Desain Boosting MPPT Tiga Level untuk Distributed Generation Tiga Fasa Presented by: Hafizh Hardika Kurniawan Pembimbing I Prof. Dr. Ir. Mochamad Ashari, M.Eng Pembimbing II Heri Suryoatmojo, ST, MT, Ph.D Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro, FTI – ITS Surabaya
Pendahuluan Latar Belakang Permasalahan Batasan Masalah Tujuan dan Kontribusi
Latar Belakang Distributed generation dengan memanfaatkan photovoltaic sebagai alat pengkonversi energi surya menjadi energi listrik membutuhkan peningkatan efisiensi, baik dari efisiensi daya output maupun efisiensi biaya investasi
Permasalahan 1 Bagaimana mendapatkan daya output maksimum dari photovoltaic Solusi : Menggunakan algoritma MPPT (Maximum Power point Tracking) dengan menggunakan metode P&O (Peturb and Observe) yang ditanam pada tiga level boost converter
Permasalahan 2 Bagaimana mengurangi biaya investasi Photovoltaic Distributed Generation Solusi : Dengan mengkoneksikan langsung antara tiga level boost converter dengan inverter tiga fasa tanpa menggunakan baterai
Batasan Masalah • • • •
Tidak membahas pengaman akibat adanya gangguan pada grid Inverter yang digunakan menggunakan sinusoidal pwm Tidak membahas filter pada output inverter Intensitas cahaya pada photovoltaic diatas 600 w/m²
Tujuan Tujuan dari tugas akhir ini adalah mengusulkan sebuah sistem untuk mengatur photovoltaic distributed generation agar daya yang dihasilkan maksimal dan dapat dikirim menuju grid
2. Pemodelan Sistem
Block Diagram Sistem Tiga level boost converter
Photovoltaic
Inverter tiga fasa (sinusoidal PWM)
P PWM
MPPT P&O methode
Index Modulasi
Induktor
V
Voltage Control
Grid
Pemodelan Photovoltaic KC 200 GT diseri sebanyak 10 dan diparalel sebanyak 4
Pemodelan Tiga Level Boost Converter
Nama Komponen
Spesifikasi
Lf
2 mH
Cf
10 μF
Cd1 & Cd2
10 mF
Penyaklaran IGBT duty cycle ≤ 0,5
•Charge (IGBTa ON, IGBTb OFF)
Vo = Vs −V L+Vcd 1 •Discharge (IGBTa OFF, IGBTb OFF)
Vo = Vs + VL
Penyaklaran IGBT duty cycle > 0,5
•Charge (IGBTa ON, IGBTb ON)
Vs = VL •Discharge (IGBTa ON, IGBTb OFF)
Vo = Vs + VL + Vcd1
Membuat Duty Cycle 0,3
Flow Chart MPPT Inisialisasi Input Sinyal sampling
No Sinyal sampling masuk Yes Plama=Pbaru Input Data Pout Pbaru=Pout Plama ≤ Pbaru Naikkan duty Db1
No Yes Turunkan duty Db1
Pemodelan Inverter Tiga Fasa
Transfer Daya Pout =
Vinv × Vgrid X
Sinφ
Pout
= Daya output yang ditransfer
Vinv
= Tegangan output sistem
Vgrid
= Tegangan jala - jala
φ X
= Perbedaan sudut antara
Vgrid
= Impedansi konduktor transmisi
dengan
Vout
Transfer Daya (2) Pout
= 9.750/3 = 3.250 Watt
Vout
= 159 Volt
Vgrid
= 220 Volt
φ
= 19,37º
159 × 220 X= Sin19,6° 3.250 X = 3,611
2. Pengujian Sistem
Pengujian Photovoltaic
Pengujian Tiga Level Boost Converter V in (volt)
Duty Cycle
1
V out (volt)
R (ohm)
0,8
9,8
0,6
4,9
0,4
3,2
0,2
2,5
0,1
2,2
0,8
5
0,6
2,5
0,4
1,67
0,2
1,25
0,1
1,11
10.000
25
Pengujian MPPT (pada beban 20Ω)
Pengujian MPPT (pada beban 80Ω)
Perbandingan dengan MPPT dan tanpa MPPT
Pengujian Sistem Keseluruhan Intensitas cahaya 1.000 W/m²
Pengujian Sistem Keseluruhan Intensitas cahaya 700 W/m²
Arus dan Tegangan Output
THD 2,5% PF 0,83 leading
Arus dan Tegangan Grid
THD 1,2% PF 0, 6 leading
Qout = S × Sinφ Qout = (3.300 ÷ 0,6) × Sin − (Cos −1 0,6) Qout = −4.400VAR
Transfer Daya Reaktif Qout =
Qout Qout
Vinv × Vgrid X
Cosφ −
Vgrid
2
X
159 × 220 220 2 = Cos19,6 − 3,611 3,611 = −4.277,72
Efisiensi Tracking Sistem
Perubahan Intensitas Cahaya
Kesimpulan
Algoritma MPPT dengan metode P&O dapat mencari titik daya maksimum dari photovoltaic. Terbukti dari perbandingan daya maksimum yang dihasilkan photovoltaic saat diuji stand alone dengan beban 20Ω hingga 100Ω daya yang dihasilkan stabil pada kondisi 70% hingga 92% dari daya maksimum photovoltaic sedangkan tanpa MPPT daya yang dihasilkan maksimal hanya saat tegangan output sesuai tegangan maksimal photovoltaic.
Pembangkit listrik tenaga surya dapat bekerja tanpa menggunakan baterai, yaitu dengan koneksi langsung dari boost converter dengan inverter yang terkoneksi dengan grid. Dari pengujian dngan intensitas cahaya 600w/m² hingga 1.000 w/m² didapatkan efisiensi tracking MPPT diatas 60%.
Pengiriman daya menuju grid bergantung pada tegangan output, impedansi , dan perbedaan sudut antara tegangan grid dan tegangan output inverter.
Terima Kasih
