STUDI ANALISA SYNCHRONOUS RECTIFIER BUCK
CONVERTER UNTUK MENINGKATKAN EFISIENSI DAYA
PADA SISTEM PV
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata I Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
ARI ROBIUL ICHSAN 201210130311002
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2017
ii
LEMBAR PERSETUJUAN
STUDI ANALISA
SYNCHRONOUS RECTIFIER
BUCK
CONVERTER
UNTUK MENINGKATKAN EFISIENSI DAYA
PADA SISTEM PV
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh:
ARI ROBIUL ICHSAN NIM. 201210130311002
iii
LEMBAR PENGESAHAN
STUDI ANALISA
SYNCHRONOUS RECTIFIER
BUCK
CONVERTER
UNTUK MENINGKATKAN EFISIENSI DAYA
PADA SISTEM PV
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh :
ARI ROBIUL ICHSAN NIM. 201210130311002
Tanggal Ujian : 15 April 2017 Periode Wisuda : Mei 2017
iv
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini :
NAMA : ARI ROBIUL ICHSAN
Tempat/Tgl Lahir : Samarinda, 20 September 1994
NIM : 201210130311002
FAK./JUR. : TEKNIK/ELEKTRO
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir kami dengan judul “STUDI ANALISA SYNCHRONOUS RECTIFIER BUCK CONVERTER UNTUK MENINGKATKAN EFISIENSI DAYA PADA SISTEM PV” 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.
vii
LEMBAR PERSEMBAHAN
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Shalawat serta salam tak lupa dipanjatkan kepada Nabi Muhammad SAW yang telah memberikan pencerahan di muka bumi ini. Penulis juga menyampaikan ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Machmud Effendi, ST, M.Eng, MT. dan Bapak Ir. Diding Suhardi, MT. selaku dosen pembimbing tugas akhir yang selalu membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Terimakasih atas ilmu dan kesabaran bapak selama saya kuliah dan selama membimbing saya.
2. Bapak Ir. Nurhadi, MT. dan M. Chasrun Hasani, ST, MT. selaku dosen penguji tugas akhir yang telah memberikan masukan pada tugas akhir ini. Terimakasih atas ilmu dan masukannya.
3. Kedua orang tua saya, Bapak Biyanto dan Ibu Misridah serta Adikku Binda Aprilia Suryani yang tiada henti dan tiada lelah selalu mendukung dan mendoakan saya serta memberi semangat dengan nasihat agar meneruskan apa yang telah saya perjuangkan.
4. Teman-teman Robotika UMM terutama pak khusnul yang selalu memberikan masukan dan dukungan untuk menyelesaikan tugas akhir saya.
5. Seluruh dosen teknik elektro serta TU jurusan yang selalu memberi ilmu dan dukungan dalam menyelesaikan tugas akhir.
6. Teman-teman Banjar Cetar, yang telah menemani serta memberi semangat untuk saya bisa menyelesaikan tugas akhir ini.
7. Teman-teman terbaik seperantauan kontrakan Sigura-gura yang telah menemani saya selama menjadi mahasiswa di malang.
8. Ridho, Halim, Jimmy, Muhsin, Ozi, Yusroni, Hakam dan yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu teman-teman seperjuangan untuk menempuh ujian tugas akhir.
9. Elektro A dari awal semester sampai akhir semester untuk kenangan yang tidak bisa dilupakan.
viii
10. Seluruh Laboratorium dan Asisten Lab Elektro yang telah banyak memberikan ilmu serta banyak lagi pelajaran yang saya dapatkan di Lab Elektro.
Dan teman-teman lainnya yang namanya tidak bisa saya sebutkan satu persatu. Saya ucapkan terimakasih atas bantuan, perhatian, semangat, dan pengertiannya selama saya menyelesaikan tugas akhir ini.
ix
DAFTAR ISI
COVER ... i
LEMBAR PERSETUJUAN... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR PERNYATAAN ... iv
ABSTRAK ... Error! Bookmark not defined. ABSTRACT ... Error! Bookmark not defined. LEMBAR PERSEMBAHAN ... vii
KATA PENGANTAR ... vii
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR TABEL ... xvi BAB I PENDAHULUAN ... Error! Bookmark not defined.
1.1. Latar Belakang ... Error! Bookmark not defined.
1.2. Rumusan Masalah ... Error! Bookmark not defined.
1.3. Tujuan ... Error! Bookmark not defined.
1.4. Batasan Masalah ... Error! Bookmark not defined.
1.5. Sistematik Penulisan Laporan ... Error! Bookmark not defined.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... Error! Bookmark not defined.
2.1 Sel Surya ... Error! Bookmark not defined.
2.2 Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET) ... Error! Bookmark not defined.
2.2.1. Jenis-Jenis MOSFET ... Error! Bookmark not defined.
2.2.2. Karakteristik MOSFET ... Error! Bookmark not defined.
2.2.3. Tegangan Ambang (Threshold Voltage) ... Error! Bookmark not defined.
x
2.3 Konverter DC-DC ... Error! Bookmark not defined.
2.3.1. Buck converter dengan penyearah dioda ... Error! Bookmark not defined.
2.3.2. Buck Converter dengan Synchronous Rectifier (SR)Error! Bookmark not defined.
2.4 Battery ... Error! Bookmark not defined.
2.4.1. Lead-acid battery ... Error! Bookmark not defined.
2.4.2. Charging Method ... Error! Bookmark not defined.
2.5 MATLAB dan Simulink ... Error! Bookmark not defined.
BAB III PERANCANGAN PEMODELAN SISTEM ... Error! Bookmark not defined.
3.1. Diagram Alir Perancangan dan Pembuatan Sistem .. Error! Bookmark not defined.
3.2. Perancangan PV ... Error! Bookmark not defined.
3.2.1. Penentuan Nilai Parameter PV ... Error! Bookmark not defined.
3.2.2. Perancangan PV Secara Matematis ... Error! Bookmark not defined.
3.2.2.1. Perancangan rangkaian temperature pada PV .. Error! Bookmark not defined.
3.2.2.2. Perancangan untuk mencari Iph ... Error! Bookmark not defined.
3.2.2.3. Perancangan untuk mencari Irs .... Error! Bookmark not defined.
3.2.2.4. Perancangan untuk perhitungan arus saturasi ... Error! Bookmark not defined.
3.2.2.5. Perancangan untuk perhitungan total arus PV .. Error! Bookmark not defined.
3.2.2.6. Menghubungkan semua subsystem yang telah dirancang .... Error! Bookmark not defined.
3.2.2.7. Perancangan keluaran output pada PV ... Error! Bookmark not defined.
xi
3.2.2.8. Penggabungan seluruh rangkaian menjadi satu subsystem .. Error! Bookmark not defined.
3.3. Perancangan DC-DC Converter ... Error! Bookmark not defined.
3.3.1. Menentukan Nilai Komponen DC-DC Converter ... Error! Bookmark not defined.
3.3.1.1. Menetukan nilai duty cycle... Error! Bookmark not defined.
3.3.1.2. Menentukan nilai induktor ... Error! Bookmark not defined.
3.3.1.3. Menentukan nilai kapasitor ... Error! Bookmark not defined.
3.3.1.4. Menentukan nilai parameter MOSFET yang dipilih ... Error! Bookmark not defined.
3.3.1.5. Menentukan nilai parameter dioda ... Error! Bookmark not defined.
3.3.2. PerancanganDC-DC Converter ... Error! Bookmark not defined.
3.3.2.1. Sumber ... Error! Bookmark not defined.
3.3.2.2. Duty cycle ... Error! Bookmark not defined.
3.3.2.3. Dioda ... Error! Bookmark not defined.
3.3.2.4. Induktor ... Error! Bookmark not defined.
3.3.2.5. Kapasitor ... Error! Bookmark not defined.
3.3.2.6. Resistor ... Error! Bookmark not defined.
3.3.3. Desain Non-Synchronous Buck Converter ... Error! Bookmark not defined.
3.3.4. Desain non-synchronous buck converter dengan sumber PV ... Error! Bookmark not defined.
3.3.5. Desain Synchronous Buck Converter .. Error! Bookmark not defined.
3.3.6. Desain synchronous buck converter dengan sumber PV ... Error! Bookmark not defined.
3.3.7. Sistem PVMenggunakan Beban Baterai ... Error! Bookmark not defined.
xii
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA .. Error! Bookmark not defined.
4.1. Hasil Simulasi Desain PV ... Error! Bookmark not defined.
4.1.1. Hasil Simulasi PV Murni ... Error! Bookmark not defined.
4.1.2. Hasil Simulasi Peningkatan Daya PV . Error! Bookmark not defined.
4.2. Hasil Simulasi Sistem PV ... Error! Bookmark not defined.
4.2.1. Hasil Simulasi Sistem PV Dengan Non-Synchronous Buck Converter . ... Error! Bookmark not defined.
4.2.1.1. Hasil simulasi sistem PV dengan frekuensi 10 kHZ ... Error! Bookmark not defined.
4.2.1.2. Hasil simulasi sistem PV dengan frekuensi 20 kHZ ... Error! Bookmark not defined.
4.2.1.3. Hasil simulasi sistem PV dengan frekuensi 30 kHZ ... Error! Bookmark not defined.
4.2.2. Hasil Simulasi Sistem PV Dengan Synchronous Buck Converter Error! Bookmark not defined.
4.2.2.1. Hasil simulasi sistem PV dengan frekuensi 10 kHZ ... Error! Bookmark not defined.
4.2.2.2. Hasil simulasi sistem PV dengan frekuensi 20 kHZ ... Error! Bookmark not defined.
4.2.2.3. Hasil simulasi sistem PV dengan frekuensi 30 kHZ ... Error! Bookmark not defined.
4.2.3. Perbandingan Efisiensi Daya Pada Sistem PV dengan Beban Resistor . ... Error! Bookmark not defined.
4.3. Hasil Simulasi Sistem PV dengan Beban Baterai .... Error! Bookmark not defined.
4.3.1. Hasil Simulasi Sistem PV dengan Non-Synchronous Buck Converter .. ... Error! Bookmark not defined.
xiii
4.3.2. Hasil Simulasi Sistem PV dengan Synchronous Buck ConverterError! Bookmark not defined.
BAB V PENUTUP ... Error! Bookmark not defined.
5.1. Kesimpulan ... Error! Bookmark not defined.
5.2. Saran ... Error! Bookmark not defined.
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Skema Efek Photovoltaic ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.2 Rangkaian Pengganti Sel Surya ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.3 Karakteristik sel Photovoltaic Terhadap Perbedaan Radiasi ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.4 Karakteristik Photovoltaic Terhadap Perbedaan Suhu... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.5 Simbol Transistor MOSFET Mode Depletion . Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.6 Simbol Transistor MOSFET Mode Enhancement .. Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.7 Skematik MOSFET Tipe-n ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.8 Grafik Karakteristik MOSFET Arus ID Sebagai Fungsi VDS Dengan Parameter VGS ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.9 Grafik Karakteristik Alih Tipe-n Dan Tipe-P .. Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.10 Rangkaian Topologi Umum Buck Converter . Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.11 State ON dari Buck Converter ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.12 State OFF dari Buck Converter ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.13 Gelombang Q1 dan CR1 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.14 Grafik Hubungan antara Arus Kapasitor dan Waktu ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.15 Rangkaian Topologi Synchronous Buck Converter ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.16 Mode Operasi State 1 ... Error! Bookmark not defined.
xv
Gambar 2.18 Mode Operasi State 3 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.19 Karakteristik Pengisian Arus dan Tegangan pada Constant Voltage Charge ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.1 Flowchart Langkah Kerja Perancangan Sistem PV. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.2 Diagram Blok Secara Umum Sistem PV menggunakan
non-synchronous Buck Converter. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.3 Diagram Blok Desain Sistem PV Menggunakan SynchronousBuck Converter. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.4 Rangkaian Skematik Photovoltaic. .... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.5 Subsystem1 Mengubah Celsius ke Kelvin ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.6 Rangkaian pada Temperature... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.7 Subsystem Model Perhitungan Arus yang dibangkitkan. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.8 Rangkaian Pada Iph. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.9 Subsystem2 Model Perhitungan Irs. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.10 Rangkaian Pada Irs. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.11 Subsystem3 Perhitungan Arus Saturasi. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.12 Rangkaian Perhitungan Arus Saturasi. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.13 Subsystem5 Total Arus PV. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.14 Rangkaian Total Arus PV. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.15 Hubungan Antara Subsystem-Subsystem. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.16 Perancangan Pada Ipv 1200 Watt... Error! Bookmark not defined.
xvi
Gambar 3.18 Rangkaian Matematis Photovoltaic. Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.19 Rangkaian Umum Buck Converter. . Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.20 CCM Operation. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.21 DCM Operation. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.22 Induktor dan Simbol. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.23 kapasitor dan Simbol. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.24 MOSFET dan Simbol. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.25 Dioda dan Simbol. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.26 DC voltage source. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.27 Blok Parameter DC Voltage Source.Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.28 Blok Parameter Repeating Sequence1... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.29 Blok Parameter Constant1. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.30 Rangkaian Duty Cycle. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.31 Blok Parameter Dioda. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.32 Komponen RLC. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.33 Blok Parameter Induktor. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.34 Blok Parameter Kapasitor. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.35 Blok Parameter Resistor. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.36 Desain Rangkaian Buck Converter non-synchronous. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.37 Subsystem5 Rangkaian Buck Converter. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.38 Rangkaian Buck Converter dengan Sumber PV. .. Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.39 Blok Rangkaian Sistem PV dengan Buck Converter
xvii
Gambar 3.40 Subsystem PWM untuk Sinkronisasi MOSFET. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.41 Rangkaian PWM Sinkronisasi MOSFET ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.42 Desain Rangkaian synchronous Buck Converter. . Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.43 Rangkaian Synchronous Buck Converter dengan Sumber PV. Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.44 Blok Rangkaian Sistem PV dengan Synchronous buck converter. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.45 Blok Parameter Baterai. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.46 Rangkaian Non-Synchronous Buck Converter dengan Beban Baterai Lead-Acid. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.47 Rangkaian Synchronous Buck Converter dengan Beban Baterai Lead-Acid. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.1 Persamaan antara Arus dan Tegangan. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.2 Persamaan antara Daya dan Tegangan. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.3 persamaan antara Arus dan Tegangan. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.4 Persamaan antara Daya dan Tegangan. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.5 Hasil Grafik dengan Frekuensi 10 kHZ. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.6 Hasil Grafik dengan Frekuensi 20 kHZ. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.7 Hasil Grafik dengan Frekuensi 30 kHZ. ... Error! Bookmark not defined.
xviii
Gambar 4.8 Hasil Grafik dengan Frekuensi 10 kHZ. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.9 Hasil Grafik dengan Frekuensi 20 kHZ. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.9 Hasil Grafik dengan Frekuensi 30 kHZ. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.10 Grafik Perbandingan Efisiensi Daya antara Non-Synchronous
dengan Synchronous Buck Converter. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.11 Hasil grafik Sistem PV Non-Synchronous buck converter dengan beban baterai. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.12 Hasil grafik Sistem PV Synchronous buck converter dengan beban baterai. ... Error! Bookmark not defined.
xix
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Data Nilai Parameter PV ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 3.2 Nilai Parameter Buck Converter ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 3.3 Parameter Baterai Lead-Acid ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.1 Keluaran PV 200 Watt ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.2 Keluaran PV 1200 Watt ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.1 Hasil simulasi non-synchronous buck converter frekuensi 10 kHZ. ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.2 Hasil simulasi non-synchronous buck converter frekuensi 20 kHZ.. ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.3 Hasil simulasi non-synchronous buck converter frekuensi 30 kHZ. ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.4 Hasil simulasi synchronous buck converter frekuensi 10 kHZ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.5 Hasil simulasi synchronous buck converter frekuensi 20 kHZ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.6 Hasil simulasi synchronous buck converter frekuensi 30 kHZ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.7 Hasil simulasi non-synchronous buck converter dengan beban beterai ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.7 Hasil simulasi synchronous buck converter dengan beban beterai Error! Bookmark not defined.
vii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan rahmat dan hidayah-NYA sehingga peneliti dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul :
” STUDI ANALISA SYNCHRONOUS RECTIFIER BUCK CONVERTER UNTUK MENINGKATKAN EFISIENSI DAYA PADA SISTEM PV”
Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi dasar teori dari photovoltaic system, konverter DC tipe penurun tegangan, sinkronisasi MOSFET, lead-acid battery, MATLAB dan Simulink.
Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan kedepan.
Malang, 12 April 2017
viii
DAFTAR ISI
COVER ... i
LEMBAR PERSETUJUAN... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR PERNYATAAN ... iv
ABSTRAK ... Error! Bookmark not defined. ABSTRACT ... Error! Bookmark not defined. LEMBAR PERSEMBAHAN ... vii
KATA PENGANTAR ... vii
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR TABEL ... xvi BAB I PENDAHULUAN ... Error! Bookmark not defined.
1.1. Latar Belakang ... Error! Bookmark not defined.
1.2. Rumusan Masalah ... Error! Bookmark not defined.
1.3. Tujuan ... Error! Bookmark not defined.
1.4. Batasan Masalah ... Error! Bookmark not defined.
1.5. Sistematik Penulisan Laporan ... Error! Bookmark not defined.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... Error! Bookmark not defined.
2.1 Sel Surya ... Error! Bookmark not defined.
2.2 Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET) ... Error! Bookmark not defined.
2.2.1. Jenis-Jenis MOSFET ... Error! Bookmark not defined.
2.2.2. Karakteristik MOSFET ... Error! Bookmark not defined.
2.2.3. Tegangan Ambang (Threshold Voltage) ... Error! Bookmark not defined.
ix
2.3 Konverter DC-DC ... Error! Bookmark not defined.
2.3.1. Buck converter dengan penyearah dioda ... Error! Bookmark not defined.
2.3.2. Buck Converter dengan Synchronous Rectifier (SR)Error! Bookmark not defined.
2.4 Battery ... Error! Bookmark not defined.
2.4.1. Lead-acid battery ... Error! Bookmark not defined.
2.4.2. Charging Method ... Error! Bookmark not defined.
2.5 MATLAB dan Simulink ... Error! Bookmark not defined.
BAB III PERANCANGAN PEMODELAN SISTEM ... Error! Bookmark not defined.
3.1. Diagram Alir Perancangan dan Pembuatan Sistem .. Error! Bookmark not defined.
3.2. Perancangan PV ... Error! Bookmark not defined.
3.2.1. Penentuan Nilai Parameter PV ... Error! Bookmark not defined.
3.2.2. Perancangan PV Secara Matematis ... Error! Bookmark not defined.
3.2.2.1. Perancangan rangkaian temperature pada PV .. Error! Bookmark not defined.
3.2.2.2. Perancangan untuk mencari Iph ... Error! Bookmark not defined.
3.2.2.3. Perancangan untuk mencari Irs .... Error! Bookmark not defined.
3.2.2.4. Perancangan untuk perhitungan arus saturasi ... Error! Bookmark not defined.
3.2.2.5. Perancangan untuk perhitungan total arus PV .. Error! Bookmark not defined.
3.2.2.6. Menghubungkan semua subsystem yang telah dirancang .... Error! Bookmark not defined.
3.2.2.7. Perancangan keluaran output pada PV ... Error! Bookmark not defined.
x
3.2.2.8. Penggabungan seluruh rangkaian menjadi satu subsystem .. Error! Bookmark not defined.
3.3. Perancangan DC-DC Converter ... Error! Bookmark not defined.
3.3.1. Menentukan Nilai Komponen DC-DC Converter ... Error! Bookmark not defined.
3.3.1.1. Menetukan nilai duty cycle... Error! Bookmark not defined.
3.3.1.2. Menentukan nilai induktor ... Error! Bookmark not defined.
3.3.1.3. Menentukan nilai kapasitor ... Error! Bookmark not defined.
3.3.1.4. Menentukan nilai parameter MOSFET yang dipilih ... Error! Bookmark not defined.
3.3.1.5. Menentukan nilai parameter dioda ... Error! Bookmark not defined.
3.3.2. PerancanganDC-DC Converter ... Error! Bookmark not defined.
3.3.2.1. Sumber ... Error! Bookmark not defined.
3.3.2.2. Duty cycle ... Error! Bookmark not defined.
3.3.2.3. Dioda ... Error! Bookmark not defined.
3.3.2.4. Induktor ... Error! Bookmark not defined.
3.3.2.5. Kapasitor ... Error! Bookmark not defined.
3.3.2.6. Resistor ... Error! Bookmark not defined.
3.3.3. Desain Non-Synchronous Buck Converter ... Error! Bookmark not defined.
3.3.4. Desain non-synchronous buck converter dengan sumber PV ... Error! Bookmark not defined.
3.3.5. Desain Synchronous Buck Converter .. Error! Bookmark not defined.
3.3.6. Desain synchronous buck converter dengan sumber PV ... Error! Bookmark not defined.
3.3.7. Sistem PVMenggunakan Beban Baterai ... Error! Bookmark not defined.
xi
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA .. Error! Bookmark not defined.
4.1. Hasil Simulasi Desain PV ... Error! Bookmark not defined.
4.1.1. Hasil Simulasi PV Murni ... Error! Bookmark not defined.
4.1.2. Hasil Simulasi Peningkatan Daya PV . Error! Bookmark not defined.
4.2. Hasil Simulasi Sistem PV ... Error! Bookmark not defined.
4.2.1. Hasil Simulasi Sistem PV Dengan Non-Synchronous Buck Converter . ... Error! Bookmark not defined.
4.2.1.1. Hasil simulasi sistem PV dengan frekuensi 10 kHZ ... Error! Bookmark not defined.
4.2.1.2. Hasil simulasi sistem PV dengan frekuensi 20 kHZ ... Error! Bookmark not defined.
4.2.1.3. Hasil simulasi sistem PV dengan frekuensi 30 kHZ ... Error! Bookmark not defined.
4.2.2. Hasil Simulasi Sistem PV Dengan Synchronous Buck Converter Error! Bookmark not defined.
4.2.2.1. Hasil simulasi sistem PV dengan frekuensi 10 kHZ ... Error! Bookmark not defined.
4.2.2.2. Hasil simulasi sistem PV dengan frekuensi 20 kHZ ... Error! Bookmark not defined.
4.2.2.3. Hasil simulasi sistem PV dengan frekuensi 30 kHZ ... Error! Bookmark not defined.
4.2.3. Perbandingan Efisiensi Daya Pada Sistem PV dengan Beban Resistor . ... Error! Bookmark not defined.
4.3. Hasil Simulasi Sistem PV dengan Beban Baterai .... Error! Bookmark not defined.
4.3.1. Hasil Simulasi Sistem PV dengan Non-Synchronous Buck Converter .. ... Error! Bookmark not defined.
xii
4.3.2. Hasil Simulasi Sistem PV dengan Synchronous Buck ConverterError! Bookmark not defined.
BAB V PENUTUP ... Error! Bookmark not defined.
5.1. Kesimpulan ... Error! Bookmark not defined.
5.2. Saran ... Error! Bookmark not defined.
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Skema Efek Photovoltaic ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.2 Rangkaian Pengganti Sel Surya ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.3 Karakteristik sel Photovoltaic Terhadap Perbedaan Radiasi ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.4 Karakteristik Photovoltaic Terhadap Perbedaan Suhu... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.5 Simbol Transistor MOSFET Mode Depletion . Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.6 Simbol Transistor MOSFET Mode Enhancement .. Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.7 Skematik MOSFET Tipe-n ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.8 Grafik Karakteristik MOSFET Arus ID Sebagai Fungsi VDS Dengan Parameter VGS ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.9 Grafik Karakteristik Alih Tipe-n Dan Tipe-P .. Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.10 Rangkaian Topologi Umum Buck Converter . Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.11 State ON dari Buck Converter ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.12 State OFF dari Buck Converter ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.13 Gelombang Q1 dan CR1 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.14 Grafik Hubungan antara Arus Kapasitor dan Waktu ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.15 Rangkaian Topologi Synchronous Buck Converter ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.16 Mode Operasi State 1 ... Error! Bookmark not defined.
xiv
Gambar 2.18 Mode Operasi State 3 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.19 Karakteristik Pengisian Arus dan Tegangan pada Constant Voltage Charge ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.1 Flowchart Langkah Kerja Perancangan Sistem PV. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.2 Diagram Blok Secara Umum Sistem PV menggunakan
non-synchronous Buck Converter. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.3 Diagram Blok Desain Sistem PV Menggunakan SynchronousBuck Converter. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.4 Rangkaian Skematik Photovoltaic. .... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.5 Subsystem1 Mengubah Celsius ke Kelvin ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.6 Rangkaian pada Temperature... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.7 Subsystem Model Perhitungan Arus yang dibangkitkan. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.8 Rangkaian Pada Iph. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.9 Subsystem2 Model Perhitungan Irs. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.10 Rangkaian Pada Irs. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.11 Subsystem3 Perhitungan Arus Saturasi. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.12 Rangkaian Perhitungan Arus Saturasi. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.13 Subsystem5 Total Arus PV. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.14 Rangkaian Total Arus PV. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.15 Hubungan Antara Subsystem-Subsystem. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.16 Perancangan Pada Ipv 1200 Watt... Error! Bookmark not defined.
xv
Gambar 3.18 Rangkaian Matematis Photovoltaic. Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.19 Rangkaian Umum Buck Converter. . Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.20 CCM Operation. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.21 DCM Operation. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.22 Induktor dan Simbol. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.23 kapasitor dan Simbol. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.24 MOSFET dan Simbol. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.25 Dioda dan Simbol. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.26 DC voltage source. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.27 Blok Parameter DC Voltage Source.Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.28 Blok Parameter Repeating Sequence1... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.29 Blok Parameter Constant1. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.30 Rangkaian Duty Cycle. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.31 Blok Parameter Dioda. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.32 Komponen RLC. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.33 Blok Parameter Induktor. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.34 Blok Parameter Kapasitor. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.35 Blok Parameter Resistor. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.36 Desain Rangkaian Buck Converter non-synchronous. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.37 Subsystem5 Rangkaian Buck Converter. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.38 Rangkaian Buck Converter dengan Sumber PV. .. Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.39 Blok Rangkaian Sistem PV dengan Buck Converter
xvi
Gambar 3.40 Subsystem PWM untuk Sinkronisasi MOSFET. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.41 Rangkaian PWM Sinkronisasi MOSFET ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.42 Desain Rangkaian synchronous Buck Converter. . Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.43 Rangkaian Synchronous Buck Converter dengan Sumber PV. Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.44 Blok Rangkaian Sistem PV dengan Synchronous buck converter. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.45 Blok Parameter Baterai. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.46 Rangkaian Non-Synchronous Buck Converter dengan Beban Baterai Lead-Acid. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.47 Rangkaian Synchronous Buck Converter dengan Beban Baterai Lead-Acid. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.1 Persamaan antara Arus dan Tegangan. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.2 Persamaan antara Daya dan Tegangan. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.3 persamaan antara Arus dan Tegangan. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.4 Persamaan antara Daya dan Tegangan. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.5 Hasil Grafik dengan Frekuensi 10 kHZ. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.6 Hasil Grafik dengan Frekuensi 20 kHZ. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.7 Hasil Grafik dengan Frekuensi 30 kHZ. ... Error! Bookmark not defined.
xvii
Gambar 4.8 Hasil Grafik dengan Frekuensi 10 kHZ. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.9 Hasil Grafik dengan Frekuensi 20 kHZ. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.9 Hasil Grafik dengan Frekuensi 30 kHZ. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.10 Grafik Perbandingan Efisiensi Daya antara Non-Synchronous
dengan Synchronous Buck Converter. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.11 Hasil grafik Sistem PV Non-Synchronous buck converter dengan beban baterai. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.12 Hasil grafik Sistem PV Synchronous buck converter dengan beban baterai. ... Error! Bookmark not defined.
xviii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Data Nilai Parameter PV ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 3.2 Nilai Parameter Buck Converter ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 3.3 Parameter Baterai Lead-Acid ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.1 Keluaran PV 200 Watt ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.2 Keluaran PV 1200 Watt ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.1 Hasil simulasi non-synchronous buck converter frekuensi 10 kHZ. ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.2 Hasil simulasi non-synchronous buck converter frekuensi 20 kHZ.. ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.3 Hasil simulasi non-synchronous buck converter frekuensi 30 kHZ. ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.4 Hasil simulasi synchronous buck converter frekuensi 10 kHZ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.5 Hasil simulasi synchronous buck converter frekuensi 20 kHZ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.6 Hasil simulasi synchronous buck converter frekuensi 30 kHZ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.7 Hasil simulasi non-synchronous buck converter dengan beban beterai ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.7 Hasil simulasi synchronous buck converter dengan beban beterai Error! Bookmark not defined.
81
DAFTAR PUSTAKA
[1] Choudhary, Dhananjay, Anmol Ratna Saxena, “DC-DC Buck-Converter for MPPT of PV System,” Department of Electrical Engineering, Madhav Institute of Technology & Science, Gwalior, India., IJETAE Juli. 2014. [2] Fuady Babgei, Atar, “RANCANG BANGUN MAXIMUM POWER POINT
TRACKER (MPPT) PADA PANEL SURYA DENGAN MENGGUNAKAN METODE FUZZY,” ITS. 2012.
[3] I Made, Astra, Satwiko, Sidopekso “Studi Rancang Bangun Solar Charge Controller dengan Indikator Arus, Tegangan dan Suhu Berbasis
Mikrokontroler ATMega 8535,” Spektra: Jurnal Fisika dan Aplikasinya, Vol. XI, 21. 2011.
[4] Taddy, Emmanuel, Vasile Lazarescu “Modeling and simulation of a switch-mode synchronous buck converter,” Department of Applied Electronics, Faculty of Electronics, Telecommunications, and Information Technology, Politehnica University of Bucharest, Bucharest, Romania, 25 October 2014. [5] Sutedjo, Zaenal Efendi, Dina Mursyida, “Rancang Bangun Modul DC-DC
Converter Dengan Pengendali PI”, Politeknik Elektronika Negri Surabaya –
ITS.
[6] Shi, Ling-Feng and Wei-Gang Jia, “Mode-selectable High-efficiency Low-quiescent Current Synchronous Buck DC-DC Converter,” Xidian Univesity, China. May. 2013.
[7] Andromeda, Trias, Mohamad Isnaeni Romadhon, Mochammad Facta, “Konverter Arus Searah Ke Arus Searah Tipe Penaik Tegangan Dengan Dan Tanpa Mosfet Sinkronisasi,” Departemen Teknik Elektro, Universitas Diponegoro Semarang, 19 Oktober 2016.
[8] Nema, Savita, R.K.Nema, Gayatri Agnihotri, “Matlab/simulink based study of photovoltaic cells/modules/array and their experimental verification,” International Journal Of Energy And Environment, Volume 1, Issue 3. 2010.
82 [9] Darmawansyah, Agung, “Analisis Dan Perancangan Integrated Circuit AND OR Inverter (AOI) Berteknologi HCMOS (High Speed Complementary Meteal Oxide Semiconductor)” Teknik Elektro, Universitas Brawijaya
Malang.
[10] Joseph, Nimmy, “Control and Analysis of Synchronous Rectifier Buck Converter for ZVS in Light Load Condition,” Assistant Professor, Dept. of Electrical and Electronics Engineering, Dayananda Sagar Academy of Technology and Management, Bangalore, India June. 2013.
[11] Hasan, Umar, Ir. Dedid Cahya H.,MT, “SISTEM CHARGING BATERAI PADA PERANCANGAN MOBIL HYBRID” Teknik Elektronika, Politeknik
