ANALISIS RIAK ARUS KELUARAN INVERTER 3 FASA

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Rumusan Masalah

Tujuan

Batasan Masalah

Metode Penelitian

Sistematika Penulisan

Tinjauan Pustaka

Modul Fotovoltaik

Sel Fotovoltaik
Karakteristik Modul Fotovoltaik

Metode Maximum Power Point Tracker (MPPT)
Konverter Arus Searah-Arus Searah Penurun Tegangan
Batere

Ampere-Hour
Batere Untuk Aplikasi Modul Fotovoltaik
Reaksi Kimia Batere
Tahap Pengisian Batere
Tingkat Pengisian Batere (State of Charge)

Modul fotovoltaik terdiri dari banyak sel fotovoltaik yang dihubungkan secara seri dan paralel untuk menghasilkan tegangan dan arus yang diinginkan. Modul fotovoltaik bekerja pada dua area kerja yaitu area sumber tegangan dan area sumber arus. Sedangkan daerah sumber tegangan berada di sebelah kanan kurva I-V dan mempunyai impedansi yang rendah. Karakteristik I-V modul fotovoltaik dengan perubahan suhu ditunjukkan pada Gambar 2.2.

Sebagai contoh karakteristik modul fotovoltaik ditunjukkan pada Gambar 2.2 dan 2.3 yaitu modul BP 3230T yang diproduksi oleh BP Solar. Modul fotovoltaik mempunyai lokasi pengoperasian yang menghasilkan daya maksimum yang disebut dengan Maximum Power Point (MPP). Jika modul fotovoltaik dihubungkan langsung ke beban, maka jangkauan operasi modul fotovoltaik mengikuti resistansi beban atau dihubungkan ke baterai mengikuti tegangan baterai. Pelacak Titik Daya Maksimum (MPPT) adalah cara modul fotovoltaik beroperasi di sekitar MPP.

Untuk algoritma tegangan konstan, rentang operasi diatur ke tegangan tertentu, yang berarti modul fotovoltaik tidak selalu bekerja di sekitar MPP. Konverter ini berfungsi untuk menurunkan tegangan DC. Ada dua mode inverter yaitu mode kontinyu dan diskontinyu. Untuk memperoleh tegangan DC yang seragam diperlukan low-pass filter yang terdiri dari induktor dan kapasitor.

Energi surya yang dapat diubah menjadi listrik melalui modul fotovoltaik hanya tersedia pada siang hari atau selama ada sinar matahari. Oleh karena itu diperlukan baterai sebagai media penyimpan energi listrik dari modul fotovoltaik yang selanjutnya dapat digunakan sewaktu-waktu tergantung kebutuhan beban. Baterai asam timbal yang digunakan pada kendaraan sering disebut baterai SLI (start, light, flash).

Baterai untuk modul fotovoltaik memerlukan pengosongan dalam yang berulang-ulang dan dapat menyuplai arus konstan untuk waktu yang lama. Penjelasan mengenai reaksi kimia pada baterai hanya berlaku pada baterai timbal-asam, karena jenis baterai yang cocok digunakan dengan modul fotovoltaik adalah baterai timbal-asam. Jika tegangan baterai tidak penuh, saklar akan tertutup sehingga arus dapat mengalir dari modul fotovoltaik ke baterai melalui konverter DC.

Gambar 2.1 Rangkaian ekivalen modul fotovoltaik

METODOLIGI PENELITIAN

Waktu Dan Tempat

Waktu
Tempat

Metode Penelitian
Gambar dan Sistem
Simulator Fotovoltaik
Converter Arus Searah-Arus Searah Penurun Tegangan

Induktor
Kapasitor Keluaran
Kapasitor Masukan
Dioda
Saklar
Rangkaian Pemicu Saklar

Mikrokontroler

Pulse Width Modulation (PWM)
Analog Digital Converter (ADC)

Bahasa Pemrograman untuk Mengimplementasikan MPPT

Tujuan penggunaan simulator fotovoltaik ini adalah untuk memudahkan pengujian dan mengetahui secara pasti kemampuan MPPT dalam beroperasi di sekitar MPP. Modul fotovoltaik digunakan sebagai acuan dalam menentukan simulator fotovoltaik. Agar konverter DC step-down dapat berfungsi dengan baik, setiap komponen harus ditentukan dengan benar. PWM berfungsi menghasilkan sinyal termodulasi lebar pulsa untuk mengganti MOSFET konverter DC step-down.

Dari keempat label di atas, dapat dihasilkan kurva hubungan arus vs tegangan dan daya vs tegangan yang ditunjukkan pada Gambar 4.2 dan 4.3. Kurva pada Gambar 4.2 dan 4.3 menunjukkan bahwa rangkaian simulator PV mempunyai karakteristik I-V dan P-V yang mirip dengan modul PV. Karena faktor perubahan suhu pada karakteristik fotovoltaik diwakili oleh perubahan nilai sumber tegangan DC.

Pengujian Konverter DC pengurang tegangan DC Pengujian konverter DC pengurang tegangan DC dilakukan dengan sumber berupa simulator fotovoltaik dan beban berupa simulator baterai. Jadwal pengujian ini ditunjukkan pada Gambar 4.4. Jadwal pengujian seperti Gambar 4.4 melakukan pengamatan terhadap arus dan tegangan masukan dan keluaran konverter DC pengurang tegangan. Pengujian tidak dilakukan pada siklus pendek 0,66 karena tegangan keluaran maksimum simulator fotovoltaik adalah 21 volt pada siklus kerja ini.

Dengan siklus kerja sebesar ini, MPPT beroperasi dari simulator fotovoltaik bertegangan 19 volt. Hasil pengujian MPPT mulai dari daerah sumber tegangan ditunjukkan pada tabel 4.7. Dengan adanya osiloskop, perubahan nilai tegangan dan arus simulator fotovoltaik hingga mencapai MPP menjadi lebih mudah untuk diamati. Sedangkan Gambar 4.13 menunjukkan perubahan arus simulator fotovoltaik ke MPP kemudian berosilasi disekitarnya.

Pemilihan komponen pada konverter step-down DC dapat meningkatkan efisiensi konverter step-down DC.

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Pengujian Simulator Fotovoltaik

Walaupun VGS sangat baik, namun hubungan tegangan input dan output pada inverter tidak sesuai dengan duty cycle yang dihasilkan mikrokontroler PWM. Setelah menentukan frekuensi switching sebesar 5,4 kHz, data siklus kerja kemudian diambil mengenai efisiensi pada frekuensi ini. Pengujian dilakukan dari dua area pada kurva I-V yaitu area sumber tegangan dan area sumber arus.

Pengujian MPPT dimulai dari daerah sumber tegangan dilakukan dengan mengatur duty cycle pada mikrokontroler sebesar 0,66. Pengujian MPPT dimulai dari area sumber arus dilakukan dengan mengatur duty cycle pada mikrokontroler sebesar 0,90. Hasil yang tertera pada kolom tegangan menunjukkan nilai tegangan pada rentang tertentu dimana MPPT berosilasi.

Fluktuasi ini disebabkan karena tegangan dan arus yang terdeteksi tidak terlalu lancar sehingga terdapat kesalahan yang kecil. Riak tegangan dan arus masukan hampir tidak terlihat, dan riak tegangan dan arus keluaran juga sangat kecil.

Tabel 4.2 Karaktenstik simulator fotovoltaik untuk 0,3  . Tegangan

Pengujian Konverter Arus Searah Penurun Tegangan

Pengujian Sinyal Penyaklaran Konverter
Pengujian Arus dan Tegangan Masukan dan Keluaran
Pengujian Duty Cycle Terhadap Efisiensi Konverter

Pengujian Sistem Keseluruhan

Pengujian dengan Multimeter
Pengujian dengan Osiloskop

Dengan pengujian tersebut terbukti MPPT mampu mencapai MPP dengan akurasi 90 hingga 100% untuk berbagai kondisi. Hasil perancangan menunjukkan bahwa modul PV beroperasi di sekitar MPP dari 90 hingga 100% saat MPPT bekerja.

Tabel 4.7 Hasil pengujian MPPT yang dimulai dari daerah sumber arus Resistansi

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Resistansi sebesar 0,2  menunjukkan karakteristik fotovoltaik pada kondisi maksimum yaitu pada 1000 W/m2. Begitu pula dengan nilai tegangan, arus, dan daya yang lebih tinggi, sedangkan nilai resistansi sebesar 0,3  mewakili intensitas matahari di bawah 1000 W/m2 dan nilai tegangan, arus, dan daya yang lebih rendah/kecil.

Saran

Penelitian selanjutnya yang dapat dilakukan adalah perancangan MPPT untuk modul fotovoltaik yang terhubung dengan jaringan listrik PLN.