Pemodelan Multi-Input Buck-Boost Converter untuk Maximum Power Point Tracking (MPPT) Panel Surya

Abstract

Salah satu energi terbarukan yang ada yaitu energi matahari. Pada panel surya terdapat sel surya yang merupakan alat penangkap energi matahari berupa intensitas atau iradiasi cahaya matahari. Konverter DC-DC adalah komponen penting dari elektronika daya yang membantu secara langsung mengubah energi listrik dari satu format ke format lainnya. Sistem PV besar sulit untuk disesuaikan karena nilai tegangan yang berbeda di setiap blok dan siklus tugas yang berbeda yang diperlukan. Oleh karena itu, lebih efektif untuk membagi sistem PV besar menjadi bagian-bagian yang lebih kecil untuk mencapai kinerja maksimum. Konverter ini memiliki topologi sirkuit sederhana, kontrol terpusat, keandalan tinggi, dan biaya produksi rendah. Untuk itu diperlukan penggunaan multi input converter untuk mengurangi jumlah komponen DC-DC konverter konvensional yang dipakai untuk tiap panel surya. Pada rancangan desain dan simulasi menggunakan simulink/MATLAB ini, akan digunakan spesifikasi diantaranya yaitu 2 penempatan panel surya sebesar 150WP masing-masing 5 string dengan besar Voc dan Isc yaitu 41.5V dan 5.06A, Vmp dan Imp masing-masing sebesar 34.5V dan 4.35A, serta besar Vmp 150W pada masing-masing string, dengan kondisi suhu 25℃. Dilengkapi dengan baterai dengan tegangan nominal 36V dengan kapasitas 10Ah. Serta frekuensi pensakelaran sebesar 20kHz. Pengujian simulasi dilakukan terhadap tegangan, arus dan daya keluaran pada panel surya. Pengujian simulasi menggunakan 2 kondisi, diantaranya yaitu pada saat kondisi paparan iradiasi sama dan pada saat mengalami naungan sebagian atau mendapat paparan iradiasi berbeda. Pada kondisi pertama dilakukan simulasi dengan pengujian iradiasi sebesar 1000W/m2 dan berkurang hingga 0W/m2 pada t= 0.5s. Daya pada masing-masing panel berada pada kisaran 300-500W dan kemudian terkurangi menjadi 0W. Daya beban berosilasi dari 2300W menjadi 800W pada t=0.5s karena perubahan catu daya yang tiba-tiba dan kemudian kembali naik menjadi 1800W. Kemudian baterai mengirimkan dayanya. Setelah perubahan iradiasi, daya baterai menjadi positif yang menunjukkan bahwa baterai sedang dikosongkan atau mengalami discharging. Filter keluaran bersifat menyerupai sinusoidal. Disimpulkan bahwa selama tidak ada suplai dari panel, baterai akan mempertahankan tegangan yang sama di seluruh DC-link untuk mempertahankan tegangan beban konstan. Setelah penyinaran bernilai nol, arus baterai menunjukkan pengosongan baterai begitu pula State Of Charge (SOC) baterai awal diambil sebesar 48% dengan tegangan 39V, yang mana tegangan maksimum baterai adalah 39V. Karena pada kondisi tersebut tegangan baterai mendekati atau sama dengan tegangan maksimum. Oleh karena itu, duty cycle sakelar T2 akan ixonverte tinggi, karena duty cycle bergantung pada tegangan pemutus atau tegangan cutoff, yaitu 27V. Pada kondisi kedua ini bertujuan untuk mengetahui respon daya baik pada panel surya, beban, dan pada baterai kondisi menerima jumlah iradiasi yang berbeda. Panel 1 dan 2 diberi iradiasi konstan 500W/m2 dan 700W/m2 . Daya yang dihasilkan sekitar 390W dan sekitar 550W pada masing-masing panel. Kurva daya beban tetap sama seperti pada kondisi pertama. Baterai dalam mode pemakaian atau discharging. Tegangan beban dan arus tetap sama seperti dalam pengujian pertama. Dapat dilihat keuntungan dari topologi ini bahkan ketika pada keadaan panel surya mengalami iradiasi yang berbeda pada tiap panel surya. Dalam hal ini, sama halnya dengan metode konvensional, mencari atau menghitung nilai GMPPT tidak lagi diperlukan.