiga wilayah dengan fungsi keang-gotaan segitiga dan trapezoid yang diberi label sebagai:Meningkatkan Mempertahankan dan Mengurangi UOD dari0 hingga 600 mA seperti yang ditunjukkan pada .Gambar 5


Fuzzifikasi sinyal Duty cycle PWMDefuzzifikasi mengubah fungsi keanggotaan menjadi nilai

Crisp untuk sinyal PWM. Tiga bagian segitiga diberi labelLow, Medium, dan High di atas UoD dari 0 hingga 100 hi-tungan seperti yang ditunjukkan pada.Gambar 6


Fuzzy Inference SystemInferensi Fuzzy membentuk bagian penting dari Kontrol

Logika Fuzzy. Matriks basis aturan Fuzzy IF-THEN adapada.Tabel I

[Table 1 about here.]

Inferensi Fuzzy berdasarkan skema Mamdani ditunjukkanpadaGambar 7 untuk tegangan 6,5 V, arus 2,5A dengandemikian menunjukkan PWM 0,5%.


FIS adalah DISO (Dual Input Single Output) dan tampilantiga dimensinya yang ditunjukkan pada.Gambar 8


ANALISA DAN HASIL PENGUJIAN

Sinyal kontrol berupa PWM, diprogram melaui IDE Ar-duino, dengan target duty cycle dari 0% hinga 100%. Gam-bar 9


Sinyal pulse width modulation, duty cycle 50% bisa dilihatpada Gambar 10


Arduino PWM PinsGambar 11


Program arduino dimasukkan kedalam modul arduino padasimulasi rangkaian, dan sinyal PWM di ukur melalui simu-lasi osciloscope, dengan mengatur perubahan tegangan PVdidapatkan pula sinyal PWM, hasil pengujian menunjukkantegangan 2,5volt menghasilkan duty cycle 50%.

PengakuanPenelitian ini didanai oleh hibah perguruan tinggi Univer-

sitas 17 Agustus 1945 Surabaya, tahun 2018.

KESIMPULAN

Rangkaian simulasi MPPT mampu merubah atau menu-runkan tegangan untuk kemudian dipergunakan untukpengisian baterai, sensor tegangan dan sensor arus mampumendeteksi tegangan dan arus dan diolah dalam kontrolleruntuk menghasilkan dutycycle yang dapat diatur pada 25%,50%, 75% dan 100%, Solar cell pada kondisi ruang mampumenghasilkan tegangan. Dibutuhkan waktu untuk merangkairangkaian MPPT untuk menghasilkan daya yang otomatis.

[1–13]

DAFTAR PUSTAKA

[1] S. Mahammad, Chee,’Development of Optimum Con-troller based on MPPT for Photovoltaic System duringShading Condition’. Malaysia: Elsevier, Universiti,2013.

[2] D. Stosovic & Litovski2, “MPPT Controller Design fora Standalone PV System,” TELSIKS, IEEE, vol. serbia,,pp. 51–54, 2013.

[3] “Bor-Ren Lin,”Analysis of Fuzzy Control Method Ap-plied to DCDC Converter control”, IEEE Prowe .h gAPK’93,” pp. 22–28.

[4] Chetan Singh Solanki,” Solar Photo Voltaics ”, PHILearning pvt. Ltd, 2009.

[5] “Chung -Yuen Won, Duk-Heon Kim, Sei-Chan Kim, ANew Maximum POlVer Point Tracker of PhotovoltaicArrays using Fuzzy contoller.’; Sung Kyun Kwan Uni-versity.IEEE explore,” pp. 396–403.

41


10.21070/jeee-u.v3i1.2019

[6] D. Pancawati, Andik Yulianto, Implementasi FuzzyLogic Controller Untuk Mengatur, Batam, 2016.

[7] M. S. Cheik & G. F. Larbes, Kebir and A ZerguelTas;’Maximumpower point tracking using a jilzzy logic con-trol scheme.’; ’Departement d’Electronique’, Revue desEnergies Renouvelables. VoI.10, No, 9 2007, vol. 32.

[8] R. Muhida, P. Minwon, M. Dakkak, K. Matsuura,A. Tsuyoshi, & M. A. Michira, “maximum power pointtracking for photovoltaic-SPE system using a maximumcurrent controller’, Solar EnergyMater.Solar Cells,” pp.75–3, 2003.

[9] N. Khaehintung & P. Sirisuk, “Implementation of max-imum powerpoint tracking using fuzzy logic controllerfor solar-powered lightflasher applications,,” 2004, pp.171–174.

[10] P. Takum & S. K. C. Jettasen, “Maximum POlVer PointTracking using jilzzy logic control for photovoltaic sys-tems.” vol. 2, 3 2011.

[11] R. M. Hillooda & A. M. Shard, A rule Based FuzzyLogic controller for a PWM inverter in Photo VoltaicEnergy Conversion Scheme, 1993.

[12] S. Vasantharaj & G. Vinodhkumar, Sasikumar.M, ” De-velopment of a Fuzzy Logic based, Photovo/taic Max-imum Power Point tracking control system using boostconverter”. lET Chennai, 12 2012.

[13] “Peningkatan Efisiensi Pembangkit Listrik TenagaBayu Menggunakan Maximum Power Point Tracking(MPPT) Berbasis Fuzzy-Pertub &Observe.”

Conflict of Interest Statement: The author declares that the research wasconducted in the absence of any commercial or financial relationshipsthat could be construed as a potential conflict of interest.

Copyright © 2019 Author [s]. This is an open-access article distributedunder the terms of the Creative Commons Attribution License (CCBY). The use, distribution or reproduction in other forums is permit-ted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) arecredited and that the original publication in this journal is cited, inaccordance with accepted academic practice. No use, distribution orreproduction is permitted which does not comply with these terms.

Received: 22-03-2019Accepted: 14-05-2019Published: 03-04-2019

42


10.21070/jeee-u.v3i1.2019

LIST OF TABLESI Matrik aturan dasar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

43


10.21070/jeee-u.v3i1.2019

TABEL I.. MATRIK ATURAN DASAR

ArusTegangan

Mengurangi Mempertahankan

Rendah Maksimum Maksimum MempertahankanMenengah Maksimum Mempertahankan MinimumTinggi Maksimum Mempertahankan Minimum

44


10.21070/jeee-u.v3i1.2019

LIST OF FIGURES1 Blok diagram sistem PV mandiri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462 Simulasicharge controller di proteus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473 FLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484 Fungsi keanggotaan tegangan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495 Fungsi keanggotaan untuk Arus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506 Target keluaran PWM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517 Aturan Fuzzy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 528 Implementasi permukaan logika fuzzy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539 Duty cycle dan kode program sinyal PWM di Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5410 Sinyal pulse width modulation, duty cycle 50% . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5511 Program Arduino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

45


10.21070/jeee-u.v3i1.2019

Gambar 1. Blok diagram sistem PV mandiri

46


10.21070/jeee-u.v3i1.2019

Gambar 2. Simulasicharge controller di proteus

47


10.21070/jeee-u.v3i1.2019

Gambar 3. FLC

48


10.21070/jeee-u.v3i1.2019

Gambar 4. Fungsi keanggotaan tegangan

49


10.21070/jeee-u.v3i1.2019

Gambar 5. Fungsi keanggotaan untuk Arus

50


10.21070/jeee-u.v3i1.2019

Gambar 6. Target keluaran PWM

51


10.21070/jeee-u.v3i1.2019

Gambar 7. Aturan Fuzzy

52


10.21070/jeee-u.v3i1.2019

Gambar 8. Implementasi permukaan logika fuzzy

53


10.21070/jeee-u.v3i1.2019

Gambar 9. Duty cycle dan kode program sinyal PWM di Arduino

54


10.21070/jeee-u.v3i1.2019

Gambar 10. Sinyal pulse width modulation, duty cycle 50%

55


10.21070/jeee-u.v3i1.2019

Gambar 11. Program Arduino

56

simulasi desain kontrol mppt sistem photovoltaic (mppt

Documents