SistemSistem MPPT MPPT UntukUntuk PV PV dandan Inverter Inverter TigaTiga FasaFasa yang yang TerhubungTerhubung JalaJala--JalaJala MenggunakanMenggunakan

VoltageVoltage--Oriented ControlOriented Control

AndiAndi NovianNovian L.L.2210 106 0272210 106 027

DosenDosen PembimbingPembimbing ::Prof.Dr. Ir. Mochamad Ashari, M.Eng.

Vita Lystianingrum B.P , ST., M.Sc.

GAMBARAN PRESENTASIGAMBARAN PRESENTASI

PENDAHULUAN DASAR PEMIKIRAN PEMODELAN SISTEM

ANALISA SISTEM DAN HASIL KESIMPULAN

LATAR BELAKANG :LATAR BELAKANG : Peningkatan kebutuhan energi listrik yang

semakin meningkat Kebutuhan energi terbarukan untuk

menggantikan energi tak terbarukan Photovoltaic membutuhkan kontroler untuk

menghasilkan daya maksimum

PERMASALAHAN :PERMASALAHAN : Bagaimana meningkatkan daya keluaran pada

modul photovoltaic Bagaimana proses penyaluran daya dari

photovoltaic ke tegangan jala-jala

BATASAN MASALAH :BATASAN MASALAH : Karakteristik PV dibatasi berdasarkan variasi

intensitas cahaya yaitu 1000 W/m2, 800 W/m2. Sistem PV merupakan unity power faktor. Tidak membahas harmonisa pada keluaran

inverter. Digunakan Voltage Oriented Control sebagai

pengaturan daya maksimum pada PV untukdisalurkan ke tegangan jala-jala.

TUJUAN :TUJUAN : Merancang suatu sistem yang terdiri dari

modul PV, dan Sistem Inverter Tiga FasadenganVoltage-Oriented Control (VOC)

Menganalisis sistem photovoltaic denganmenggunakan dan tanpa menggunakan MPPT

Menghasilkan keluaran inverter yang dapat berinteraksi dengan tegangan jala-jala.

BLOK SISTEM KESELURUHANBLOK SISTEM KESELURUHAN

PhotovoltaicPhotovoltaicSel surya atau PV merupakansuatu komponen semikonduktoryang dapat menghasilkan listrikjika diberikan sejumlah energicahaya. Adapun karakteristikbesarnya daya yang dapatdikeluarkan oleh PV bergantungpada besarnya intensitas cahayayang mengenai permukaan PVdan suhu pada permukaan PV.

KarakteristikKarakteristik PhotovoltaicPhotovoltaic

PemodelanPemodelan PhotovoltaicPhotovoltaic

Ns = 18 Np = 8

PemodelanPemodelan PhotovoltaicPhotovoltaic

Solarex MSX-60 Katalog Simulasi Error [%]Maksimum power

(Pmax) [W] 60.0 57.5 4

Tegangan pada Pmax [V] 17.1 16.80 1.75

Arus pada Pmax [A] 3.5 3.4 2.85

Open Circuit Voltage (Voc) [V] 21.1 21.09 0.05

Short Circuit Current (Isc) [A] 3.8 3.8 0

Hasil Perbandingan data modul Solarex MSX-60

Boost KonverterBoost Konverter

L1 = 5 mHC1 = 10 mF

Inverter Inverter TigaTiga FasaFasaInverter adalah rangkaian yang mengubah tegangan dcmenjadi ac untuk dapat disalurkan ke tegangan jala-jala

VoltageVoltage--Oriented ControlOriented Control

Algoritma kontroltegangan

Metode ini merupakan metode yang tersusun atas dua bagian looppengaturan yang terpisah, yaitu pengaturan tegangan pada bagian dc-link dan pengaturan arus pada bagian ac-link

Algoritma kontrol tegangan ini mencakup langkah-langkah sebagai berikut :1) Ukur tegangan PV saat daya maksimum.2) Berikan nilai set point sesuai tegangan saat daya maksimum.3) Referensi tegangan PV ini kemudian digunakan untuk duty cycle

yang dibandingkan dengan PWM sebagai switch IGBT pada boost konverter.

VoltageVoltage--Oriented ControlOriented Control

Algoritma kontrolArus

Algoritma kontrol arus ini mencakup langkah-langkah sebagai berikut :1) Ukur arus referensi dari saluran ke grid.2) Arus referensi 3 fasa ini kemudian dirubah ke bentuk orthogonal sinkron dq-frame.3) Memberikan nilai set-point pada Id.4) Kemudian nilai dari set-point Id dan arus referensi akan diolah oleh kontroler PI5) Dari kontroler P-I kemudian orthogonal sinkron dq dirubah kembali ke bentuk 3 fasa untuk masukan pada SVPWM yang merupakan kontrol pada switch IGBT di inverter.

Model PV Dihubungkan dengan Bebanbervariasi dengan intensitas 800 W/m2 dan1000 W/m2

PengujianPengujian sistemsistem dandan AnalisisAnalisis datadata

Model PV dengan MPPT Dihubungkan denganBeban bervariasi dengan intensitas 800 W/m2

dan 1000 W/m2

Pengujian Sistem Keseluruhan dengan VariasiBeban Dengan Intensitas 1000 W/m2

Pengujian Sistem Keseluruhan TanpaBeban dengan intensitas 800 W/m2 dan 1000 W/m2

PengujianPengujian PV PV dengandengan BebanBeban BervariasiBervariasi

Parameter1. PV dengan Iradiasi 800 W/m2 dan 1000 W/m2

2. Variasi beban 0.001 – 1000 Ω3. Ambient temperature 25° C

Tabel Data Daya Max Vmp dan ImpIradiansi(kW/m2) Pmax (W) Vmp (V) Imp (A)

0.8 6352 296.3 26.941 8032 295.6 21.11

PengujianPengujian PV PV dengandengan BebanBeban BervariasiBervariasi

Photovoltaic

DC

DC

Boost Converter

VOC

Irradiasi

Suhu

V

Dutycycle

Parameter1. PV dengan Iradiasi 800 W/m2 dan 1000 W/m2

2. Variasi beban 1 – 400 Ω3. Ambient temperature 25° C

PengujianPengujian PV PV dengandengan MPPTMPPT

Tabel Daya Rata-Rata tanpa MPPT dan Menggunakan MPPT denganBeban Bervariasi

Irad (kW/m^2)

Pmax (W)

P PV tanpa MPPT (W)

P PV dengan MPPT (W)

0.8 6352 2994.03 6170.671 8032 3389.67 7937

Hasil yang didapat :1. Daya Beban rata-rata tanpa MPPT = 3191.85 Watt2. Daya Beban rata-rata menggunakan MPPT = 7053.84 Watt

PengujianPengujian PV PV dengandengan MPPTMPPT

PengujianPengujian SistemSistem KeseluruhanKeseluruhanTanpaTanpa BebanBeban

Parameter1. PV dengan Iradiasi 800 W/m2 dan 1000 W/m2

2. Ambient temperature 25° C

Iradiansi(kW/m2) PPV (W) Pout (W) VL-N (V) Id-set point

0.8 6352 6060 311 131 8032 7930 311 17

Tabel Daya PV, Daya Output, Tegangan Line dan Nilai Sett-point Id

PengujianPengujian SistemSistem KeseluruhanKeseluruhanTanpaTanpa BebanBeban

Saat Irradiasi1000 W/m2

Saat Irradiasi800 W/m2

PengujianPengujian SistemSistem KeseluruhanKeseluruhanTanpaTanpa BebanBeban

PengujianPengujian SistemSistem KeseluruhanKeseluruhan DenganDenganBebanBeban BervariasiBervariasi

Parameter1. PV dengan Iradiasi 1000 W/m2

2. Variasi beban 4000, 5000 dan 6000 Ω3. Ambient temperature 25° C

PengujianPengujian SistemSistem KeseluruhanKeseluruhan DenganDenganBebanBeban BervariasiBervariasi

Pada Gambar diatas memperlihatkan bahwa ketika sistem diberi perubahan beban, daya ouput yang akan disalurkan ke grid berkurang sebesar nilai beban yang diberikan karena daya yang akan disalurkan akan menyuplai beban terlebih dahulusebelum disalurkan ke grid.

KESIMPULANKESIMPULAN Dengan menggunaan sistem Maximum Power Point Traking (MPPT)

pada sistem panel surya dapat memaksa panel surya menghasilkandaya keluaran yang maksimum pada berbagai kondisi irradiasi.

Model PV dalam tugas akhir ini mendekati spesifikasi. Model PVmemiliki error daya keluaran sebesar 4%, error tegangan pada dayamaksimum sebesar 1.75%, error arus maksimum sebesar 2.85%.

Dengan menggunakan metode Voltage Oriented Control Sistem PVdalam tugas akhir ini mengalirkan daya secara optimal sesuaiperubahan irradiasi ketika tanpa beban.

Ketika Sistem PV diberi beban yang bervariasi nilai daya yangtersalurkan ke grid akan berkurang sebesar beban yang diberikan.

SEKIANSEKIANDANDAN

TERIMA KASIH…..TERIMA KASIH…..

PERTANYAAN YANG BELUM TERJAWABPERTANYAAN YANG BELUM TERJAWAB

1. Bagaimana cara menentukan set-point?? Darimana bisa diperoleh 295 Volt?

2. Irradiasi secara riil pada wilayah surabaya !3. Cara konversi effisiensi radiasi matahari

menjadi listrik ?4. Dimensi PV sesungguhnya5. MPPT, Maksud dari tracking itu seperti apa

dan bagaimana?

SolusiSolusi ::1. Penetuan set point sebesar 295 Volt berdasarkan hasilpengujian PV saat diberi beban bervariasi.

Agar PV dapat mengeluarkan daya yang mendekati daya maximum

point maka PV harus dihubungkan dengan MPPT

SolusiSolusi ::1. Penetuan set point sebesar 295 Volt berdasarkan hasilpengujian PV saat diberi beban bervariasi seperti terlihat padatabel dibawah ini

Resistansi Arus Tegangan Daya

0.001 29.92 0.0299 0.8950.1 29.92 2.992 89.520.5 29.92 14.96 447.6

1 29.92 29.92 895.22 29.92 59.84 17903 29.91 89.74 26854 29.91 119.6 35775 29.88 149.4 44656 29.83 179 53397 29.71 208 61789 28.9 260 7519

10 28 280.5 787011 26.94 296.3 803212 25.7 308.2 791715 21.99 330 7252

Saat Irradiasi1000 W/m2

Resistansi Arus Tegangan

Daya

0.001 23.94 0.0239 0.570.1 23.94 0.239 5.70.5 23.94 11.97 286.5

1 23.94 23.94 572.92 23.93 47.87 11463 23.93 71.8 17184 23.93 95.72 22905 23.93 119.6 28616 23.91 143.4 34297 23.88 167.1 39909 23.69 213.2 5053

10 23.48 234.8 551111 23.11 254.2 587512 22.58 270.9 611713 21.89 284.6 622314 21.11 295.6 635217 18.64 316.9 590920 16.45 328.9 5409

Saat Irradiasi800 W/m2

SolusiSolusi ::2. Grafik Intensitas cahaya matahari di wilayah Surabaya pada bulanDesember 2012

Sumber : BMKG Surabaya, Perak

Dari kedua gambar grafik diatas dapat dilihat bahwa nilai Intensitascahaya matahari di daerah Surabaya pada bulan Desember cukup tinggibisa mencapai hingga 1400 W/m2

.

Sumber : BMKG Surabaya, Perak

SolusiSolusi ::3. Cara konversi effisiensi radiasi matahari menjadi energi listrik

Misalkan pada modul panel surya diberi Irradiasi 1000 W/m2 maka dayayang dapat dikeluarkan oleh modul tersebut sebesar 60 Watt. Misal ukuranmodul tersebut sebesar 1,1m×0,5m dan daya yang mampu dihasilkan modulPV tersebut adalah 60 Watt. Maka effisiensinya adalah 11%

η = (60 / 550) × 100%η = 11%

Luas Modul PV = 1,1m×0,5m = 0,55m2

Irradiasi yaitu 1000 W/m2 sehinnga daya yang diterima modul = 550 W

Rasio Effisiensi dari Modul Solarex MSX-60 yaitu 11 %

SolusiSolusi ::4. Dimensi dari Photovoltaic yang sebenarnyadalam hal ini saya mengambil modul PV bertipe Solarex MSX danberikut dimensi sebenarnya dari modul PV tersebut

SolusiSolusi ::5. MPPT, Tracking yang dimaksud seperti apa? Pada kondisi Riilpemasangan modul PVnya seperti apa?

Pada saat simulasi, maksud dari Tracking pada MPPT adalah berdasarkan

Kurva I-V dan P-V

dari kurva I-V diatas kita ketahui bahwa dalam mencari daya maksimum bisadiperoleh dengan memberikan beban bervariasi

Agar PV dapat mengeluarkan daya yang mendekati dayamaximum point maka PV harus dihubungkan dengan MPPT

Pada kondisi Riil, pemasangan modul PV ada 2 cara yaitu :1. Modul PV dipasang diam2. Modul PV dipasang mengikuti arah matahari

0°

Sedangkan daerah surabaya berada pada 07o13'25.05" LS

Pergerakan Matahari

Oleh karena pergerakan matahari bergerak dari arah utara keselatan dari garis khatulistiwa dan wilayah surabaya berada padawilaya selatan garis khatulistiwa maka peletakan modul PVmenghadap ke arah utara dengan sudut kemiringan 7°