1

Makalah Seminar Tugas Akhir

MAXIMUM POWER POINT TRACKING (MPPT) DENGAN KONVERTER DC-DC TIPE CUK

MENGGUNAKAN METODE LOGIKA FUZZY PADA FOTOVOLTAIK Singgih Kurniawan

1, Ir. Yuningtyastuti MT.

2, Susatyo Handoko ST. MT.

2

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro

Abstract - The Potential of Power sun in Indonesian can be used throughout the day, It’s very advantageous

to generating electrical power by photovoltaic. The main

problem of the using photovoltaic is the low generate

electrical power at low radiation condition and the

amount electrical power is generated to change

periodical along with weather and temperature.

Maximum Power Point Tracking (MPPT) is one

of device used to increase photovoltaic power rasio.

Maximum Power point tracking (MPPT) used for

searching maximum point by raising and lowering

voltage using cuk converter. In this final project fuzzy

algorithm is used to adjust duty cycle value of Maximum

Power Point Tracking (MPPT) device, so that it can

increase photovoltaic power output ratio.

The result showed that the suprame power rasio

of photovoltaic modul after installation MPPT device

with variation of sun radiation is 78,63% at the condition

sun radiation 1000 W/m2. in 1000 W/m

2 solar radiation

conditions increasing the power rasio of 33,89%. The

suprame power rasio of photovoltaic modul after

installation MPPT device with variation of temperature is

80,09 % at temperature 46oC. At 46

oC temperature

conditions, increasing the power rasio of 36,02%.. The

suprame power rasio of photovoltaic modul after

installation MPPT device with variation of sun radiation

and temperature is 79,069 % at radiation 1000 W/m2 and

temperature 30oC. In 1000 W/m

2 radiation and 30

oC

temperature conditions increasing the power rasio of

34,609%. Therefore the installation MPPT device using

fuzzy algorithm at photovoltaic module can increase

power ratio with an average increasing 29,69 %

compared to without MPPT device.

Keyword : Fotovoltaic, MPPT, Duty Cycle, Logika Fuzzy

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Permasalahan utama pada penggunaan fotovoltaik

adalah pembangkitan tenaga listrik yang rendah, terutama

pada kondisi radiasi yang rendah. Dan jumlah daya listrik

yang dibangkitkan berubah secara berkala seiring dengan

perubahan cuaca. [12]

Maximum Power Point Tracking (MPPT) adalah

peralatan yang digunakan untuk untuk meningkatkan rasio

daya fotovoltaik. Maximum Power point tracking (MPPT)

mencari point (titik) maksimum dari kurva karakteristik

daya dan tegangan input (P-V) serta kurva arus input dan

tegangan input (V-I) pada modul surya. Dengan metode

Maximum Power Point Tracking (MPPT) diharapkan daya

output akan selalu pada kondisi maksimal.

Terdapat beberapa algoritma MPPT yang telah

ditemukan dan ditulis pada jurnal ilmiah internasional

seperti Observe dan Incremental Conductance, Dynamic Approach, Temperature Methods, Metode pengukuran

arus hubung singkat, Artificial Neural Network method, Fuzzy Logic method dan lain-lain.

[22] Semua algoritma

tersebut berbeda-beda dalam beberapa aspek termasuk

kesederhanaan, kecepatan, implementasi hardware, sensor

yang dibutuhkan, biaya, efektifitas, dan parameter yang

dibutuhkan.

Pada kurva karakteristik V-I pada fotovoltaik

memiliki persamaan yang tak linier dan hanya memiliki

satu persamaan titik operasi fotovoltaik untuk

mendapatkan kondisi maksimum pada kondisi tertentu.[9]

Saat terjadi penurunan arus hingga mendekati nol

penggunaan boost konverter tidak dapat menurunkan nilai

tegangan keluaran sehingga nilai arus akan terus turun dan

nilai tegangan akan terus naik sehingga menghasilkan daya

keluaran yang kecil.

Untuk mengatasi masalah ini, maka

dikembangkan Maximum Power Point Tracking (MPPT)

dengan konverter cuk pada modul fotovoltaik

menggunakan logika fuzzy. Pengembangan teknologi

MPPT dengan konverter cuk menggunakan logika fuzzy

agar dapat menaikkan dan menurunkan tegangan keluaran

modul fotovoltaik dengan pengaturan duty cycle

menggunakan logika Fuzzy. Sehingga dapat meningkatkan

rasio daya keluaran modul fotovoltaik. Untuk

memudahkan analisa maka simulasi dibuat dengan

menggunakan software Matlab.

1.2 Tujuan

Tujuan pembuatan tugas akhir ini adalah sebagai

berikut :

1 Simulasi pemodelan modul fotovoltaik dengan

Maximum Power Point Tracking (MPPT) untuk

mencari titik operasi maksimum modul fotovoltaik

terhadap perubahan radiasi matahari dan suhu.

2 Analisa pengaruh pemasangan Maximum Power Point Tracking (MPPT) pada modul fotovoltaik terhadap

peningkatan rasio daya keluaran modul fotovoltaik.

1.3 Pembatasan Masalah

Untuk menyederhanakan permasalahan dalam

Tugas Akhir ini maka diberikan batasan - batasan sebagai

berikut :

1. Software yang digunakan pada simulasi ini adalah

MATLAB 2009 a

2. Simulasi modul fotovoltaik menggunakan sistem

dengan tipe Standalone modul fotovoltaik

3. Tidak membahas secara mendalam pengaruh

penggunaan bahan fotovoltaik

4. Simulasi modul fotovoltaik menggunakan nilai Rs

dan Rp yang tetap dengan 36 sel yang terhubung

pada modul tunggal modul fotovoltaik 5. Simulasi ini menggunakan standar STC (Standard

Test Condition) pada kondisi radiasi 1000 W/m2

dan

suhu 25oC 1

Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro UNDIP Semarang 2 Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro UNDIP Semarang

2

6. Menggunakan konverter DC-DC dengan topologi

konverter cuk

7. Tidak membahas timbulnya harmonisa tegangan dan

arus baik pada sisi sumber maupun pada sisi beban

8. Pengujian pada tugas akhir ini menggunakan beban

statis

II. DASAR TEORI

2.1 Sel Fotovoltaik[6][8][21]

Sel fotovoltaik merupakan komponen terkecil

didalam sistem energi surya fotovoltaik (SESF). Sel

Fotovoltaik terbuat dari bahan semikonduktor.

Bahan semikonduktor adalah bahan yang memiliki

lebar celah energi yang relatif kecil (±1eV), Apabila energi

medan listrik yang diterapkan cukup untuk memindahkan

elektron dari pita valensi ke pita konduksi maka proses

penghantaran akan berlangsung pada bahan tersebut.

Tetapi apabila energi medan listrik yang diterapkan lebih

kecil dari energi pada celah energi sehingga elektron tidak

dapat berpindah dari pita valensi ke pita konduksi maka

proses penghantaran tidak akan terjadi pada bahan

tersebut.

Gambar 1 Prinsip kerja sel fotovoltaik

Energi dari cahaya matahari disebut juga sebagai

foton. Beberapa elektron ini akan mendapatkan cukup

energi untuk meninggalkan pita valensi dan berpindah ke

pita konduksi. Ketidakadaan elektron pada pita valensi

akibat perpindahan elektron ke pita konduksi

menghasilkan ikatan kovalen yang tidak lengkap yang

sering disebut hole atau lubang. Adanya pergerakan

elektron didalam pita konduksi dan valensi menyebabkan

timbulnya arus pada sel fotovoltaik.

2.2 Karakteristik V-I[8][16][21]

Karakteristik keluaran dari fotovoltaik dapat

dilihat dari kurva performansi, disebut kurva I-V. Kurva I-

V menunjukkan hubungan antara arus dan tegangan

(Ouaschning, 2005) .

Gambar 2 Kurva Karakteristik V-I[13]

Gambar 2 menunjukkan karakteristik kurva I-V. Tegangan

(V) adalah sumbu horizontal. Arus (I) adalah sumbu

vertikal. Kebanyakan kurva I-V diberikan dalam Standar Test Conditions 1000 watt per meter persegi radiasi (atau

disebut satu matahari puncak/one peak sun hour) dan 25

derajat celcius suhu modul fotovoltaik.

2.3 Pemodelan Fotovoltaik[13][14]

2.3.1 Sel Fotovoltaik Ideal

Modul fotovoltaik ideal dapat dituliskan dengan

persamaan matematik sebagai berikut :

= , − , exp − 1 (2.1)

Dimana

, = Arus yang dibangkitkan melalui peristiwa

cahaya (Arus yang dibangkitkan berbanding lurus

dengan radiasi matahari) [A]

= Persamaan Diode Shockley

, = Arus saturasi balik atau arus bocor diode [A]

= Pengisian Elecktron atau electron charge

[1.60217646.10] ! = Konstanta Bolztmann [1.3806503.10"#$/&] T = Temperature [K]

' = Konstanta Ideal Dioda [1.0]

2.3.2 Pemodelan Modul Fotovoltaik

Rangkaian ekivalen modul fotovoltaik seperti pada

Gambar 3 berikut :

Gambar 3 Rangkaian ekivalen fotovoltaik atau modul[18]

Rangkaian ekuivalen modul fotovoltaik sesuai

gambar diatas dapat dituliskan pada persamaan matematik

sebagai berikut :

= − ( )*+ , -./0 − 1 − , -./

-1 (2.2)

2,345 = 61/.7,8/61

− 97,861/61

(2.3)

Arus nominal yang dibangkitkan modul fotovoltaik

dapat ditentukan menggunakan parameter 2 dan 2 dan

dituliskan menurut persamaan berikut:

,5 = -,-- :,5 (2.4)

Besarnya arus yang dibangkitkan modul fotovoltaik

tergantung pada radiasi matahari dan juga dipengaruhi

oleh suhu sesuai dengan persamaan berikut :

= ;,5 + &/∆> ??8

(2.5)

Arus saturasi dioda yang bergantung pada

perubahan temperature dapat dituliskan pada persamaan

berikut :

( = /.7,8,@A∆BCDEF97,8GHI∆J

KF0 L (2.6)

Dan ,5 adalah saturasi arus nominal dengan

persamaan matematis sebagai berikut :

,5 = /.7,8M EF97,8

KF0,8L (2.7)

3

' adalah arus saturasi dioda yang nilainya dapat

ditentukan secara acak antara range 1≤ ' ≤ 1,5 dan dipilih

tergantung parameter I-V model.

2.4 Rasio Daya Modul Fotovoltaik[2]

Rasio daya modul fotovoltaik adalah

perbandingan antara daya keluaran yang menuju ke beban

dengan daya maksimum name plate. Rasio daya dihitung

dengan cara pembagian antara daya keluaran yang menuju

ke beban dengan daya maksimal yang bisa dikeluarkan

oleh modul fotovoltaik. Makin tinggi nilai rasio daya maka

makin baik dan makin efisien kinerja modul fotovoltaik

tersebut. Rasio daya dapat ditentukan dengan

menggunakan persamaan berikut :

P = 5 ∑ RA

R6KS54T (2.8)

Dimana U4 dan U3M adalah daya keluaran dan

daya maksimum modul fotovoltaik.

2.5 Maksimum Power Point Tracking

(MPPT)

Maximum Power Point Tracker (MPPT) adalah

suatu sistem yang digunakan untuk mencari titik

maksimum dari tegangan dan arus keluaran modul

fotovoltaik sehingga didapat daya keluaran yang maksimal

pada modul fotovoltaik.

Prinsip kerja MPPT adalah dengan mengubah

titik operasi pada kurva karakteristik I-V dari modul surya

dengan menaikkan dan menurunkan tegangan kerja modul

fotovoltaik agar modul fotovoltaik dapat bekerja pada titik

operasi optimal pada kurva karakteristik I-V.

2.6 Konverter Dc-dc

2.6.1 Konverter Dc-dc Tipe Cuk[4][17][19][25]

Konverter cuk merupakan regulator dc-dc yang

mampu menghasilkan tegangan keluaran lebih besar atau

lebih kecil dari tegangan masukkan. Tetapi tegangan

keluaran dari konverter cuk bersifat inverting atau

berlawanan arah dengan tegangan masukan.

Konverter dc-dc tipe cuk terdiri dari dua induktor

dan dua kapasitor, sebuah saklar (biasanya transistor atau

Mosfet) dan sebuah dioda, secara skematis dapat dilihat

pada Gambar 4 sebagai berikut:

Gambar 4 Rangkaian ekuivalen konverter dc-dc tipe cuk[12]

Nilai tegangan keluaran konverter cuk dapat

dicari dengan persamaan sebagai berikut : 9.

= − VV (2.9)

Ketika dioperasikan sebagai tracker kurva P-V,

besarnya nilai kapasior yang digunakan harus memenuhi

persamaan sebagai berikut :

345 > VX."- (2.10)

Pada rangkaian konverter cuk memiliki nilai

tegangan ripple yang dapat ditentukan dengan

menggunakan persamaan sebagai berikut :

∆Y:" = V.Z[X\X]X (2.11)

Dengan mengasumsikan nilai ∆Y:" pada

rangkaian konverter cuk maka kita dapat memperoleh nilai

kapasitor ".

Agar konverter cuk bekerja di modus CCM, maka

nilai induktansi ^345dan ^"345 rangkaian konverter cuk

harus memenuhi persamaan sebagai berikut

^345 = (V)X-"V] (2.12)

Sedangkan nilai ^"345 dapat ditentukan dengan

persamaan sebagai berikut :

^"345 = (V)-"] (2.13)

Dengan D merupakan duty cycle minimum dari

rangkaian konverter cuk, R resistansi beban dan f adalah

frekuensi switching transistor.

2.6.2 Rangkaian Kontrol Konverter DC-

DC[17]

Metoda rangkaian kontrol konverter dc-dc ini

lebih dikenal dengan istilah modulasi lebar pulsa (Pulse Width Modulation).

[8]

Gambar 5 Blok fungsional modulasi lebar pulsa[17]

Siklus kerja (duty cycle,D) didefinisikan sebagai

perbandingan antara waktu saklar on terhadap perioda Ts.

Perbandingan ini biasanya dinyatakan dalam persentase.

Secara matematis definisi tersebut dapat dituliskan sebagai

berikut :

%100xT

tD

s

on= (2.14)

2.7 Logika Fuzzy [10][11][20]

Logika fuzzy adalah suatu cara yang tepat untuk

memetakan suatu ruang input kedalam suatu ruang output, mempunyai nilai kontinyu. Fuzzy dinyatakan dalam

derajat dari suatu keanggotaan dan derajat dari kebenaran.

Oleh sebab itu sesuatu dapat dikatakan sebagian benar dan

sebagian salah pada waktu yang sama.

2.8 Metode Sugeno [9][23]

Penalaran dengan metode Sugeno sistem tidak

berupa himpunan fuzzy, melainkan berupa konstanta atau

4

persamaan linear. Metode ini diperkenalkan oleh Takagi-

Sugeno Kang pada tahun 1985.

Pembuatan FIS Sugeno dilakukan melalui tahapan-

tahapan berikut:

a) Menentukan sejumlah aturan-aturan fuzzy

b) Fuzifikasi masukan menggunakan fungsi-fungsi

keanggotaan

c) Mengkombinasikan masukan yang telah

terfuzifikasikan dengan aturan-aturan fuzzy untuk

mendapatkan sebuah rule strength

d) Mendapatkan nilai konsekuen aturan dengan

menggabungkan rule strength dan fungsi

keanggotaan keluaran

e) Defuzifikasi keluaran untuk mendapatkan keluaran

tegas.

III. PERANCANGAN SISTEM

Diagram alir tahap perancangan dan pembuatan

program simulasi Pemodelan Maximum Power Point Tracking (MPPT) dengan konverter dc-dc tipe cuk

menggunakan metode logika fuzzy pada aplikasi modul

fotovoltaik seperti pada Gambar 6 sebagai berikut :

Gambar 6 Blok diagram alir tahap pembuatan simulasi sistem

Simulasi menggunakan program Matlab 7.8

(R2009a) dengan menggunakan data modul fotovoltaik

dengan spesifikasi sebagai berikut : Tabel 1 Data spesifikasi modul fotovoltaik

Performa Elektrik dibawah Standard Test Conditions

(*STC)

Daya Maksimum (Pmax) 135 (±5% )

Tegangan Daya Maksimum (Vmpp) 17.7 V

Arus Daya Maksimum (Impp) 7.63 A

Tegangan Hubung Buka (Voc) 22.1 V

Arus Hubung Singkat (Isc) 8.37 A

Tegangan Sistem Maksimum 600 V

Koefisien Temperature (Voc) -8.0x10-2 V/oC

Koefisien Temperature (Isc) 5.02x10-3 A/oC

Jumlah Sel Per modul 36 *STC : Irradiance 1000 W/m2, AM1.5 spectrum, Cell Temperature 25oC

3.1 Perancangan Simulasi Sistem

Blok diagram perancangan simulasi ini dapat

dilihat pada Gambar 7 sebagai berikut :

Gambar 7 Blok diagram sistem modul fotovoltaik dengan MPPT

3.2 Pemodelan Modul Fotovoltaik

3.2.1 Perancangan Konverter Dc-dc Tipe

Cuk Perancangan konverter dc-dc tipe cuk pada tugas

akhir ini memiliki spesifikasi sebagai berikut : Tabel 2 Data spesifikasi konverter dc-dc tipe cuk

Tegangan Masukkan ( Y45) * 22,1 V

Frekuensi Pemicuan (F) 5000 Hz

Maksimum Voltage Ripple 0,02 %

Duty Cycle 0,4-0,6

Hambatan Awal Beban (R) 6

Arus Keluaran (Iout)* 1,63 A

Tegangan Keluaran (Vout)* 17,7 V

Daya Maksimum* (P)* 135 W * Sesuai dengan spesifikasi data pada tabel 1 pada kondisi STC

Dari perhitungan nilai L1, L2, C1 dan C2,

berdasarkan persamaan 2.10 hingga 2.13 maka didapatkan

nilai L1, L2, C1 dan C2 yang digunakan seperti dalam Tabel

3 berikut Tabel 3 Data spesifikasi nilai L1, L2, C1 dan C2

Induktor L1 2000µH

Induktor L2 2000µH

Capasitor C1 30µF

Capasitor C1 2762,5 µF

Tampilan dari rangkaian pemodelan konverter

cuk seperti Gambar 8 sebagai berikut :

Gambar 8 Pemodelan konverter dc-dc tipe cuk Pemodelan blok rangkaian kontrol konverter cuk

dapat dilihat pada Gambar 9 sebagai berikut:

Gambar 9 Pemodelan rangkaian kontrol konverter dc-dc cuk

5

3.2.2 Logika Fuzzy untuk Penentuan

Tegangan Referensi Duty Cycle

Diagram alir dari logika fuzzy untuk penentuan

tegangan referensi duty cycle dapat dilihat pada Gambar 10

sebagai berikut:

Gambar 10 Flow chart logika fuzzy rangkaian kontrol

Fungsi keanggotan dari tegangan, arus, dan

tegangan referensi duty cycle dapat dilihat pada gambar

11,12 dan 13 sebagai berikut :

Gambar 11 Fungsi keanggotaan tegangan

Gambar 12 Fungsi keanggotaan arus

Gambar 13 Fungsi keanggotaan tegangan referensi duty cycle

Aturan untuk penentuan tegangan referensi duty cycle dapat dilihat pada Tabel 4 sebagai berikut : Tabel 4 Aturan untuk penentuan tegangan referensi duty cycle

3.2.3 Pemodelan Sistem Modul Fotovoltaik

Pemodelan modul fotovoltaik dengan Maximum

Power Point Tracking (MPPT) dapat dilihat pada Gambar

14 sebagai berikut :

Gambar 14 Pemodelan sistem modul fotovoltaik dengan MPPT

IV. PENGUJIAN DAN ANALISIS

4.1 Hasil Pengujian Pemodelan Modul

Fotovoltaik dengan Variasi Radiasi,dan

Suhu

Hasil pengujian pemodelan modul fotovoltaik

dengan variasi radiasi,dan suhu dapat dilihat pada grafik

tegangan, arus, dan daya keluaran pada Gambar 15

berikut:

Gambar 15 Grafik arus, tegangan dan daya keluaran modul

fotovoltaik pada resistansi beban 10 Ω dengan variasi suhu dan

radiasi

Pada Gambar 15, Pemodelan menggunakan nilai

resistansi beban 10 Ω, dan didapatkan nilai yang arus,

tegangan dan daya keluaran modul fotovoltaik pada

kondisi radiasi 600 W/m2

dan Suhu 22oC dengan nilai arus

sebesar 2,08 A, tegangan sebesar 20,81 V dan daya sebesar

43,32 Watt. Saat kondisi radiasi naik menjadi 1200 W/m2

dan Suhu 38oC nilai arus yang dihasilkan sebesar 2,06 A,

tegangan sebesar 20,54 V dan daya sebesar 42,18 Watt.

Saat kondisi radiasi turun menjadi 1000 W/m2

dan Suhu

30oC, nilai arus yang dihasilkan sebesar 2,10 A, tegangan

sebesar 20,93 V dan daya sebesar 43,80 Watt.

6

Gambar 16 Grafik arus, tegangan dan daya keluaran modul fotovoltaik

setelah pemasangan MPPT pada resistansi beban 10 Ω dengan variasi suhu dan radiasi

Gambar 16 diatas merupakan grafik hasil

pemodelan modul fotovoltaik setelah pemasangan MPPT.

Pemodelan tersebut menggunakan nilai resistansi beban 10

Ω, dan didapatkan nilai yang arus, tegangan dan daya

keluaran modul fotovoltaik pada kondisi radiasi 600 W/m2

dan suhu 22oC dengan nilai arus sebesar 2,31 A, tegangan

sebesar 23,06 V dan daya sebesar 53,18 Watt dengan duty cycle sebesar 0,662. Saat kondisi radiasi naik menjadi

1200 W/m2

dan suhu 38oC, nilai arus yang dihasilkan

sebesar 3,59 A, tegangan sebesar 35,87 V dan daya sebesar

128,69 Watt dengan duty cycle sebesar 0,68. Saat kondisi

radiasi turun menjadi 1000 W/m2

dan suhu 30oC, nilai arus

yang dihasilkan sebesar 3,53 A, tegangan 35,35 sebesar

20,93 V dan daya sebesar 124,94 Watt dengan duty cycle

sebesar 0,664.

Selisih kenaikan daya sebelum dan setelah

pemasangan MPPT pada resistansi yang sama adalah

17,49 Watt saat kondisi radiasi 600 W/m2

dan suhu 22oC,

49,94 Watt saat kondisi radiasi 1000 W/m2

dan suhu 30oC,

dan 42,79 Watt saat kondisi radiasi 1200 W/m2

dan suhu

38oC.

4.2 Pengaruh Perubahan Resistansi Beban

Terhadap Tegangan, Arus dan Daya

Keluaran Modul Fotovoltaik Sebelum

dan Setelah Pemasangan MPPT

Data hasil pemodelan modul fotovoltaik terhadap

perubahan nilai resistansi beban (R Beban) radiasi, dan

suhu dapat kita lihat seperti yang tertera pada Gambar 17

sebagai berikut.

Gambar 17 Grafik daya keluaran modul fotovoltaik sebelum pemasangan

MPPT dengan variasi radiasi, suhu dan resitansi beban

Berdasarkan Gambar 17, daya tertinggi yang

dapat dicapai dari pemodelan modul fotovoltaik sebelum

pemasangan MPPT dengan variasi radiasi, suhu dan

resistansi beban adalah 149,68 Watt pada resistansi beban

bernilai 2 Ω saat radiasi 1200 W/m2

dan suhu 38oC.

sedangkan nilai daya terendah adalah 4,47 Watt pada

resistansi beban bernilai 100 Ω saat radiasi 1200 W/m2

dan

suhu 38oC. Data-data pemodelan modul fotovoltaik setelah

pemasangan MPPT dengan variasi suhu radiasi dan

resistansi beban dapat dilihat pada Gambar sebagai 18

berikut :

Gambar 18 Grafik daya keluaran modul fotovoltaik setelah pemasangan

MPPT dengan variasi suhu, radiasi dan resistansi beban

Berdasarkan Gambar 18 pada setiap nilai

resistansi beban grafik nilai duty cycle dapat dilihat pada

Gambar 19 berikut

Gambar 19 Grafik duty cycle modul fotovoltaik setelah pemasangan

MPPT dengan variasi radiasi, suhu dan resistansi beban

Dari Gambar 19, daya tertinggi yang dapat

dicapai dari pemodelan pemodelan modul fotovoltaik

setelah pemasangan MPPT adalah 146,49 Watt pada

resistansi beban bernilai 5 Ω saat radiasi 1200 W/m2

dan

suhu 38oC dengan duty cycle sebasar 0,6. Sedangkan nilai

daya terendah adalah 24,21 Watt pada resistansi beban

bernilai 100 Ω saat radiasi 1200 W/m2

dan suhu 38oC

dengan duty cycle sebasar 0,70. Dari Gambar 19, duty cycle yang dihasilkan dari rangkaian kontrol memiliki nilai

yang saling mendekati untuk setiap perubahan kondisi

radiasi.

4.3 Analisa Rasio Daya Modul Fotovoltaik

dengan Variasi Radiasi dan Suhu

Rasio daya modul fotovoltaik sebelum

pemasangan MPPT dan modul fotovoltaik setelah MPPT

pada kondisi perubahan radiasi dapat kita lihat pada

Gambar 20 sebagai berikut

7

Gambar 20 Grafik rasio daya modul fotovoltaik dengan kondisi

perubahan radiasi matahari

Dari Gambar 20 terlihat bahwa setelah

pemasangan perangkat Maximum Power Point Tracking

(MPPT) nilai rasio daya dari modul fotovoltaik terjadi

peningkatan berkisar antara 18% hingga 35%. Rasio daya

tertinggi terjadi pada saat radiasi matahari 1000 W/m2

sebesar 78,63% dengan selisih rasio daya sebesar 33,89%

dibanding daya keluaran modul fotovoltaik tanpa MPPT.

Rasio daya yang dihasilkan dengan penambahan perangkat

MPPT pada setiap perubahan radiasi matahari dari interval

1300-600 W/m2 sebesar 73,56% dengan kenaikan rasio

daya sebesar 27,44% dibandingkan dengan daya keluaran

modul fotovoltaik sebelum pemasangan perangkat MPPT.

Rasio daya pada setiap kondisi perubahan suhu

dari interval 18oC hingga 46

oC. Rasio daya modul

fotovoltaik sebelum pemasangan MPPT dan modul

fotovoltaik setelah MPPT pada kondisi perubahan suhu

dapat kita lihat pada Gambar 21 sebagai berikut:

Gambar 21 Grafik rasio daya modul fotovoltaik dengan kondisi

perubahan suhu

Dari Gambar 21 terlihat bahwa setelah

pemasangan perangkat Maximum Power Point Tracking

(MPPT) nilai rasio daya dari modul fotovoltaik meningkat

berkisar antara 30% hingga 36%. Rasio daya tertinggi

terjadi pada saat suhu 46oC sebesar 80,09% dengan selisih

rasio daya sebesar 36,02% dibandingkan daya keluaran

modul fotovoltaik tanpa MPPT pada suhu yang sama.

Rasio daya yang dihasilkan dengan penambahan perangkat

MPPT pada setiap perubahan suhu dari interval 18oC-46

oC

sebesar 79,18% dengan kenaikan rasio daya sebesar

32,09% dibandingkan dengan daya keluaran modul

fotovoltaik sebelum pemasangan perangkat MPPT.

Apabila radiasi dan suhu berubah secara

bersamaan maka nilai dari pengujian pemodelan modul

fotovoltaik sebelum pemasangan MPPT dan modul

fotovoltaik setelah pemasangan MPPT ini dapat kita lihat

pada Gambar 22 sebagai berikut:

Gambar 22 Grafik rasio daya modul fotovoltaik dengan kondisi

perubahan radiasi dan suhu

Dari Gambar 22 terlihat bahwa dengan penambahan

perangkat Maximum Power Point Tracking (MPPT) nilai

rasio daya dari modul fotovoltaik terjadi peningkatan

berkisar antara 17,92% hingga 35%. Rasio daya tertinggi

terjadi pada saat 1000 W/m2 dan suhu 30

oC sebesar

79,069% dengan selisih rasio daya sebesar 34,609%

dibandingkan daya keluaran modul fotovoltaik tanpa

MPPT. Rasio Daya yang dihasilkan dengan penambahan

perangkat MPPT pada setiap perubahan radiasi matahari

dan suhu sebesar 76,49% dengan kenaikan rasio daya

sebesar 29,54% dibandingkan dengan daya keluaran

modul fotovoltaik sebelum pemasangan perangkat MPPT.

Perangkat Maximum Power Point Tracking (MPPT)

mampu meningkatkan dan mempertahankan daya keluaran

modul fotovoltaik mendekati titik maksimum dengan cara

mengatur duty cycle menggunakan logika fuzzy.

V. PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan pengujian dan analisis yang telah dilakukan,

maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :

1. Titik operasi maksimum modul fotovoltaik

dipengaruhi oleh radiasi, suhu dan nilai resistansi

beban yang terpasang pada terminal keluaran modul

fotovoltaik.

2. Perangkat Maximum Power Point Tracking

(MPPT) dengan konverter dc-dc tipe cuk

menggunakan logika fuzzy dapat digunakan untuk

mencari titik operasi maksimum modul fotovoltaik

sehingga dapat meningkatkan rasio daya keluaran

modul fotovoltaik pada variasi suhu dan radiasi.

Kenaikan rasio daya pada variasi suhu dan radiasi

adalah sebagai berikut:

a. Rasio daya tertinggi modul fotovoltaik setelah

pemasangan MPPT dengan variasi nilai

radiasi matahari adalah 78,63 % saat radiasi

matahari 1000 W/m2 dengan peningkatan

sebesar 33,89% dibandingkan modul

fotovoltaik tanpa MPPT.

8

b. Rasio daya tertinggi modul fotovoltaik setelah

pemasangan MPPT dengan variasi suhu

adalah 80,09 % saat suhu 46oC dengan

peningkatan sebesar 36,02% dibandingkan

modul fotovoltaik tanpa MPPT pada suhu

yang sama.

c. Rasio daya tertinggi modul fotovoltaik setelah

pemasangan MPPT dengan variasi radiasi dan

suhu adalah 79,069 % saat radiasi 1000 W/m2

dan suhu 30oC dengan peningkatan sebesar

34,609% dibandingkan modul fotovoltaik

tanpa MPPT pada radiasi dan suhu yang sama.

3. Pemasangan perangkat MPPT pada modul

fotovoltaik dapat meningkatkan rasio daya

dengan kenaikan rata-rata 29,69% dibandingkan

sebelum pemasangan MPPT.

5.2 Saran

1. Perlu dikembangkan lebih lanjut untuk perancangan

Perangkat Maksimum Power Point Tracking

(MPPT) menggunakan metode logika yang lain

misalnya metode logika fuzzy type 2, Adaptif Neuro Fuzzy Interference System (ANFIS), dan

kombinasi beberapa metode (Hybrid).

2. Dapat dikembangkan Pemodelan sistem Fotovoltaik

dengan Maximum Power Point Tracking (MPPT)

yang terhubung dengan jaringan listrik PLN

menggunakan inverter.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Amin, Rahardjo, dkk, Optimalisasi Pemanfaatan Sel Surya Pada Bangunan Komersial Secara Terintegrasi Sebagai Bangunan Hemat Energi, Seminar Nasional Sains dan Teknologi, Universitas Lampung, 2008.

[2] Aprian, Farhan, Perancangan Stand Alone PV System Dengan Maksimum Power Point Tracker (MPPT) Menggunakan Metode Modified Hill Climbing, Proceeding Seminar Tugas Akhir, Institute Teknologi Sepuluh November, Surabaya, Juni 2010.

[3] Chung-Yuen Won, Duk-Hoen Kim, Sei-Chan Kim, Won-Sam Kim and Hack-sung Kim A New Maximum Power Point Tracker Of Photovoltaik Arrays using Fuzzy Controller, Sung Kyun Kwan University, November 17, 2008.

[4] Darmawan, Dianggoro, Perancangan Maximum Power Point Tracker (MPPT) Untuk Panel Surya Menggunakan Konverter Cuk Dengan Metode Hill Climbing, Jurusan Teknik Elektro Institut Sepuluh November Surabaya.

[5] Dunlop, James P., Batteries and Charge Control in Stand-Alone Photovoltaic System Fundamentals and Application, Florida Solar Energy Center, 1997.

[6] Eric Anderson, Chris Dohan, Aaron Sikora, Solar Panel Peak Power Tracking System,Worcester Polytechnic Institute,2003.

[7] Ina, Duka, High Frequency DC/DC Boost Converter, Worcester Polytechnic Institute, April 2011.

[8] Jacob Milman and christos C Halkias, Integrated Electronics (Terjemahan), Erlangga, Jakarta,1997.

[9] Jang, J.-S.R., C.-T.Sun and E. Mizutani, Neurro-Fuzzy and soft computing, Computer Science Department, Tsing Hua University,Taiwan.

[10] Kurniawan Unggul Dzackiy, Tugas Akhir : Optimasi Penempatan Kapasitor Menggunakan Logika Fuzzy dan Algoritma Genetika Pada Sistem,Universitas Diponegoro,2012.

[11] Kusumadewi, Sri,“Analisa Desain Sistem Fuzzy Menggunakan Tool Box Matlab”, Jogjakarta: Graha Ilmu, 2002.

[12] Marcelo Gradella Villava, Jonas Rafael Gazoli and Ernesto Ruppert Filho, Modeling and Circuit Based Simulation Of Photovoltaic Array, Brazilian Journal of Power Electronic vol-14 no 1, Brazil,2009.

[13] Marcelo Gradella Villava, Jonas Rafael Gazoli and Ernesto Ruppert Filho, Comprehensive Approach to Modeling and Simulation of Photovoltaic Arrays, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol 24,, No 5, May 2009.

[14] Moertini Veronica S, Energi Baru dan Terbarukan (EBT) : Kajian Potensi Dan Teknologi Konversinya, SIGMA, Vol 5, No 1, Januari 2002.

[15] Moubayed Nazih, El-Ali Ali, dan Outbib Rachid, A Comparison of Two MPPT Techniques For PV System, WSEAS Transactions on Evironment and Development,Issue 12,Volume 5, December 2009.

[16] M. G. Villalva, J. R. Gazoli, E. Ruppert F, Modeling and Circuit-Based Simulation Of Phot voltaic Arrays.University Of Campus-UNICAMP, Brazil, 2009.

[17] Rashid, M , Power Electronics Circuit, Device, and Aplication 2nd, Prentice-Hall International Inc, 1988.

[18] Salam, Dr Zainal,Power Electronics and Drives(version 2),Pdfheart.com,

[19] Simonetti, D.S.L, J. Sebastian, F.S Dos Reis dan J.Uceda,Desaign Criteria For Sepic and Cuk Converters as Power Factor Preregulators in Discontinous Conduction Mode, Universidad Politecnica de Madrid, April 12, 2009.

[20] Sivanandam, S. N. Dkk. 2007. “Introduction to Fuzzy Logic using MATLAB”. India: Springer-Verlag Berlin Heidelberg

[21] Suhono, Inventarisasi Permasalahan Pada Instalasi Solar Home System di Wilayah Daerah Istimewa Yogyakarta, Universitas Gajah Mada,2009.

[22] Surojo, Ashari Mochammad, dan Purnomo Mauridhi Heri, Desain dan Simulasi Maximum Power Point Tracking (MPPT) Sel Surya Menggunakan Fuzzy Logic Control Untuk Kontrol Boost Konverter, 7th Basic Science National Seminar Proceeding, Malang, 2010.

[23] User’s Guide Version 2, Fuzzy Logic Toolbox For Use With Matlab, January 10,1995

[24] Zeida Zeidane Bouna Ould, Contribution to the study of the grid connected photovoltaic system, Universite De Batna, 2006.

[25] User’s Guide Version 2, Fuzzy Logic Toolbox For Use With Matlab, January 10,1995

[26] http://www.wikipedia.com/Ćuk_converter

9

[27] http://www.panelsurya.com/index.php/id/panel-surya-solar-cells/

[28] http://teknologisurya.files.wordpress.com/2011/09/solar-insolation-nasa

[29] http://rifkymedia.wordpress.com/2009/11/13/bagaimana-cara-kerja-solar-cell/

BIODATA PENULIS

Singgih Kurniawan lahir di

Pringsewu pada 9 Januari 1990.

Saat ini sedang menempuh

pendidikan tinggi di Jurusan

Teknik Elektro Universitas

Diponegoro. Konsentrasi

Energi Listrik.

Semarang, September 2012

Menyetujui,

Dosen Pembimbing I

Ir. Yuningtyastuti, MT,

NIP. 19520926 198303 2 001

Dosen Pembimbing II

Susatyo Handoko, ST., MT.

NIP. 19730526 200012 1 001