## Rancang Bangun Maximum Power Point

## Tracking pada Panel Surya dengan Metode Incremental Conductance Menggunakan Zeta Konverter
Mahmudatul Ula 1 , Arief Rahmadani 2
Program Studi Teknik Elektro Industri, Departemen Teknik Elektro, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Surabaya
1 mahmudatulula15@gmail.com, 2 rahmadaniarif354@gmail.com

## Abstrak
Maximum  Power  Point  Tracking (MPPT)  merupakan  suatu  metode  untuk  mempertahankan daya output yang maksimum dari panel surya, dimana ketika daya dari panel surya berubah terhadap waktu karena pengaruh beban ataupun intensitas sinar matahari. Dalam penelitian ini,  MPPT  pada  panel  surya  menggunakan metode  Incremental  Conductance .  Pada  metode Incremental Conductance bekerja dengan mengontrol duty cycle saat nilai perubahan tegangan dan  arus ΔI/ΔV> -I/V .  Sistem terdiri  dari  panel  surya sebanyak  satu dengan  kapasitas  daya sebesar 100 Wp, ZETA konverter sebagai DC-DC konverter untuk menurunkan tegangan dan beban  yang  digunakan  adalah  lampu  DC  12V/5W.  Dari  pengujian  yang  telah  dilakukan diperoleh  waktu  rata-rata tracking untuk  MPPT Incremental  Conductance selama  4,5  detik dengan daya maksimum sebesar 63,9015 Watt dengan iradiasi matahari sebesar 813 W/m2. Untuk  daya  rata-rata  tanpa  menggunakan  MPPT  sebesar  51,215  Watt  dan  dengan menggunakan MPPT Incremental Conductance diperoleh daya rata-rata sebesar 57,274 Watt. Sehingga  terdapat  kenaikan  untuk  daya  ketika  menggunakan  control  MPPT Incremental Conductance .
Kata  kunci: Incremental  Conductance ,  Maximum  Power  Point  Tracking,  Panel  Surya, ZETA Konverter

## Abstract
Maximum Power Point Tracking (MPPT) is a method of maintaining the maximum output power  of  solar  panels  when  the  power  of  the  solar  panel  changes  over  time  due  to  the influence  of  the  load  or  intensity  of  sunlight.  This  research  proposed  designing  MPPT  on photovoltaic  using  the  Incremental  Conductance  method.  The  incremental  Conductance method controls the duty cycle when the voltage and current change values ΔI/ΔV> -I/V . This system uses one solar panel with a power capacity of 100 Wp, a ZETA converter as a DC-DC converter to lower the voltage, and used a load 12V/5W DC lamp. From the tests that have been carried out, the tracking time for MPPT Incremental Conductance is 4,5 seconds with a maximum power of 63,9015 Watt with irradiation of sunlight 813 W/m2. The average power without  MPPT  is  51,215  Watt,  and  by  using  MPPT  Incremental  Conductance,  the  average power is 57,274 Watt. So, there is an increase in power when using the MPPT Incremental Conductance control.
Keywords: Incremental Conductance, Maximum Power Point Tracking, Photovoltaic, ZETA Converter

## 1. Pendahuluan
Penggunaan  energi  alternatif  sebagai  pembangkit  listrik  saat  ini  sedang  ramai diperbincangkan, hal ini terjadi karena peningkatan kebutuhan energi listrik.  Salah satu solusi untuk  mengurangi energi  yang  terbatas maka  digunakan energi alternatif seperti energi surya [1]. Selain itu, energi surya tersedia dalam kondisi yang tidak terbatas. Dalam pemanfaatannya,  dapat  mengubah  energi  listrik  dengan  menggunakan  bantuan  panel surya energi surya atau solar cell [2].
Daya output dari panel surya terkadang tidak stabil, hal ini disebabkan oleh intensitas cahaya  matahari  yang  selalu  berubah-ubah  [3].  Untuk  memberikan  daya  output  panel surya yang stabil dan optimal, maka diperlukan kontrol yang dapat mengontrol output dari  panel  surya  pada  saat  kondisi  maksimal  saat  intensitas  cahaya  dikurangi  [4]. Maximum Power Point Tracking (MPPT) merupakan metode dalam mempertahankan daya output yang maksimum dari panel surya, dimana ketika daya dari panel surya berubah terhadap waktu karena pengaruh beban ataupun intensitas sinar matahari [5].
Pada  MPPT  yang  menggunakan  algoritma Incremental  Conductance memiliki  nilai osilasi yang lebih kecil [6]. Pada sistem ini menggunakan panel surya dengan daya 100 Wp sebanyak dua buah, ZETA konverter, dan baterai yang berkapasitas 33 Ah sebanyak satu buah.  Penggunaan  konverter  jenis ZETA karena  pada  konverter  ini  memiliki  kelebihan adalah polaritas output dari konverter tidak berlawanan dan mempunyai nilai ripple yang lebih  rendah  jika  dibandingkan  dengan buck-boost konverter  [7].  Pada  penelitian  ini diharapkan untuk MPPT dengan metode Incremental Conductance agar dapat mencari daya maksimum pada output dari panel surya.

## 2. Tinjauan Pustaka

## 2.1.   Karakteristik Panel Surya
Prinsip kerja dari sel photovoltaic adalah dengan  menghasilkan energi listrik  ketika foton  cahaya  yang  melewatkan  energi  ke  elektron  bermuatan  negatif  pada  bahan semikonduktor yang mana muatan negatif akan ditarik ke satu permukaan dan muatan positif yang lainnya.  Maka dari itu pada permukaan  konduktif depan dan belakang  sel surya akan mengumpulkan muatan positif dan negatif ini [8].
Kurva karakteristik sel surya I – V terdapat beberapa parameter berupa arus hubung singkat  (ISC),  rangkaian  tegangan  yang  terbuka  (VOC)  serta  MPP  (Vmp,  Imp)  yang mempengaruhi karakteristik. Ketika sel surya dalam keadaan beroperasi parameter yang terukur  adalah  daya,  dimana  dengan  mengalihkan output dari  arus  dan  tegangan  pada kurva I – V akan menghasilkan daya output [9][10].  Kurva karakteristik I – V ditunjukkan pada Gambar 1.
Incremental Conductance Menggunakan Zeta Konverter Mahmudatul Ula, Arief Rahmadani

## Gambar 1.  Kurva Karakteristik I – V
Pada  kondisi  riil,  hal  yang  menyebabkan output dari  panel  surya  yang  tidak  selalu maksimum yaitu suhu dan radiasi matahari.
(a) (b) Gambar 2. Kurva Karakteristik P – V terhadap Perubahan Suhu (a), Kurva Karakteristik P – V terhadap Perubahan Iradiasi Matahari (b)
Panel surya dapat bekerja secara optimal pada suhu sel photovoltaic normal pada 25 ℃ .  Jika  suhu  yang  semakin  lebih  tinggi  dari  suhu  ideal  maka  panel  surya  akan melemahkan  tegangan  atau  daya  yang  dihasilkan  akan  semakin  menurun  pula.  Dari Gambar 2 (a) dapat dilihat bahwa panel surya dapat bekerja maksimum pada suhu 25 ℃ . Semakin besar suhu disekitar panel surya yang mempengaruhi pada pelemahan tegangan output VOC. Pelemahan tegangan ini mengakibatkan daya output pada panel surya juga akan menurun.
Iradiasi  matahari  juga  akan  mempengaruhi output panel  surya.  Saat  panel  surya bekerja secara optimal, iradiasi yang mengenai permukaan panel surya sekitar 1000 W/m2 akan  menghasilkan  daya  yang  maksimum  [11].  Pada  Gambar  2  (b)  merupakan  kurva karakteristik  antara  daya  dan  tegangan  terhadap  perubahan  iradiasi  matahari.  Semakin rendah nilai iradiasi (dalam satuan W/m2) maka akan terjadi pelemahan tegangan output V OC .  Pelemahan  ini  juga  akan  mempengaruhi  daya  output  pada  panel  surya  yang  akan menurun juga.

## 2.2. Maximum Power Point Tracking (MPPT)
MPPT merupakan metode yang berbasis sistem kontrol yang memungkinkan modul photovoltaic untuk menghasilkan daya maksimum [12] dan metode MPPT untuk mencari titik  maksimum global (GMPP) [13] yang kemudian  akan diimplementasikan pada DC- DC  konverter.  Pada  DC-DC  konverter  ini  akan  mencari  besar  dari  duty  cycle  sebagai switching pada konverter [14].
Gambar 3 . Kurva Karakteristik P – V terhadap Perubahan Iradiasi Matahari
Pada  Gambar  3,  untuk  mencari  titik  puncak  daya  maksimum  MPPT  akan  bekerja dengan  cara  menaikkan  ataupun  menurunkan  tegangan.  Metode  MPPT  ini  diharapkan untuk  mengatasi  apabila  terjadi  perubahan  suhu  ataupun  perubahan  iradiasi  matahari. Panel surya memiliki beberapa karakteristik titik yang berada pada tiga posisi seperti pada Gambar  3,  yaitu  di  sebelah  kiri  MPP dP/dV>0 ,  di  puncak  MPP dP/dV=0 ,  dan  di  sebelah kanan MPP dP/dV<0.

## 2.3. Incremental Conductance
Algoritma Incremental  Conductance ditemukan  oleh  I  Muta, T Hoshino, K.H Hussain dan  M  Oskada.  Ini  merupakan  salah  satu  teknik  MPPT  yang  populer  dimana membandingkan  antara instant conductance  I/V ke incremental  conductance di/dV [15]. Algoritma MPPT atau pendekatan dilakukan untuk memperoleh daya yang maksimum. Untuk  algoritma Incremental  Conductance memiliki  kelebihan  dan  kekurangan  seperti kecepatan  untuk  mencari  titik  maksimum,  efisiensi  yang  akan  dicapai  serta  pengaruh terhadap  perubahan  lingkungan.  Algoritma  ini  digunakan  untuk  mengatasi  MPPT algoritma Perturb  and  Observe [6].  Prinsip  dasarnya  adalah  kemiringan  kurva  pada photovoltaic ialah nol pada titik daya puncak. Ketika titik daya maksimum tercapai, maka algoritma Incremental Conductance berhenti untuk mencari titik operasi [13].
Mahmudatul Ula, Arief Rahmadani

## Gambar 4. Diagram Skematik Penjejak Metode Incremental Conductance
Pada algoritma Incremental Conductance yang ditunjukkan pada Gambar 4, untuk sisi sebelah kiri menggambarkan sisi incremental conductance . Dalam algoritma ini dibutuhkan sensor tegangan maupun sensor arus sehingga dapat menampilkan ouput dari panel surya [16]. Untuk titik kerja yang maksimum pada sel surya terdapat dalam nilai tegangan yang berubah-ubah  pada  setiap  kondisi  lingkungan  yang  berbeda,  atau  biasa  disebut  V MPP . Kurva karakteristik P – V pada panel surya ialah fungsi daya terhadap tegangan, dimana saat menjangkau titik maksimum gradien kurva memiliki nila nol [17].
𝑑𝑃 𝑑𝑉 = 0 (2.1)
dP  merupakan  perubahan  daya  (dalam  satuan  Watt)  dan  dV  merupakan  perubahan tegangan (dalam satuan Volt), dikarenakan 𝑃 = 𝑉 × 𝐼 , sehingga
𝑑(𝑉×𝐼)
𝑑𝑉 = (𝑉×𝑑𝐼)+(𝑑𝑉×𝐼) 𝑑𝑉 (2.2)
𝑉 𝑑𝐼 𝑑𝑉 + 𝐼 = 0 (2.3)
𝑑𝐼 𝑑𝑉 = − 𝐼 𝑉 (2.4)
dI merupakan perubahan arus (dalam Ampere), I merupakan arus (dalam Ampere), dan V merupakan tegangan (dalam Volt).

## 2.4. ZETA Konverter
ZETA konverter  merupakan  DC-DC  konverter  yang  berfungsi  sebagai  penaik  atau penurun tegangan pada sisi output dengan ripple tegangan yang rendah. Pada konverter ini dibutuhkan sebanyak dua induktor dan dua kapasitor yang sama halnya dengan SEPIC konverter.  Untuk ZETA konverter  bekerja  dalam  keadaan continuous  conduction  mode (CCM) [18].
Mirip seperti dengan topologi konverter SEPIC , topologi ZETA memberikan tegangan output positif  dari  tegangan input yang  bervariasi  di  atas  maupun  di  bawah  tegangan output . Pada rangkaian ZETA konverter terdiri atas 2 kapasitor dan 2 induktor, 1 ultrafast dioda,  dan  1  MOSFET  P-channel  yang  disusun  seperti  pada  Gambar  6  (a)  Untuk memahami  lebih  lanjut  mengenai  prinsip  kerja ZETA konverter  dalam  kondisi  CCM, dilakukan analisa dalam kondisi state on dan state off [18].
Gambar 5. Rangkaian ZETA Konverter
(a)
(b)
Gambar 6. Kondisi State On pada ZETA Konverter (a), Kondisi State Off pada ZETA Konverter (b)
Pada  saat  kondisi  state  on  yang  mana  Q1  aktif  ditunjukkan  pada  Gambar  6  (b) membuat dioda D1 dalam kondisi reverse bias atau tidak terkonduksi. Induktor L1 diisi dari tegangan sumber sedangkan pada induktor L2 diisi dari kapasitor C1, sehingga pada kondisi ini arus pada kedua induktor naik secara linier.
Pada saat kondisi state  off yang mana Q1 tidak aktif ditunjukkan pada Gambar 2.10 membuat dioda D1 dalam kondisi forward bias atau terkonduksi. Dalam kondisi demikian, induktor L1 dan L2 akan discharging melalui kapasitor C1 dan beban R. Oleh karena itu, arus dari kedua induktor akan menurun karena induktor dalam kondisi discharging.
Bentuk  gelombang  dari  setiap  komponen  pada ZETA konverter ditunjukkan  pada Gambar 7 Ketika Q1 dalam kondisi menyala, energi dari sumber akan disimpan pada C1, L1, dan L2 dan L2 akan menyalurkan energi pada beban. Tetapi ketika Q2 dalam kondisi mati,  maka  arus  dari  L1  akan  terus  mengalir  dari  arus  kapasitor  C1  dan  L2  akan menyediakan arus ke beban [19].
Tegangan input , tegangan output dan duty cycle (D) dari ZETA konverter pada kondisi CCM dapat diketahui melalui persamaan sebagai berikut.
𝐷 = 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝑉𝑜𝑢𝑡+𝑉𝑖𝑛 (2.12) 𝐷 (1−𝐷) = 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝑉𝑖𝑛 = 𝐼𝑖𝑛 𝐼𝑜𝑢𝑡 (2.13)
Keterangan:
𝐷 : Duty cycle
𝑉 𝑜𝑢𝑡 : Tegangan output (Volt)
𝐼 𝑜𝑢𝑡 : Arus output (Ampere)
𝐼 𝑖𝑛 : Arus input (Ampere)
Gambar 7.  Bentuk Gelombang dari Tiap Komponen pada ZETA Konverter
Dengan menerapkan KVL ke rangkaian ZETA konverter dalam kondisi state on dan state off maka diperoleh persamaan arus ripple induktor. Arus ripple pada induktor saat kondisi CCM seringkali berada pada 10% – 40% arus induktor. Apabila arus ripple terlalu besar  maka  akan  memperbesar  Electromagnetic  Interference  (EMI)  atau  noise  dan  jika terlalu  akan  berpengaruh  pada  operasi  PWM  yang  tidak  stabil.  Arus  ripple  yang diinginkan dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut.
∆𝐼 𝐿 = 𝑟𝐼 𝐿 × 𝐼 𝑖𝑛 (2.14)
∆𝐼 𝐿 = 𝑟𝐼 𝐿 × 𝐼 𝑜𝑢𝑡 × 𝐷 (1−𝐷) (2.15)
Keterangan:
∆𝐼 𝐿 : Arus ripple induktor (Ampere)
𝑟𝐼 𝐿 : Ripple induktor (%)
Sehingga induktansi pada L1 dan L2 dapat dihitung sebagai berikut.
𝐿 1 = 𝐿 2 = 𝐷×𝑉𝑖𝑛 ∆𝐼𝐿×𝐹 (2.16)
Keterangan:
𝐹 : Frekuensi switching (Hz)
Sama seperti pada buck konverter, tegangan output dari ZETA konverter memiliki ripple tegangan  yang  rendah  sehingga  nilai  kapasitor  kopling  C2  dapat  diketahui  dengan persamaan sebagai berikut.
𝐶 2 = ∆𝐼𝐿 8×∆𝑉𝐶2×𝐹
(2.17)
Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 22 No. 1 April 2023 Hal 1 - 20
Nilai kapasitor C1 dapat diketahui dengan persamaan berikut.
𝐶 1 = 𝐷×𝐼𝑜𝑢𝑡 ∆𝑉𝐶1×𝐹 (2.18)
Untuk mengatasi ripple tegangan yang terjadi pada sumber, maka diperluka kapasitor yang dipasangan paralel dengan input . Nilai kapasitor input Cin dapat diketahui dengan persamaan berikut.
𝐶 𝑖𝑛 = 𝐷×𝐼𝑜𝑢𝑡 ∆𝑉𝐶𝑖𝑛×𝐹 (2.19)

## 3. Metode Penelitian

## 3.1.   Blok Diagram Sistem
Perencanaan sistem pada penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 8 yang mencakup rancangan software dan hardware secara  menyeluruh.  Perencanaan  sistem  berupa  MPPT dengan menggunakan metode Incremental Conductance .
Gambar 8. Blok Diagram Sistem
Pada penelitian ini berfokus pada optimalisasi daya yang dihasilkan oleh panel surya karena  adanya  perubahan  lingkungan  seperti  pengaruh  suhu  dan  pengaruh  iradiasi matahari. Prinsip kerja dari blok diagram sistem sebagai berikut.
1.  Pada sistem ini digunakan beberapa komponen diantaranya mikrokontroller seri STM32F407VG,  modul  sensor  arus  ACS712  20  A,  modul  sensor  tegangan  yang terbuat dari rangkaian pembagi tegangan, rangkaian Zeta Konverter , Driver PWM yang tersusun dari mosfet FOD3182 dan LCD 20x4.
2.  Suplai sumber daya menggunakan 1 buah panel surya dengan daya puncak 100 Wp
3.  Sensor tegangan dan sensor arus yang terdapat di sisi output panel surya sebagai sensing tegangan dan arus dari panel surya. Sedangkan sensor tegangan dan arus pada sisi output konverter digunakan sebagai monitoring tegangan.
Incremental Conductance Menggunakan Zeta Konverter
Mahmudatul Ula, Arief Rahmadani
4.  Mikrokontroller  STM32F407VG  sebagai  acuan  dalam  proses  MPPT  dengan  cara mengolah hasil sensing tegangan dan arus yang selanjutnya dilakukan komputasi dan menghasilkan nilai duty cycle untuk menemukan daya maksimal.
5.  Beban  lampu  yang  digunakan  sebagai  beban  pada  sistem  adalah  lampu  LED 12V/5W sebanyak 3 buah yang akan menyala selama 12 jam.
6.  Penentuan nilai dari algoritma Incremental Conductance, maka dilakukan simulasi rangkaian closed loop melalui aplikasi PSIM.
7.  Untuk  melihat  data  logger  pada  penelitian  ini  menggunakan  aplikasi Telemetry Viewer dengan  menggunakan  serial  komunikasi  USB  to  TTL  Serial  Converter CP2102.

## 3.2.   Perencanaan Sistem
Dengan  mengasumsikan  beban  menyala  selama  12  jam  dan  beban  yang  digunakan yaitu lampu 12V/5W sebanyak 3 buah. Sehingga total beban yang digunakan 15 Watt, dari lampu 5W berjumlah 3 buah. Pada penelitian ini didapatkan nilai Daya input sebesar 225 Wh dan kapasitas baterai 30 Ah. Besar daya yang dihasilkan dengan rata-rata penyinaran ideal di Indonesia antara 4-5 jam, maka dapat diasumsikan penyinaran 4.5 jam. Sehingga daya  yang  dibutuhkan  dari  panel  surya  minimal  50  Watt,  maka  panel  surya  yang digunakan  adalah  100  Wp.  Untuk  spesifikasi  dari  modul  photovoltaic  yang  digunakan ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Spesifikasi Modul Panel Surya Polycrystalline SP 100 W(P) Silicon Solar PV Module Spesifikasi Keterangan Max. Power (P max ) 100 W Open Circuit Voltage (V oc ) 22.5 V Short Circuit Current (I sc ) 6.17 A Max. Power Voltage (V mp ) 18 V Max. Power Current (I mp ) 5.56 A Max. System V 1000 V Dimension 1000 x 670 x 30 mm Test Condition STC irradiance 1000 W/m 2 , module temperature 25 ℃ , AM = 1,5
Kemudian ZETA konverter sebagai  penunjang  kinerja  dari  MPPT  dengan  metode Incremental  Conductance yang  mana duty  cycle akan  diatur  oleh  MPPT  yang  digunakan. Untuk  parameter  dari ZETA Konverter  yang  digunakan  ditunjukkan  pada  Tabel  2  dan Gambar rangkaian ZETA Konverter pada Gambar 9.
Gambar 9. Perencanaan Rangkaian ZETA Konverter

## Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 22 No. 1 April 2023 Hal 1 - 20
Tabel 2. Spesifikasi Modul Panel Surya Parameter Nilai Satuan Tegangan input ( V in ) 18 Volt Tegangan output ( V out ) 14.4 Volt Arus input ( I in ) 5.56 Ampere Arus output ( I out ) 9 Ampere Frekuensi switching ( F ) 40 kHz Duty Cycle 44 % Resistor ( R ) 1.6 ohm Induktor 1 ( L 1 ) 174.195 uH Induktor 2 ( L 2 ) 108.775 uH Kapasitor kopling ( C 2 ) 687.5 uF uF Kapasitor output ( C 1 ) 112.5 uF Kapasitor input ( C in ) 556.17 uF Ripple induktor (rIL) 10 % Ripple tegangan C1 (rVCin) 1 % Ripple tegangan C2 (rVCc) 1 %

## 3.3.   Algoritma Incremental Conductance
Pada  penelitian  ini  desain software yang  digunakan  adalah  pemrograman  dengan Bahasa C++. Software dirancang atau digunakan agar sistem dapat terintegrasi dan bekerja dengan baik. Dalam penelitian ini perencanaan software yang dilakukan yaitu perencanaan Incremental Conductance .
Algoritma ini diperlukan nilai pengukuran dari sensor tegangan dan sensor arus pada sisi  output  panel  surya.  Data  tegangan  dan  arus  digunakan  untuk  masukan mikroktontroller yang kemudian menggunakan metode Incremental Conductance. Dalam iterasi pertama yang bernilai nol (0) diberikan sebagai initial value. Selanjutnya dilakukan pengkondisian: dI/dV + I/V = 0 dengan mengubah nilai duty cycle. Dan berlanjut dengan memakai nilai tegangan yang baru, membandingkan, dan memulai iterasi lagi.
Pada Gambar 10 dabat dilihat bahwa, Algoritma ini memulai dengan mengukur nilai tegangan dan arus dari panel surya untuk mendapatkan nilai dP dan dV . Nilai tegangan dan  daya  yang  terbaca  pada  iterasi  saat  ini  dikurangi  tegangan  dan  daya  pada  iterasi sebelumnya.  Nantinya  akan  membandingkan  nilai  dari dP/dV dengan – I/ V,  sehingga dalam  keadaan  nilai  yang  sama  maka  nilai duty  cycle dipertahankan  dalam  iterasi selanjutnya. Dalam mendeteksi nilai kenaikan dan penurunan dari nilai iradiasi matahari dan suhu maka algoritma akan memeriksa nilai dI atau perubahan arus dengan mengubah nilai duty cycle berdasar pada nilai dI>0 atau dI<0 .
Untuk  memudahkan  pembacaan  pada  sistem,  maka  dibuatlah  dua  kondisi  yang berbeda. Saat kondisi pertama, terjadi saat perubahan tegangan sama dengan nol ( dV=0 ) dengan  perubahan  arus  yang  meningkat  ( dI>0 ),  sehingga  tegangan  referensi  ( V ref )  akan ditambahkan tegangan ( ΔV ) menjadi sebesar 0.1 dan saat perubahan arus yang menurun maka  tegangan  referensi  ( V ref )  akan  dikurangi  tegangan  ( ΔV )  menjadi  sebesar  0.1.  Saat kondisi kedua, perubahan tegangan yang tidak sama dengan nol ( dV≠0 ) dengan nilai dari incremental conductance ( dI/dV ) lebih besar daripada dengan nilai negatif instant conductance ( I/V ) maka tegangan referensi ( V ref ) akan ditambahkan tegangan ( ΔV ) menjadi sebesar 0.1. Apabila  nilai incremental  conductance ( dI/dV )  lebih  kecil  daripada  dengan  nilai  negatif instant  conductance ( I/V )  maka  tegangan  referensi  ( V ref )  akan  dikurangi  tegangan  ( ΔV ) menjadi sebesar 0.1 [20].
Mahmudatul Ula, Arief Rahmadani

## Gambar 10. Flowchart MPPT Incremental Conductance

## 3.4.   Persamaan Regresi Linier
Sistem kerja sensor tegangan dan sensor arus yaitu dengan mengkonversi output nilai analog  dari  sensor  menjadi  nilai  digital  dengan  menggunakan  fitur  channel  ADC  pada STM32F407VGTx.  Nilai  dari  ADC  yang  terbaca  dimulai  dari  range  0  bit  hingga  hingga 4095 bit yang mana dikalibrasi menggunakan alat ukur untuk membaca nilai pengukuran tegangan dan arus. Penentuan nilai pengukuran sensor tegangan dan arus menggunakan metode persamaan regresi linier dan proses kalibrasi dengan acuan alat ukur Avometer atau Multimeter Digital. Persamaan Regresi Linier merupakan pengukur hubungan dua variabel  atau  lebih  yang  dinyatakan  dengan  bentuk  hubungan  atau  fungsi.  Untuk menentukan bentuk hubungan (regresi) diperlukan pemisahan yang tegas antara variabel bebas  yang  sering  diberi  simbul  X  dan  variabel  tak  bebas  dengan  simbul  Y.  Dengan demikian cara mendapatkan persamaan dalam mencari nilai tegangan atau nilai arus pada sisi  input  sensor  (x),  maka  nilai  output  sensor  bisa  dijadikan  sebagai  acuan  (y)  dalam menghitung nilai sebenarnya, melalui persamaan sebagai berikut :
𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏
(2.20)
maka untuk mencari nilai x adalah :
𝑥 = 𝑦−𝑏 𝑎 (2.21)
Selanjuntya  dilakukan  pengambilan  data  kalibrasi  dan  hasil  kalibrasi  tersebut dijadikan  acuan  untuk  mendapatkan  rumus  pendekatan  menggunakan  microsoft  excel. Pada  Gambar  dan  Gambar  menunjukan  hasil  dari  pengambilan  data  kalibrasi  sensor tegangan dan sensor arus dalam bentuk grafik regresi linier.
Gambar 11. Grafik Persamaan Linier Sensor Arus
Gambar 12. Grafik Persamaan Linier Sensor Arus

## 4. Hasil dan Pembahasan
Pengujian sistem dilakukan di Laboratorium Elektronika Daya Politeknik Elektronika Negeri Surabaya. Tujuan dari pengujian sistem adalah untuk mengetahui apakah setiap komponen  sistem  telah  bekerja  dengan  baik  serta  menunjang  antara  satu  dengan  yang lainnya.  Pengujian  sistem  terbagi  menjadi  dua,  yaitu  dengan  menggunakan  software simulasi dan hardware.

## 4.1.   Pengujian Karakteristik Panel Surya
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik panel surya yang digunakan. Dengan menggunakan modul variabel resistor yang merubah besaran tahanan dari nilai 1,8 Ω - 220 Ω . Pengujian dilakukan pada pukul 08.00 WIB – 15.00 WIB. Pada Gambar 11 ini merupakan rangkaian dari pengujian panel surya.
Mahmudatul Ula, Arief Rahmadani

## Gambar 11. Pengujian Karakteristik Panel Surya
Dari pengujian karakteristik panel surya yang telah dilakukan, maka diperoleh grafik kurva nilai pada saat nilai tertinggi iradiasi matahari.
(a) (b)
Gambar 12. Grafik Kurva Karakteristik Photovoltaic Arus terhadap Tegangan (a), Grafik Kurva Karakteristik Photovoltaic Daya terhadap Tegangan (b)
Pada Gambar 12 (a) merupakan grafik kurva karakteristik panel surya arus terhadap tegangan dan Gambar 12 (b) merupakan kurva karakteristik panel surya daya terhadap tegangan. Berdasarkan kurva karakteristik dari panel surya dapat dilihat bahwa saat nilai iradiasi matahari 1000 W/m2 daya yang dihasilkan sebesaar 66,96 Watt dengan tegangan sebesar 13,95 Volt dan arus sebesar 4,8 Ampere.

## 4.2.   Pengujian ZETA Konverter
Pengujian ZETA konverter  dilakukan  dengan  menggunakan  beban  variabel  resistor geser  5Ω/100W. Pada  Tabel  4.35  dilakukan  pengambilan  data  pengujian  dengan  variasi empat duty cycle dimulai dari 0,2; 0,4; 0,44; 0,6. Kemudian variasi empat tegangan dimulai dari  10  Volt;  15  Volt;  17,8  Volt;  20  Volt.  Selanjutnya  dapat  diperoleh  besar  error  antara tegangan output pada saat pengujian dan tegangan output secara teori.
Pada Tabel 3 dapat dilihat bahwa prosentase error dari ZETA konverter sebesar 4.988% dan effisiensi rata-rata dari konverter sebesar 89.52%. Dari data di atas dapat dikatakan bahwa ZETA konverter yang dirancang telah bekerja dengan baik.
Tabel 3. Data Hasil Pengujian ZETA Konverter Duty Cycle Vin (V) Iin (A) Vout (V) Iout (A) Vo Teori (V) Pin (W) Pout (W) Error Vout (%) Eff (%) 0.2 10 0.03 2.82 0.101 2.5 0.3 0.285 12.8 94.94 15 0.051 3.85 0.16 3.75 0.765 0.709 2.667 92.67 17.8 0.065 5.316 0.192 4.45 1.157 1.021 19.461 88.22 20 0.07 5.2 0.218 5 1.4 1.312 4 93.74 0.4 10 0.153 7 0.222 6.667 1.53 1.361 5 88.95 15 0.243 9.57 0.347 10 3.645 3.321 4.3 91.11 17.8 0.293 11.51 0.417 11.867 5.215 4.800 3.006 92.03 20 0.334 13.03 0.473 13.333 6.68 6.163 2.275 92.26 0.44 10 0.218 7.29 0.264 7.857 2.18 1.925 7.218 88.28 15 0.558 14.57 0.527 11.786 8.37 7.678 23.624 91.74 17.8 0.411 13.61 0.494 13.986 7.316 6.723 2.686 91.90 20 0.466 15.43 0.56 15.714 9.32 8.641 1.809 92.71 0.5 10 0.357 9.4 0.341 10 3.57 3.205 6 89.79 15 0.558 14.53 0.527 15 8.37 7.657 3.133 91.49 17.8 0.671 17.42 0.411 17.8 11.944 7.160 2.135 59.94 20 0.762 19.7 0.716 20 15.24 14.105 1.5 92.55

## 4.3.   Pengujian Simulasi MPPT Incremental Conductance
Pengujian simulasi ini juga diperlukan untuk mengetahui performa dari MPPT yang digunakan.  Pengujian  dilakukan  menggunakan software PSIM,  dimana  algoritma  dari MPPT akan diprogram menggunakan fitur C-Block yang berfungsi untuk mengkomputasi algoritma  hingga  dapat  menghasilkan  referensi duty  cycle yang  akan  megoperasikan konverter.  Pada  pengujian  ini  akan  mengambil  data  performa  dari  MPPT Incremental Conductance .  Saat  dilakukan  pengujian  nilai input iradiasi  akan  divariasikan  mulai  dari 1000  W/m 2 ,  900  W/m 2 ,  800  W/m 2 ,  700  W/m 2 ,  600  W/m 2 ,  dan  500  W/m 2 .  Sedangkan  nilai input  suhu  bernilai  konstan  pada  25 ℃ .  Selanjutnya  akan  diamati  nilai  daya input dari modul panel surya (Watt), daya output dari konverter (Watt).
Pada pengujian ini akan dilihat dari respon MPPT Incremental Conductance pada saat kondisi  modul  panel  surya  normal  atau  dapat  dikatakan  tidak  terjadi  perubahan  nilai iradiasi matahari.
Gambar 13. Daya Input MPPT Incremental Conductance
D ay a In pu t (Wat t)
Incremental Conductance Menggunakan Zeta Konverter
Mahmudatul Ula, Arief Rahmadani
Pada Gambar 13 menunjukkan respon dari MPPT Incremental Conductance yaitu daya output dari  modul  panel  surya  yang  digunakan  sebagai  sumber input untuk ZETA konverter.  Dapat  juga  dilihat  bahwa  MPPT Incremental  Conductance mencapai  titik  daya maksimum sebesar 89.9963 Watt dengan waktu pelacakan 0.795 detik.

## Gambar 14. Daya Output MPPT Incremental Conductance
Pada  Gambar  14  menunjukkan  nilai  daya output dari ZETA konverter yaitu  sebesar 90.563  Watt  yang  diperoleh  dari  pembacaan  sensor  arus  dan  sensor  tegangan  pada  sisi output . Selanjutnya dengan mengganti parameter nilai iradiasi pada simulasi, maka akan didapatkan data sebagai berikut.

## Tabel 4. Data Hasil Pengujian ZETA Konverter
Iradiasi Matahari (W/m 2 ) Daya Input (Watt) Daya Output (Watt) Waktu Tracking (s) 1000 89.9963 90.563 0.795 900 82.0412 83.9078 0.762 800 73.1595 74.1867 0.724 700 63.8141 65.7534 0.657 600 55.9614 56.8924 0.638 500 46.8845 47.306 0.5902
Pada Tabel 4 . merupakan data simulasi dari close loop MPPT Incremental Conductance dengan iradiasi 1000 W/m 2 hingga 500 W/m 2 dengan step 100.

## 4.1.   Pengujian Integrasi Hardware
Pada  pengujian  integrasi  sistem  hardware  dirancang  sesuai  dengan  blok  diagram dengan sumber yang digunakan adalah sumber photovoltaic dengan menggunakan metode kontrol  secara closed  loop .  Untuk  data  yang  diambil  meliputi  perubahan  tegangan input dengan nilai duty cycle yang konstan sesuai dengan perencanaan. Beban yang digunakan adalah beban variabel resistor geser. Pengujian dimulai pada pukul 09.15 WIB – 12.15 WIB dengan panel surya seperti ditunjukkan pada Gambar 15 dibawah.
D ay a O u tpu t (Wa tt )

## Gambar 15. Pengujian Integrasi Sistem dengan Sumber Photovoltaic
Setelah dilakukan pengujian intergasi sistem keseluruhan, maka diperoleh hasil data yang dapat dilihat pada pada Tabel 5.
Tabel 5. Data Pengujian Integrasi Sistem
Jam Iradiasi (W/m 2 ) Waktu Tracking (s) Daya (Watt) Prosentase Kenaikan Daya MPPT InC (%) Duty Cycle MPPT InC Non MPPT 9.15 660 4.25 57.4236 47.7972 16.764 37.4 9.30 670 4.50 51.5151 47.5452 7.706 37.8 9.45 673 4.50 54.8352 50.0634 8.702 36.6 10.00 686 4.75 58.1038 52.510 9.627 36.2 10.15 696 4.00 56.7820 50.1072 11.755 37.4 10.30 700 4.50 54.594 46.1895 15.395 37.4 10.45 704 5.00 55.08 45.8017 16.845 38.2 11.00 715 5.00 57.0024 50.2713 11.808 39 11.15 728 4.50 57.1102 51.7260 9.428 37 11.30 740 4.50 59.1864 55.5554 6.135 39.4 11.45 786 4.75 59.368 54.3456 8.460 37.8 12.00 803 4.50 59.6658 55.5786 6.850 37.4 12.15 813 4.25 63.9015 58.3100 8.750 39.2
Gambar 16. Grafik Data Hasil Integrasi Sistem
Dari  Gambar  16  diperoleh  daya  rata-rata  tanpa  menggunakan  MPPT  sebesar  51,215 Watt dan dengan menggunakan MPPT Incremental Conductance diperoleh daya rata-rata
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 600.0 650.0 700.0 750.0
800.0 850.0
Day a (W att) Iradiasi Matahari (W/m 2 ) MPPT InC NonMPPT
Incremental Conductance Menggunakan Zeta Konverter
Mahmudatul Ula, Arief Rahmadani
sebesar 57,274 Watt. Daya total yang diperoleh tanpa menggunakan MPPT diperoleh daya total  sebesar  665,8011  Watt  dan  dengan  menggunakan  MPPT Incremental  Conductance dengan daya total sebesar 744,568 Watt dengan pengambilan sampel data yang digunakan adalah  250  ms.  Dari  data  pengujian  yang  telah  diambil,  maka  terdapat  kenaikan  untuk daya ketika menggunakan control MPPT Incremental Conductance .

## Gambar 17. Tampilan Data Logger pada Software Telemetry Viewer
Pada Gambar 17 menunjukkan tampilan data logger untuk mengetahui bahwa MPPT Incremental Conductance telah tracking atau tidak. Untuk setiap pengambilan data selama 250 ms.

## 5. Kesimpulan
Dari  penelitian  yang  telah  dilakukan,  maka  dapat  diambil  beberapa  kesimpulan diantaranya sebagai berikut :
1. Simulasi pada software PSIM untuk MPPT Incremental Conductance pada kondisi normal untuk mencapai MPP membutuhkan waktu 0,795 detik.
2. Pengujian hardware ZETA konverter  dihasilkan  nilai  persentase  error  sebesar 4,998% dan efisiensi konverter rata-rata sebesar 89,52%.
3. Pengujian integrasi sistem close loop MPPT Incremental Conductance dapat dikatakan berhasil  dengan  adanya  nilai  rata-rata  kenaikan  daya  dari  51,215  Watt  tanpa menggunakan MPPT menjadi 57,274  Watt, dengan pengambilan data selama 250 ms.
4. Daya total yang diperoleh tanpa menggunakan MPPT diperoleh sebesar 665,8011 Watt  dan  dengan  menggunakan  MPPT  Incremental  Conductance  dengan  daya total sebesar 744,568 Watt.
5. Presentasi  kenaikan  daya  terbesar  didapatkan  pada  iradiasi  matahari  704  W/m 2 sebesar 16,845 %
6. Perolehan daya terbesar pada saat iradiasi matahari 813 W/m 2 sebesar 63,9015 Watt
7. Pengujian hardware MPPT Incremental Conductance menggunakan beban variabel R geser memiliki rata-rata untuk mencapai keadaan MPP membutuhkan waktu 4,5 detik.

## Daftar Pustaka
[1]  R. Hasrul et al. , “Analisis Efisiensi Panel Surya Sebagai Energi Alternatif,” vol. 5, no. 9, pp. 79 – 87, 2021.
[2] I.  Riyanto,  Suparmoko,  A.  Octaviano,  and  B.  Santoso,  “A  portable  photovoltaic powerplant  for  emergency  electrical  power  supply  in  disaster  affected  areas,” Int.  J.
Simul. Syst. Sci. Technol. , vol. 19, no. 1, pp. 9.1-9.5, 2018, doi: 10.5013/IJSSST.a.19.01.09.
[3] H. Widyantoro, S. Sulaiman, R. S. Wahjudi, and R. H. Subrata, “Perancangan Stabilisasi Daya Pada Solar Cell Menggunakan Metode Maximum Power Point Tracking (MPPT),” Semin. Nas. Cendekiawan , vol. 1, no. 5, pp. 1 – 6, 2019.
[4]  A. Fauzi, A. Hiendro, and Yaifurrahman, “Rancang Bangun Battery Control Unit Panel Surya Terhadap Efek Bayangan,” no. 1, p. 7, 2019.
[5] P.  Widyantoro,  “MPPT  System  Using  Incremental  Conductance  for  Solar  Cell  in Normal and Partial Shading Conditions,” pp. 352– 357, 2019.
[6]  H.  T. Nurhayati,  “Optimasi  MPPT  (  Maximum  Power  Point  Tracker  )  Pada  Sistem Photovoltaic menggunakan Algoritma Incremental Conductance.”
[7] A.  Rizqi  and  E.  Wahjono,  “Implementasi  Maximum  Power  Point  Tracking  Berbasis Fuzzy Logic Controller Dengan Zeta Converte r,” no. April, pp. 36– 44, 2021.
[8] S. Pranoto, N. N. Rusli, I. A. T. Distribusi, and I. Pendahuluan, “Penyeimbangan Beban pada Trafo Distribusi Penyulang Akkarena di Unit Layanan Pelanggan Mattoanging PT PLN ( Persero ),” Pros. Semin. Nas. Tek. Elektro dan Inform. , vol. 2, no. 1, pp. 37 – 46,
2020.
[9] A. Kumar, M. Lal Azad, and R. Kumar Chandi, “Modelling of PV Arrays -An effective approach,” Int. J. Appl. Eng. Res. , vol. 14, no. 12, pp. 2850 – 2854, 2019, [Online]. Available: http://www.ripublication.com.
[10] H. Rusiana Iskandar, Y. Bakti Zainal, and A. Purwadi, “Studi Karakteristik Kurva I -V dan  P-V  pada  Sistem  PLTS  Terhubung  Jaringan  PLN  Satu  Fasa  220  VAC  50  HZ menggunakan Tracking DC Logger dan Low Cost Monitoring System,” pp. 174– 183, 2017, doi: 10.21063/pimimd4.2017.174-183.
[11] A. . Rois,  N. Gunawan, and B. Chayun, “Analisa Performansi dan Monitoring Solar Photovoltaic  System  (  SPS  )  Pada  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  Di  Tuban  Jawa
Timur,” Tek. Pomits , pp. 1 – 8, 2016.
[12] Z.  M.  S.  Elbarbary  and  M.  A. Alranini,  “Review  of  maximum  power  point  tracking algorithms of PV system,” Front. Eng. Built Environ. , vol. 1, no. 1, pp. 68 – 80, 2021, doi:
10.1108/febe-03-2021-0019.
[13] Prachi  Makhija,  “Performance  Analysis  of  Solar  MPPT  techniques  Under  Partial Shadin g  Condition,” Int.  J.  Eng.  Res. ,  vol.  V9,  no.  08,  pp.  408 – 413,  2020,  doi: 10.17577/ijertv9is080180.
[14] M. A. Islam, A. Merabet, R. Beguenane, H. Ibrahim, and H. Ahmed, “Simulation based study  of  maximum  power  point  tracking  and  frequency  regulation  for  stand-alone solar photovoltaic systems,” Renew. Energy Power Qual. J. , vol. 1, no. 12, pp. 483 – 487, 2014, doi: 10.24084/repqj12.378.
[15] M. S. Nkambule, A. N. Hasan, and A. Ali, “MPPT under partial shading conditions based  on  Perturb  &  Observe  and  Incremental  Conductance  MPPT  under  partial shading conditions based on Perturb & Observe and Incremental Conductance,” no.
November, 2019, doi: 10.23919/ELECO47770.2019.8990426.
[16] S.  UTAMI,  S.  SAODAH,  and  A.  PUDIN,  “Penggunaan  Algoritma  Incremental Conductance  pada  MPPT  dengan  Buck  Converter  untuk  Pengujian  Indoor  dan Outdoor,” ELKOMIKA J. Tek. Energi Elektr. Tek. Telekomun. Tek. Elektron. , vol. 6, no. 1, p. 97, 2018, doi: 10.26760/elkomika.v6i1.97.
[17] D.  N.  Prakoso,  A.  Affandi,  M.  Arrijal,  R.  Abdurrahman,  and  N.  A.  Windarko, “Perbandingan Metode MPPT Incremental Conductance  Incremental Resistance dan Hill Climbing dengan PSIM,” Jetri  J. Ilm. Tek. Elektro , vol. 17, no. 2, p. 175, 2020, doi: 10.25105/jetri.v17i2.6076.
[18] Kambli  Omkar  Vijay  and  P.  Sriramalaks hmi,  “Comparison  between  Zeta  Converter and Boost Converter using Sliding Mode Controller,” Int. J. Eng. Res. , vol. V5, no. 07, pp. 368 – 373, 2016, doi: 10.17577/ijertv5is070322.
[19] J. Falin, “Designing DC/DC converters based on ZETA topology,” Analog Appl. J. Texas Instruments Inc. , vol. 2Q, pp. 16 – 21, 2010.
[20] Y.  M.  Kolewora,  E.  Firmansyah,  and  S.  Suharyanto,  “Mppt  Berdasarkan  Algoritma P&O Dan Ic Pada Interleaved- Flyback 250W,” Telematika , vol. 11, no. 1, p. 18, 2018, doi:
10.35671/telematika.v11i1.603.
Techné Jurnal Ilmiah Elektroteknika Vol. 22 No. 1 April 2023 Hal 1 - 20

## This Page Intentionally Left Blank