i
IMPLEMENTASI MAXIMUM POWER POINT TRACKING (MPPT) PADA TOPOLOGY PV ARRAY
MENGGUNAKAN ALGORITMA KOMBINASI FIREFLY DAN PERTURB AND OBSERVE (P&O)
SAAT KONDISI SHADING
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata I Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh : M. Iklilul Malahin
201410130311187
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2018
ii
LEMBAR PERSETUJUAN
IMPLEMENTASI MAXIMUM POWER POINT TRACKING (MPPT) PADA TOPOLOGY PV ARRAY MENGGUNAKAN ALGORITMA KOMBINASI FIREFLY DAN PERTURB AND
OBSERVE (P&O) SAAT KONDISI SHADING
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh : M. Iklilul Malahin
201410130311187
Diperiksa dan disetujui oleh :
Pembimbing I Pembimbing II
NIP : 10891090233 NIP : 10802030363
iii
LEMBAR PENGESAHAN
IMPLEMENTASI MAXIMUM POWER POINT TRACKING (MPPT) PADA TOPOLOGY PV ARRAY MENGGUNAKAN ALGORITMA KOMBINASI FIREFLY DAN PERTURB AND
OBSERVE (P&O) SAAT KONDISI SHADING
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh : M. Iklilul Malahin NIM : 201410130311187
Tanggal Ujian : 13 Oktober 2018 Tanggal Wisuda : 24 November 2018 Disetujui oleh :
1. Dr. Ir. Ermanu Azizul Hakim, MT
2.
3.
4.
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Elektro
. Ir. Nur Alif Mardiyah, MT NIP : 10892030257
NIP : 10802030363
Machmud Effendy, ST., MEng
Pakaya, ST NIP : 10891090233
. Ir. Nur Alif Mardiyah, MT
… NIP : 10892030257
NIP : 180319111992
Pembimbing I
Pembimbing II
Penguji I
Penguji II
iv
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini :
NAMA : M. IKLILUL MALAHIN
Tempat/Tgl Lahir : 18 November 1996 NIM : 201410130311187 FAK./JUR. : TEKNIK/ELEKTRO
Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir kami dengan judul
“IMPLEMENTASI MAXIMUM POWER POINT TRACKING (MPPT) PADA TOPOLOGY PV ARRAY MENGGUNAKAN ALGORITMA KOMBINASI FIREFLY DAN PERTURB AND OBSERVE (P&O) SAAT KONDISI SHADING” 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.
Malang, 24 Oktober 2018
(M. Iklilul Malahin) Mengetahui,
Pembimbing I Pembimbing II
Dr. Ir. Ermanu Azizul Hakim, MT
NIP : 10891090233 NIP : 10802030363
v
LEMBAR PERSEMBAHAN
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan berkah Rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini. Shalawat beserta salam semoga senantiasa terlimpah curahkan kepada Nabi Muhammad SAW, kepada keluarganya dan para sahabatnya, hingga kepada umatnya hingga akhir zaman.
Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Dr. Ir. Ermanu Azizul Hakim, MT dan Bapak Ilham Pakaya, ST 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. Ibu .Ir. Nur Alif Mardiyah, MT dan Khusnul Hidayat, ST selaku dosen penguji tugas akhir yang telah memberikan masukan pada tugas akhir ini.
Terimakasih atas ilmu dan masukannya.
3. Kedua orang tua saya, Ayahanda Asari dan Ibunda Lilik Ismiati serta kakak saya Mohammad Bahtiyar Yusuf dan Mohammad Nailul Authar yang tiada henti dan tiada lelah selalu mendukung dan mendoakan saya serta memberi semangat dengan nasihat agar meneruskan apa yang telah saya perjuangkan.
4. Pak Khusnul Hidayat dan Bapak Machmud Effendy, ST., MEng 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. Sahabat terbaik saya Rila, Robiatul dan teman kontrakan saya Irwan, Budi, Ican, Fiki, Bintang yang selalu mendukung saya dan mendoakan saya, menemani saya, mendengarkan keluh kesah saya. Terimakasih.
7. Edo, Doni, Rio, Sukron, Jakfar, Alif, Robet, Ulvi, Izza, listia dan yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu teman-teman seperjuangan untuk menempuh ujian tugas akhir.
vi
8. Elektro D dari awal semester sampai akhir semester untuk kenangan yang tidak bisa dilupakan, terimakasih telah mengajarkan saya arti sebuah keluarga dan arti seni dalam bermain remi.
9. 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.
vii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan rahmat dan hidayah-NYA sehingga peneliti dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul :
“IMPLEMENTASI MAXIMUM POWER POINT TRACKING (MPPT) PADA TOPOLOGY PV ARRAY MENGGUNAKAN ALGORITMA KOMBINASI FIREFLY DAN PERTURB AND OBSERVE (P&O) SAAT KONDISI SHADING”
Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi dasar teori dari photovoltaic, MPPT, algoritma kombinasi Firefly (FFA) dan Perturb And Observe (P&O) converter DC tipe penurun tegangan.
Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuian kedepan.
Malang, 24 Oktober 2018
Penulis
viii
DAFTAR ISI
COVER ... i
LEMBAR PERSETUJUAN... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR PERNYATAAN ... iv
LEMBAR PERSEMBAHAN ... v
KATA PENGANTAR ... vii
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR TABEL ... xi
ABSTRAK ... xii
ABSTRACT ... xiii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 2
1.5 Sistematiika Penulisan... 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1 Beberapa Faktor Yang Dapat Berpengaruh Terhadap Pengukuran Panel Surya ... 4
2.1.1 Pengaruh Iradiasi Matahari Pada Panel Surya ... 4
2.1.2 Pengaruh Suhu Pada Panel Surya ... 4
2.1.3 PV Array Saat Kondisi Shaded ... 5
2.2 Buck Converter ... 7
2.3 MOSFET ... 9
2.4 Sensor Arus ACS712 ... 9
2.5 Sensor Tegangan ... 10
2.6 Mikrokontroler ... 10
2.7 Kontrol MPPT FFA dan P&O ... 11
2.7.1 Firefly (FFA) ... 11
2.7.2 Perturb And Observe (P&O) ... 11
ix
2.8 MPPT FFA dan P&O... 12
BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 13
3.1 Buck Converter ... 13
3.2 Perancangan Hardware ... 14
3.2.1 Perancangan Buck Converter ... 14
3.2.2 Rangkaian Buck Converter ... 15
3.2.3 Perancangan Sensor Arus ACS712 ... 15
3.2.4 Perancangan Pada Sensor Tegangan ... 16
3.2.5 MOSFET N-Channel ... 17
3.2.6 Sistem Minimum Mikrokontroller Arduino Nano ... 17
3.3 Perancangan Pembangkit Frekuensi dan PWM ... 18
3.4 MPPT FFA dan P&O ... 19
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ... 20
4.1 Karakteristik Photovoltaic Array ... 20
4.2 Pengujian Karakteristik PV ... 20
4.2.1 Peralatan ... 20
4.2.2 Blok Diagram ... 21
4.2.3 Persiapan ... 21
4.3 Pengujian Sensor Tegangan dan Arus... 26
4.4 Pengujian Buck Converter ... 27
4.5 Pengujian PV Tanpa MPPT ... 28
4.5.1 Peralatan ... 28
4.5.2 Blok Diagram ... 28
4.5.3 Hasil Pengujian ... 29
4.6 Pengujian PV Menggunakan MPPT dengan Algoritma Kombinasi FFA dan P&O ... 30
4.6.1 Peralatan ... 30
4.6.2 Blok Diagram ... 31
4.6.3 Hasil Pengujian ... 31
BAB V PENUTUP ... 33
5.1 Kesimpulan ... 33
5.2 Saran ... 33
DAFTAR PUSTAKA ... 34
LAMPIRAN ... 35
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Pengaruh Cahaya Matahari Terhadap I-V . ... 4
Gambar 2. 2 Grafik Karakteristik I-V Terhadap Temperatur . ... 5
Gambar 2. 3 PV Array Saat Kondisi Shaded ... 5
Gambar 2. 4 Efek Diode Bypass Pada Modul Shaded . ... 6
Gambar 2. 5 Kurva Karakteristik P-V Dengan Beberapa Puncak Daya ... 6
Gambar 2. 6 Rangkaian Buck Converter... 7
Gambar 2. 7 Rangkaian Buck Converter Saat Saklar Tertutup ... 8
Gambar 2. 8 Rangkaian Buck Converter Saat Saklar Terbuka ... 8
Gambar 2. 9 Sensor Arus ACS712 ... 9
Gambar 2. 10 Rangkaian Sensor Tegangan ... 10
Gambar 3. 1 Diagram Blok Alat ... 13
Gambar 3. 2 Rangkaian Buck Converter... 15
Gambar 3. 3 Rangkaian Sensor Arus ACS721 ... 16
Gambar 3. 4 Rangkaian Sensor Tegangan ... 16
Gambar 3. 5 MOSFET IRFZ44N ... 17
Gambar 3. 6 Tampilan Arduino Nano ... 18
Gambar 3. 7 Pulsa Duty Cycle ... 18
Gambar 3. 8 Flowchart Metode FFA dan P&O Algorithm ... 19
Gambar 4.1 Rangkaian Pengujian Karakteristik Photovoltaic Array ... 20
Gambar 4.2 Diagram Blok Pengujian Daya Keluaran Padda PLTS ... 21
Gambar 4.3 Pengujian Karakteristik PV ... 21
Gambar 4.4 Kurva Karakteristik I-V dan P-V Pada PV ... 23
Gambar 4.5 Pengujian Karakteristik PV Shaded 25% ... 24
Gambar 4.6 Kurva Karakteristik I-V dan P-V Pada PV Shaded 25% ... 26
Gambar 4.7 Diagram Blok Pengujian Tanpa MPPT ... 28
Gambar 4.8 Kurva Karakteristik PV Array Partialy Shaded ... 30
Gambar 4.9 Diagram Blok Pengujian MPPT ... 31
Gambar 4.10 Kurva Karakteristik PV Array Partially Shaded... 32
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Parameter panel surya ... 7
Tabel 3.1 Spesifikasi buck converter ... 14
Tabel 4.1 Data Pengujian PV Dengan Intensitas Radiasi Matahari Uniform ... 22
Tabel 4.2 Pengujian Karakteristik PV Partially Shaded ... 24
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Sensor Tegangan ... 27
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Sensor Arus ... 27
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Buck Converter ... 27
Tabel 4.6 Pengujian Karakteristik PV Array Partially Shaded ... 29
Tabel 4.7 Pengujian Karakteristik PV Array Partially Shaded ... 31
xii
DAFTAR PUSTAKA
[1] Priananda, C. P. 2017. Desain Model MPPT Baru Pada Topology PV Array Berbasis Cluster Yang Tertutup Bayangan Sebagian. Tugas Akhir, Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
[2] Ciptian Weried Priananda, Riny Sulistyowati, and Jurusan Teknik Elektro,
“Analisis Dan Simulasi Metode Hill Climbing Untuk Maximum Power Point Tracker ( Mppt )” 2015, 133–40.
[3] Cahyadi, B. N. 2016. Desain Dan Implementasi Multi Input DC to DC Converter Pada SIstem Hibrida PLTS Dan PLTB Untuk Tegangan Rendah. Tugas Akhir, Malang: Universitas Muhammadiyah Malang.
[4] Pradana, M. A. P., dan Tjendro. 2016. Prototype Sistem Kontrol Otomatis Pada Pembangkit Listrik Alternatif Tegangan Rendah. Yogyakarta:
Universitas Sanata Dharma.
[5] Alik, R., dan Awang J. 2017. Modified Perturb and Observe (P&O) With Checking Algorithm Under Various Solar Irradiation. Malaysia:
University Teknologi Malaysia.
[6] Fitriandi, A., Komalasari, E., dan Herri G. 2016. Rancang Bangun Alat Monitoring Arus dan Tegangan Berbasis Mikrokontroller Dengan SMS Gateway. Bandar Lampung: Universitas Lampung.
[7] Prastiyonoaji, A. D., Andromeda, T., dan Mochammad F. 2017. Perancangan Konverter Arus Searah Tipe Cuk Yang Dioperasikan Untuk Pencarian Titik Daya Maksimum Panel Surya Berbasis Perturb And Observe. Semarang: Universitas Diponegoro.
[8] Massimo Banzi, "Getting Started with Arduino", Igarss 2014, 2008, 1–5.
[9] Bani, D. C., Pujiantara, M., dan Heri S. 2016. MPPT Pada Sistem PV Menggunakan Algoritma Firefly Dan Modified P&O Dengan Konverter Hybrid Cuk Terkoneksi ke Grid Satu Phasa di Bawah Kondisi Partial Shaded. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
[10] Dhananjay, C., dan Anmol R. 2014. Dc-Dc Buck Converter For MPPT of PV System. India: Intitute of Techonology & Science.
[11] ACS712A Datasheet www.alegrosystem.com
[12] Safarudin Y., M., dan Ardyono P. 2015. Combining Simplified Firefly and Modified P&O Algorithm for Maximum Power Point Tracking of
xiii
Photovoltaic System Under Partial Shading Condition. Surabaya:
Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
[13] Bani D., C., Margo, P., dan Heri S. 2016. MPPT Pada Sistem PV Menggunakan Algoritma Firefly dan Modified P&O dengan Konverter Hybrid Cuk terkoneksi ke Grid Satu Phasa di Bawah Kondisi Partial Shaded. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
