PERANCANGAN SIMULATOR INSTALASI SOLAR SEL MENGGUNAKAN PSIM 9.03
DESIGN SIMULATOR SOLAR CELLS INSTALLATION USING PSIM 9.03
PROYEK AKHIR
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan
Diploma III Program Studi Teknik Listrik
Di Jurusan Teknik Elektro
Oleh : Fajar Jaohara (091321075)
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Nama
: Fajar Jaohara
NIM
: 091321075
Jurusan/Prodi
: Teknik Elektro / Teknik Listrik
Tempat, tanggal lahir
: Tasikmalaya, 10 april 1990
Alamat
: kel Awipari 06 01/02 kec Cibeureum Kota Tasikmalaya
Agama
: Islam
No. Telepon / HP
: (0265) 322556/ 085723640498
E-Mail
:
[email protected]
SD lulus tahun
: 2004 di SD N Awipari 3
SMP lulus tahun
: 2006 di SMP Negeri 1 Tasikmalaya
SMA lulus tahun
: 2009 di SMA Negeri 3 Tasikmalaya
Hobi
: Hiking mountainering
Pengalaman Organisasi
: 1.Anggota HML 2009 - 2012 2.Ketua Assalam 2011
Motto hidup
: Tidak ada gunung yang tidak ada puncaknya
“Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan
Maka, apabila kamu telah selesai (dari suatu urusan)
Kerjakanlah dengan sungguh sungguh-sungguh (urusan) yang lain Dan hanya kepada Tuhanmulah hendaknya kamu berharap” (Q. S. Al-Insyiroh: 6-8)
“Ilmu adalah harta yang paling berharga”
“Jangan Jangan pernah Takut Untuk melangkah dan menghadapi resiko, karna puncak gunung hanya bisa di daki dengan langkan yang penuh dengan resiko” resiko “semua badai pasti akan berlalu”
Karya ini kupersembahkan untuk Orangtuaku, adikku, adikku dan saudara-saudaraku saudaraku Atas segala do’a, dorongan, serta semangat untuk menjadikan diri ini berguna, karena mereka mengantarkan aku pada kebahagiaan. Terimakasih atas motivasi, doa, dan dukungan seseorang yang sel memberikan aku motivasi dan dukungan. selalu Semoga ilmu yang kudapat bisa menjadi penerang bagi jalan hidupku.
ABSTRAK
Solar sel merupakan salah satu energi alternatif sebagai pengganti energi
tak terbarukan dengan memanfaatkan foton-foton cahaya, sehingga elektron
elektronnya akan tereksitasi dan menimbulkan aliran arus listrik. Dalam
merancang instalasi solar sel dengan mendapatkan daya yang maksimal sebisa
mungkin menggunakan cara yang efisien. Pada proyek akhir ini akan merancang simulator instalasi solar sel sampai ke beban dengan rangkaian
pemodelan kontrol maximum power point tracker (MPPT) buck converter untuk
catu daya pengisian baterai 12VDC, inverter220 VAC dan boost chopper 48
VDC yang akan dibuat pada software Power Simulator (PSIM) 9.03. metode yang digunakan yaitu merancang menggunakan PSIM 9.03 menganalisa dan mengevaluasi sistem kerja rangkaian. Kata Kunci : Solar sel, Konverter , sistem pemodelan, PSIM.
ABSTRACT
Solar ccell is one of alternative energy as non renewable energy
supplementary by using solar radiation. Designing a good solar cell installation
to get efficient maximum power. This final project design a solar cell
installation simulator to the load by marking MPPT control modeling circuit, buck converter for battery charging power supply 12VDC,inverter 220VAC and boost chopper 48VDC. The methods made by using Power Simulation Software (PSIM) 9.03. a method used is by designined using PSIM, analize and evaluate
work system circuit.
Keywords : Solar cells,Converter, Modeling system,PSIM
KATA PENGANTAR
Puji dan rasa syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, berkat rahmat
dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan Proyek Akhir ini dengan
judul “Perancangan Simulator Instalasi Solar Sel menggunakan PSIM 9.03”. Shalawat dan salam semoga senantiasa tercurah kepada junjunan alam habibana
wanabiana Rasulallah Muhammad SAW.
Laporan ini ditulis sebagai bentuk pertanggung jawaban penulis terhadap
hasil Proyek Akhir sebagai salah satu syarat kelulusan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik listrik, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Bandung. Penulis menyadari selama proses penyusunan laporan Proyek Akhir ini, penulis banyak mendapat bantuan, saran dan motivasi dari berbagai pihak sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Proyek Akhir ini sesuai dengan yang diharapkan. Oleh karena itu penulis tidak lupa mengucapkan terimakasih kepada: 1.
Orang Tua yang selalu mendukung dalam hal materi maupun doa dan motivasi kepada penulis .
2.
Bapak Hari Purnama,Ir.,M.Eng. Selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung
3.
Bapak Sunarto, ST.,M.Eng. Selaku Ketua Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Bandung.
4.
Bapak Yoseph Santosa, ST., M.Eng dan Bapak Abdullah A., Ir., MT Selaku dosen pembimbing terimakasih banyak atas bimbingan dan motivasi yang diberikan.
5.
Dosen prodi teknik Listrik Politeknik Negeri Bandung
6.
Muhammad Ikhsan dan Felix Yustian Setiono selaku kakak pembimbing
7.
Keluarga Besar Assosiasi Mahasiswa Islam (Assalam) Polban.
8.
Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu, yang telah membantu dalam menyelesaikan laporan ini.
Semoga Allah SWT selalu melimpahkan rahmat, hidayah dan karunia-Nya
atas segala bantuan yang diberikan.
Penulis menyadari bahwa dalam laporan proyek akhir ini masih jauh dari
kesempurnaan, oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan dan menghargai setiap saran serta kritik untuk menyempurnakan laporan proyek akhir ini. Besar
harapan bahwa laporan proyek akhir ini bermanfaat khususnya bagi penulis umumnya bagi pembaca.
Bandung, Juli 2011
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................
i
DAFTAR RIWAYAT HIDUP ...................................................................
ii
KATA MUTIARA ...................................................................................... iii ABSTRAK .................................................................................................. iv ABSTRACT ................................................................................................
v
KATA PENGANTAR ................................................................................ vi DAFTAR ISI .............................................................................................. viii DAFTAR GAMBAR .................................................................................. xi DAFTAR TABEL ...................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN .......................................................................... 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
1
Latar Belakang Masalah ............................................................. Tujuan ........................................................................................ Perumusan Masalah .................................................................... Pembatasan Masalah .................................................................. Metodologi Penulisan ................................................................. Sistematika Penulisan .................................................................
1 2 3 3 3 5
BAB II DASAR TEORI ............................................................................
6
2.1 Pendahuluan ............................................................................... 2.2 Solar Sel...................................................................................... 2.2.1 Prinsip Kerja Solar Sel............................................................... 2.2.2 Modul Solar Sel......................................................................... 2.3 Jenis Solar Sel ............................................................................ 2.4 Baterai Charger .......................................................................... 2.5 Metoda Maximum Power Point Tracker (MPPT) ........................ 2.6 Prinsip kerja Inverter................................................................... 2.7 Metoda Boost Chopper .............................................................. 2.8 PSIM.........................................................................................
6 8 8 9 13 14 15 21 23 26
2.9 Prinsip kerja MOSFET ............................................................. 26 2.9.1 MOSFET enchancement Mode.............................................. 27 2.9.2 MOSFET tipe Enchancment kanal-n ……………………....
2.10 Pengaman ..................................................................................
2.10.1 Sekering Tabung.............................................................
28 28
2.10.2 Dioda ............................................................................
29
2.11 Penghantar ................................................................................ 2.11.1 Bahan Penghantar ...........................................................
30 30
2.11.2 Jenis penghantar ..............................................................
31
2.12 Pengertian Operational Amplifier ............................................... 2.12.1 Rangkaian Penguat Inverting ...........................................
31 32
2.12.2 Rangkaian Penguat Inverting ...........................................
32
2.12.2 Rangkaian Penguat Penjumlahan (Summing) ...................
33
2.13 Prinsip Kerja regulator Tegangan ...............................................
34
BAB III PERANCANGAN ......................................................................
36
3.1 Spesifikasi dan Deskripsi Alat ................................................... 3.2 Perancangan Alat ....................................................................... 3.2.1 Penentuan Kapasitas Beban .............................................. 3.2.1.1 Beban Total Simulator...............................................
36 39 40 40
3.2.1.2 Kapasitas Solar Sel ....................................................
41
27
3.2.1.3 Kapasitas Baterai Charger dan Perancangan Rangkaian Simulasi Pengganti Baterai ........................................ 41 3.2.2 Perancangan Rangkaian control MPPT buck Regulator ... 3.2.3 Perancangan Rangkaian Simulasi Boost Chopper ............ 3.2.4 Perancangan Rangkaian simulasi Inverter......................... 3.2.5 Pemilihan Penghantar........................................................ 3.2.6 Pemilihan Penganman ....................................................... 3.3 Pembuatan Bill of Quantity .........................................................
42 47 50 52 54 54
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA DATA .....................................
56
4.1 Pendahuluan .............................................................................. 4.2 Pengujian Tiap blok Rangkaian .................................................. 4.2.1 Pengujian rangkaian Solar Sel............................................
56 56 56
4.2.2 Pengujian Boost Chopper ..................................................
59
4.2.3 Pengujian Inverter .............................................................
61
4.3 Analisa kerja sistem dan data hasil pengujian .............................. 63 4.3.1 Grafik Fungsi solar sel terhadap perubahan intensitas cahaya................................................................ 63
4.3.2 Sistem kerja Regulator Tegangan dengan Penguatan ......... 63 4.3.3 Sistem Kerja Boost Chopper............................................. 64 4.3.4 Sistem kerja Inverter ......................................................... 65
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 66 5.1 Kesimpulan ................................................................................ 66 5.2 Saran .......................................................................................... 67 DAFTAR PUSTAKA................................................................................. 68 DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................. 69
DAFTAR PUSTAKA
1.
Arsip dan Catatan Kuliah Penulis dari tahun 2009 s.d 2012 di Program Studi Teknik Listrik, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik
Negeri Bandung. 2.
Dali, Mehdi., Jamel Belhaj, Xavier Roboam., Design of stand-alond
hybrid photovoltaic_Wind Generating System with Battery Storage. Hal 3-12.
3.
Findley, David S, Solar Power For Your Home, the Mcgraw-Hill companies, USA, 2010.
4.
Heryana, Nana., Power Elektronik Fundamentals (power point), LPKEE-ITB. Bandung.
5.
http://www.powersimtech.com/index.php?name=ren_energy_packa ge. Tutorial PSIM (diakses pada 12 mei 2012 jam 20.19).
6.
http://technoku.blogspot.com/2009/01/jenis-jenis-kabel.html. (diakses pada 28 April 2012 jam19.38.)
7.
Lisney, Trevor., Instalasi Listrik dasar, diterjemahkan oleh Mirza Satriawan,Ph.D. Erlangga, Jakarta, 2004.
8.
PUIL. 2000. Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000 (PUIL 2000). Jakarta : Yayasan PUIL
9.
Rashid, Muhammad H., Power Electronic Hand Book, Academic Press, Canada, 2001.
10. Wijayanto, Kartono., , Politeknik Negeri bandung, Bandung, 2009.
