DESAIN DAN IMPLEMENTASI MAXIMUM POWER POINT TRACKER (MPPT) SOLAR PV BERBASIS FUZZY LOGIC MENGGUNAKANSOLAR PV BERBASIS FUZZY LOGIC MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER AVR

Noval FauziNoval Fauzi

Dosen Pembimbing2209 105 0862209 105 086

1. Prof.Dr.Ir.Mochamad Ashari, M.Eng.2. Heri Suryoatmojo,ST,MT,Ph.D

1

Latar BelakangLatar Belakang• dibutuhkan sumber energi listrik alternatif selain dari PLN.• piranti solar cell sebagai salah satu sumber tenaga listrik yangp g g y gmurah, bebas polusi, dan alami menjadi suatu pilihan yang tepat.

• Tetapi kemampuan solar cell yang belum optimal dalamh ilk li ik bil b b b b h b hmenghasilkan tenaga listrik bila beban berubah‐ubah

Permasalahan•Bagaimana cara pemodelan PV pada matlab?•Bagaimana cara merancang MPPT fuzzy logic?B i l k k i l i d l b d•Bagaimana melakukan simulasi pada matlab danpengujiannya?

•Bagaimana mengimplementasikan simulasi kedalamBagaimana mengimplementasikan simulasi kedalampropotipe dan pengujian alat?

2

TujuanTujuan dari Proyek Akhir ini adalah sebagai berikut:j y g•Dapat merancang dan menghasilkan sebuah sumber energi listrik dengan memanfaatkan sel surya.

•Mengaplikasikan pembangkit listrik alternatif selain pemasok energi listrik yang mandiri dan tidak hanya bergantung pada PLN.

•Membuat switching otomatis yang aman untuk peralatan dengan•Membuat switching otomatis yang aman untuk peralatan dengan memperhitungkan besar arus dan tegangan.

Batasan Masalah• Penggunaan Boost konverter untuk mengaturPenggunaan Boost konverter  untuk mengaturtegangan DC. •Analisis perbandingan hanya daya surya sel.•Penggunaan Kontrol fuzzy logic pada MPPTsebagai pengatur pada boost konverter agar dapat

k i lk d i i3

memaksimalkan daya output sesuai ratingnya.

Blok Diagram Distributed Generation (DG)

Metodologi:1. Pemodelan Sistem2. Pembuatan Perangkat Keras3. Pembuatan Perangkat Lunak4. Pengujian propotipe

4

Pemodelan Solar sel (PV)Pemodelan Solar sel (PV)

Unt k mendapatkan tegangan angUnt k mendapatkan tegangan angUntuk mendapatkan tegangan yang lebih besar maka solar sel di serisebanyak 4 buah (17.6x4 = 70.4 V)

Untuk mendapatkan tegangan yang lebih besar maka solar sel di serisebanyak 4 buah (17.6x4 = 70.4 V)

5Karakteristik PV dengan Irradiasi 600W/m2

Pemodelan Boost ConverterPemodelan Boost Converter

•Input (Vin) = 60V•Output (Vo) = 200V•Output (IO) = 5 A•Output (IO) = 5 A•f = 14 kHz•Duty cycle : 70%•L = 899mH

6

•C ≥ 1250 uF

Pemodelan Boost ConverterPemodelan Boost Converter

Gambar Grafik Output Tegangan ( 200V) Dan arus (5V)

7

Pemodelan Sensor Tegangan Dan sensor Arus

Sensor ArusSensor ArusSensor TeganganDalam perhitungan Vin yang digunakan 60 volt DC dan V t dih k

Sensor TeganganDalam perhitungan Vin yang digunakan 60 volt DC dan V t dih k

Sensor ArusVin yang digunakan 60 volt beban sebesar 30 ohm, maka arus yang melewati sekitar 2A.dan Vout yang diharapkan  adalah  3,4 volt DC, 

Sensor ArusVin yang digunakan 60 volt beban sebesar 30 ohm, maka arus yang melewati sekitar 2A.dan Vout yang diharapkan  adalah  3,4 volt DC, 

Vout yang diharapkan  adalah  2.5 volt DCVout yang diharapkan  adalah  2.5 volt DC

sedangkan tegangan yang terukur pada kaki resistor Seri sebesar 497,8 mVPenguat = 6X noninverting

sedangkan tegangan yang terukur pada kaki resistor Seri sebesar 497,8 mVPenguat = 6X noninverting

8

Maximum Power Point Tracker (MPPT)

• M i P P i t T k (MPPT) d l h t i t• Maximum Power Point Tracker (MPPT) adalah suatu sistemuntuk mencari point (titik) maksimum dari tegangan dan aruskeluaran pada aplikasi panel surya, sehingga dapatmembangkitkan daya maksimum sesuai dengan kemampuanpanel surya tersebut

• Titik daya maksimum suatu solar sel berhubungandengan daya puncak (peak of power)P(t) = V(t)I(t)

Dengan V(t) = tegangan terminal keluaran panel solar selI(t) = arus terminal keluaran panel suryaI(t)  = arus terminal keluaran panel surya

9

Fuzzy Logic ControlFuzzy Logic Control

FLC Tipe = mamdaniMetode Defuzzifikasi = centroidMetode Defuzzifikasi   centroid

TujuanM d tk D t C l U t k D

TujuanM d tk D t C l U t k DFLCFLC Mendapatkan Duty Cycle Untuk DayaMaksimumMendapatkan Duty Cycle Untuk DayaMaksimum

FLCFLC

10

Fuzzy Logic ControlFuzzy Logic Control

Input

11

Output

Fuzzy Logic ControlFuzzy Logic ControlRules

1 If (input1 is P1) then (output1 is D1)1. If (input1 is P1) then (output1 is D1) 2. If (input1 is P2) then (output1 is D2) 3. If (input1 is P3) then (output1 is D3) 4. If (input1 is P4) then (output1 is D4) 5. If (input1 is P5) then (output1 is D11) 6. If (input1 is P6) then (output1 is D7) 7. If (input1 is P7) then (output1 is D11) 8 If (input1 is P8) then (output1 is D5)8. If (input1 is P8) then (output1 is D5) 9. If (input1 is P9) then (output1 is D10) 10. If (input1 is P10) then (output1 is D6) 11. If (input1 is P11) then (output1 is D9) 

12

Gambar Rule Viewer FLC

Pemodelan Boost Converter Dengan PV dan MPPT (FLC)

13

Hasil Simulasi Boost Converter Dengan PV dan MPPT (FLC)

R INPUT OUTPUT ἠ(ohm) V I W V I W %(ohm) V I W V I W %

30 17.35 2.28 39.56 33.67 1.12 37.8 2940 22.85 2.27 52.08 44.67 1.11 49.88 3850 28.8 2.27 64.42 55.53 1.11 61.67 4760 33.64 2.27 76.54 66.24 1.04 73.13 5670 38.89 2.27 88.31 76.74 1.09 84.14 6480 43.98 2.26 99.48 86.93 1.08 94.46 7290 48.82 2.25 109.6 96.6 1.07 102.7 7890 48.82 2.25 109.6 96.6 1.07 102.7 78100 53.24 2.21 118 105.4 1.05 111.2 85110 57.1 2.17 124 113.2 1.02 116.4 89120 60.3 2.11 127.5 119.6 0.99 119.2 91130 62 89 2 04 128 7 124 8 0 95 119 7 92130 62.89 2.04 128.7 124.8 0.95 119.7 92140 64.95 1.97 128.1 128.9 0.92 118.7 91150 66.59 1.89 126.3 132.2 0.88 116.5 89160 67.93 1.82 123.8 134.9 0.84 113.7 8760 6 .93 .8 3.8 3 .9 0.8 3. 8170 69.02 1.75 120.9 137.1 0.8 110.5 85180 69.93 1.68 117.8 138.9 0.77 107.2 82190 70.7 1.62 114.6 140.4 0.73 103.8 79200 71 36 1 56 111 4 141 8 0 7 100 5 76200 71.36 1.56 111.4 141.8 0.7 100.5 76

14

Blok Diagram Prototipe

Blok Diagram PrototipeBlok Diagram Prototipe

15

PrototipePrototipe

Pengujian Solar sel (PV)Pengujian Solar sel (PV)Hasil pengujian Dengan Intensitas cahaya 600 W/m2

dBeban(ohm)

voltage (V)

Current(I)

daya(W) ἠ (%)

1 2.27 2.47 5.61 43 7 41 2 47 18 31 143 7.41 2.47 18.31 145 12.35 2.47 30.51 2310 24.69 2.46 60.73 46

140

160

20 48.7 2.43 118.54 9130 63.27 2.1 132.86 10040 70 1.75 122.52 94

60

80

100

120

aya(W)

Daya (W)

50 73 1.4 102.21 7860 74.7 1.24 92.62 7170 75.77 1.08 81.83 62

0

20

40

1 3 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Da Daya (W)

80 76.51 0.95 72.86 5690 77.06 0.85 65.51 50100 77.48 0.77 59.65 45

16

1 3 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Beban (Ohm)

Pengujian Rangkaian Sensor Arus dan Tegangan

Sensor Tegangan (V)

Load Voltage Current output Current

ll lload Voltage

Output voltage

Sensor Arus (I)Sensor Tegangan (V)Sensor V&I

(ohm) suplly (V)

supply (I)

sensor (V)

30 60 1.84 3.5850 60 1 16 2 31

(ohm)supply

(V)Sensor

(V)330 10 0.42 50 60 1.16 2.31

70 60 0.83 1.6590 60 0.66 1.29

110 60 0 55 1 08

330 20 0.89330 30 1.27330 40 1.69

17

110 60 0.55 1.08130 60 0.47 0.91150 60 0.41 0.78

330 50 2.12330 60 2.5

Pengujian PWMPengujian PWM 

Sinyal PWM OCR0 (Simulasi)

Minimum System

18Sinyal PWM OCR0

Pengujian Boost ConverterPengujian Boost Converter

H il ji b t d P S ll

Load voltage voltage current Dutyinput output output cycle

Hasil pengujian boost dengan Power Suplly

(ohm)input (V)

output (V)

output (I)

cycle (%)

220 40 40 0.18 0220 40 44 0 19 10

Bosst Converter

220 40 44 0.19 10220 40 49 0.21 20220 40 55 0.23 30220 40 62 0.27 40220 40 72 0.31 50220 40 84 0.35 60220 40 84 0.35 60220 40 101 0.42 70

19

Flowchart MPPTFlowchart MPPT

Flowchart MPPTFlowchart MPPT

20

Pengujian Rangkaian KeseluruhanHasil pengujian Dengan Intensitascahaya 600 W/m2

R (ῼ) input Outputἠ (%)ἠ (%)V I W V I W

30 39 3,10 121 43 2,01 84 6440 45 2,92 131 50 1,89 94 7250 52 2 68 139 58 1 56 90 6950 52 2,68 139 58 1,56 90 6960 56 2,87 160 79 1,48 116 8970 57 2,32 132 87 1,27 110 8480 64 2,43 155 96 1.21 116 89

Rangkaian Keseluruhan

90 62 2,12 131 103 1,18 121 93100 63 2,11 133 102 1.15 117 90110 62 2,12 131 109 0,99 107 82120 62 1 98 122 112 0 98 109 83120 62 1,98 122 112 0,98 109 83130 61 1,76 122 111 0,97 107 82140 62 1,88 121 115 0,93 106 81150 63 1,75 108 118 0,82 96 73150 63 1,75 108 118 0,82 96 73160 64 1,43 91 122 0,81 98 75170 64 1,13 72 123 0,76 93 71180 64 0,97 62 130 0,64 83 63

21

190 64 1,01 64 134 0,61 81 62200 64 0,91 58 135 0,57 76 58

Pengujian Rangkaian KeseluruhanPengujian Rangkaian Keseluruhan250

150

200

100

150

Daya

daya max

dengan mppt

tanpa mppt

50

tanpa mppt

0

1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

110

120

130

140

150

160

170 Beban

Grafik dengan MPPT dan tanpa MPPT = 600W/m2

Grafik Daya Max= 1000W/m2

22

KesimpulanKesimpulanMetode maximum power point tracker (MPPT) sesuai untuk memaksimalkandaya output PV dikarenakan memiliki respon yang cepat terhadap perubahandaya output PV dikarenakan memiliki respon yang cepat terhadap perubahanbeban sehingga dapat memaksimalkan daya output PV. Maka dengan MPPTsolar sel dapat menjadi input distributed generation unit dengan daya outputki 100WP d 70 Vsekitar 100WP dan tegangan 70 V

H il i l i d h il ji t t h i d k tiHasil simulasi dan hasil pengujian prototype hampir mendekati samadalam bentuk daya output PV. Sehingga prototipe ini telah sesuaidengan tujuan yang diharapkan.

Pada prototipe MPPT ini telah dapat memaksimalkan dayaPada prototipe MPPT ini telah dapat memaksimalkan dayaoutput sebesar 100 WP dengan intensitas cahaya matahari± 600W/ m2 .

23

Terima KasihTerima Kasih…

24