IMPLEMENTASI DC/DC BOOST CONVERTER DENGAN KONTROL MPPT PERTURB AND OBSERVE (P&O) SEBAGAI PENGENDALI DAYA KELUARAN THERMOELECTRIC GENERATOR

Abstract

Energi listrik merupakan energi utama yang digunakan hampir diseluruh sisi kehidupan. Seiring kemajuan zaman, permintaan akan energi listrik di seluruh dunia semakin meningkat. Semakin hari energi listrik yang dibutuhkan oleh konsumen listrik semakin banyak, namun hal tersebut tidak diimbangi dengan pasokan energi listrik, dan kebanyakan pembangkit listrik di Indonesia masih memanfaatkan bahan bakar fosil, dimana jika secara terus menerus digunakan bahan bakar fosil akan habis. Untuk mengatasi hal tersebut maka pemasok listrik harus melakukan penghematan energi listrik kepada konsumen dengan mencari sumber energi alternatif, salah satu energi yang bisa dimanfaatkan untuk dijadikan energi listrik adalah panas buangan dengan memanfaatkan generator termoelektrik (TEG). Generator termoelektrik dapat mengkonversi langsung energi panas menjadi energi listrik. Pada penelitian digunakan 3 buah generator yang dirangkai seri. Pada penelitian ini dirancang sebuah boost converter dengan kontrol MPPT sebagai pengendali daya keluaran dari TEG. Tujuan dari penelitian adalah untuk mengetahui seberapa besar pengaruh penggunaan metode perturb and observe terhadap daya yang dihasilkan oleh generator termoelektrik. Manfaat dari penelitian memberikan solusi dalam memperbaiki daya keluaran dengan pengaruh penggunaan metode perturb and observe. Daya termoelektrik ditentukan oleh perbedaan suhu yang terdapat pada kedua sisi generator tersebut. Daya akan berubah seiring dengan perubahan suhu yang terjadi dan efisiensi dari generator masih kecil yaitu 10 %, maka diperlukan algoritma maximum power point tracking (MPPT) untuk memaksimalkan daya yang dihasilkan oleh generator termoelektrik. MPPT bekerja dengan mengatur

pensaklaran dari boost converter atau step-up converter yang digunakan untuk menaikkan tegangan input untuk proses charging baterai. Sedangkan untuk algoritma MPPT yang digunakan adalah perturb and observe (P&O). Pengujian pada penelitian ada 4 pengujian, diantaranya pengujian konverter, pengujian MPPT, pengujian generator termoelektrik dan pengujian sistem keseluruhan untuk melakukan proses charging baterai dengan tiga kondisi yang berbeda. Pengujian konverter dilakukan dengan 3 variasi tegangan input yaitu 3 V, 4 V, 5 V dan tiga variasi beban yaitu 39 ohm, 47 ohm, 61 ohm, dari pengujian tersebut dapat diketahui bahwa konverter yang dibuat telah bekerja, efisiensi rata- rata dari konverter 60 % dengan pemberian duty cycle mulai dari 40 % sampai 80%. Untuk pengujian generator termoelektrik diberikan kondisi suhu panas 200°C dan suhu dingin 80°C, dengan keadaan suhu tersebut generator termoelektrik mampu menghasilkan tegangan open circuit (VOC) sebesar 11.25 V dan arus short circuit (ISC) sebesar 1.45 A. Untuk algoritma MPPT perturb and observe telah bekerja untuk mencari daya maksimum. Pengujian sistem keseluruhan dilakukan dengan membandingkan performa charging menggunakan MPPT dan tanpa menggunakan MPPT (direct coupled), untuk membandingkan performa charging tersebut digunakan tiga kondisi tegangan baterai yaitu 5 V, 5.7V, dan 6.3V. Pada keadaan baterai 5 V daya charging dari MPPT mencapai 1.13 W sedangkan ketika direct coupled hanya 0.3, kemudian pada kondisi baterai 5.7 V daya charging MPPT 1.03 sedangakan direct coupled hanya 0.22 W, dan yang terakhir ketika keadaan baterai 6.3 V daya charging MPPT mencapai 0.99 sedangkan ketika direct coupled 0.16

W. Pada ketiga kondisi baterai yang berbeda tersebut membuktikan bahwa MPPT telah bekerja untuk memaksimalkan daya yang dihasillkan oleh generator termoelektrik. Kesimpulan dari penelitian yaitu MPPT telah bekerja untuk memaksimalkan daya dari generator termoelektrik hampir 4 kali lipat dibandingkan ketika tidak menggunakan MPPT, namun penggunaan komponen yang kurang baik pada konverter mengakibatkan losses daya sehingga daya yang dihasilkan generator tidak bisa sepenuhnya ditransferkan menuju beban.